Fotossíntese

Explicamos o que é a fotossíntese, suas características, equação e fases. Além disso, por que é importante para os ecossistemas globais.

O que é fotossíntese?

A fotossíntese é o processo bioquímico pelo qual Plantas, algas e bactérias fotossintéticas convertem matéria inorgânica (dióxido de carbono e água) em matéria orgânica (açúcares), aproveitando a energia da luz solar. Este é o principal mecanismo de nutrição de todos os organismos autotróficos que possuem clorofila, pigmento essencial para o processo fotossintético.

A fotossíntese constitui um dos mecanismos bioquímicos mais importantes do planeta, pois envolve a fabricação de nutrientes orgânicos que armazenam a energia luminosa do Sol em diferentes moléculas úteis (carboidratos). Na verdade, o nome deste processo vem das vozes gregas foto“luz e síntese“composição”.

Após a fotossíntese, Moléculas orgânicas sintetizadas podem ser usadas como fonte de energia química para sustentar processos vitais, como a respiração celular e outras reações que fazem parte do metabolismo dos seres vivos.

Para realizar a fotossíntese, a presença de clorofila é necessária, um pigmento sensível à luz solar, que confere às plantas e algas a sua característica coloração verde. Esse pigmento é encontrado nos cloroplastos, organelas celulares de diversos tamanhos, típicas das células vegetais, principalmente nas células foliares (folhas). Os cloroplastos contêm um conjunto de proteínas e enzimas que permitem o desenvolvimento das complexas reações que fazem parte do processo fotossintético.

O processo de fotossíntese É essencial para o ecossistema e para a vida tal como os conhecemos, pois permite a criação e circulação de matéria orgânica e a fixação de matéria inorgânica. Além disso, durante a fotossíntese oxigenada, é produzido o oxigênio que a maioria dos seres vivos necessita para respirar.

Veja também: Organizações produtoras

Tipos de fotossíntese

Podem ser distinguidos dois tipos de fotossíntese, dependendo das substâncias utilizadas pelo organismo para realizar a reação:

• Fotossíntese oxigenada. Caracteriza-se pelo uso de água (H₂O) para a redução do dióxido de carbono (CO₂) consumido. Neste tipo de fotossíntese, não só são produzidos açúcares úteis para o corpo, mas também é obtido oxigênio (O₂) como produto da reação. Plantas, algas e cianobactérias realizam fotossíntese oxigenada.
• Fotossíntese anoxigênica. O corpo não usa água para reduzir o dióxido de carbono (CO₂), mas aproveita a luz solar para quebrar moléculas de sulfeto de hidrogênio (H).₂S) ou gás hidrogênio (H₂). Este tipo de fotossíntese não produz oxigênio (O₂) e, em vez disso, libera enxofre como produto da reação. A fotossíntese anoxigênica é realizada pelas chamadas bactérias sulfurosas verdes e roxas, que contêm pigmentos fotossintéticos agrupados sob o nome de bacterioclorofilas, diferentes da clorofila das plantas.

Características da fotossíntese

Em termos gerais, a fotossíntese é caracterizada pelo seguinte:

• É um processo bioquímico de utilização da luz solar para obtenção de compostos orgânicos, ou seja, a síntese de nutrientes a partir de elementos inorgânicos como a água (H₂O) e dióxido de carbono (CO₂).
• Pode ser realizada por diversos organismos autotróficos, desde que possuam pigmentos fotossintéticos (o mais importante é a clorofila). É o processo de nutrição de plantas (terrestres e aquáticas), algas, fitoplâncton, bactérias fotossintéticas. Alguns animais são capazes de fotossíntese, incluindo a lesma do mar. Elysia clorótica e a salamandra malhada Ambystoma maculatum (este último fá-lo graças à simbiose com uma alga).
• Nas plantas e algas, a fotossíntese ocorre em organelas especializadas chamadas cloroplastos, nas quais se encontra a clorofila. As bactérias fotossintéticas também possuem clorofila (ou outros pigmentos análogos), mas não possuem cloroplastos.
• Existem dois tipos de fotossíntese, dependendo da substância usada para fixar o carbono do dióxido de carbono (CO₂). A fotossíntese oxigenada usa água (H₂O) e produz oxigênio (O₂), que é liberado no ambiente circundante. A fotossíntese anoxigênica usa sulfeto de hidrogênio (H₂S) ou gás hidrogênio (H₂) e não produz oxigênio, mas libera enxofre.
• A relação entre a luz solar e as plantas já era postulada desde a Grécia Antiga. No entanto, os avanços no estudo e compreensão da fotossíntese começaram a ganhar importância graças às contribuições de um conjunto sucessivo de cientistas dos séculos XVIII, XIX e XX. Por exemplo, o primeiro a demonstrar a geração de oxigênio nas plantas foi o clérigo inglês Joseph Priestley (1732-1804) e o primeiro a formular a equação básica da fotossíntese foi o botânico alemão Ferdinand Sachs (1832-1897). Mais tarde, o bioquímico americano Melvin Calvin (1911-1997) deu outra enorme contribuição, esclarecendo o ciclo de Calvin (uma das fases da fotossíntese), que lhe valeu o Prémio Nobel da Química em 1961.

Equação da fotossíntese

A equação geral para a fotossíntese oxigenada é a seguinte:

A forma correta de formular quimicamente esta equação, ou seja, a equação balanceada desta reação, é a seguinte:

Fases da fotossíntese

A fotossíntese como um processo químico ocorre em dois estágios diferenciados: o estágio claro (ou claro) e o estágio escuroassim chamado porque apenas a presença da luz solar intervém diretamente no primeiro (o que não significa que o segundo ocorra necessariamente no escuro).

• Estágio luminoso ou fotoquímico. Durante esta fase, ocorrem reações dependentes de luz no interior da planta, ou seja, a planta capta energia solar através da clorofila e a utiliza para produzir ATP e NADPH. Tudo começa quando a molécula de clorofila entra em contato com a radiação solar e os elétrons de suas camadas externas são excitados, o que gera uma cadeia de transporte de elétrons (semelhante à eletricidade), que é utilizada para a síntese de ATP (adenosina trifosfato) e. NADPH (fosfato de dinucleotídeo de nicotina adenina). A quebra de uma molécula de água em um processo denominado “fotólise” permite que uma molécula de clorofila recupere o elétron que perdeu quando excitada (a excitação de várias moléculas de clorofila é necessária para realizar a fase leve). Como resultado da fotólise de duas moléculas de água, é produzida uma molécula de oxigênio que é liberada na atmosfera como subproduto desta fase da fotossíntese.
• Etapa oscura o sintética. Nessa fase, que ocorre na matriz ou estroma dos cloroplastos, a planta utiliza dióxido de carbono e aproveita as moléculas geradas na etapa anterior (energia química) para sintetizar substâncias orgânicas através de um circuito de reações químicas muito complexas conhecidas como o Ciclo Calvin-Benson. Durante este ciclo, e através da intervenção de diferentes enzimas, o ATP e o NADPH previamente formados, a glicose é sintetizada a partir do dióxido de carbono que a planta retira da atmosfera. A incorporação de dióxido de carbono em compostos orgânicos é conhecida como fixação de carbono.

Importância da fotossíntese

A fotossíntese é um processo vital e central na biosfera por vários motivos. A primeira e mais óbvia é que produz oxigênio (O₂), um gás essencial para respirar água e ar. Sem plantas, a maioria dos seres vivos (incluindo os humanos) simplesmente não sobreviveriam.

Por outro lado, ao absorvê-lo do ambiente circundante, As plantas fixam dióxido de carbono (CO₂) convertendo-o em matéria orgânica. Este gás, que exalamos ao respirar, é potencialmente tóxico se não for mantido dentro de certos limites.

Como as plantas utilizam dióxido de carbono para produzir seus próprios alimentos, o declínio da vida vegetal no planeta aumenta esse gás na atmosfera, onde funciona como agente do aquecimento global. Por exemplo, o CO₂ Atua como um gás de efeito estufa, evitando que o excesso de calor que atinge a Terra seja irradiado para fora da atmosfera. Estima-se que a cada ano os organismos fotossintéticos fixam cerca de 100 bilhões de toneladas de carbono na forma de substâncias orgânicas.

Continue com: Ciclo de Calvin

Referências

• “Fotossíntese” na Wikipedia.
• “Fotossíntese – biologia” (vídeo) em Educatina.
• “Introdução à fotossíntese” na Khan Academy.
• “Fotossíntese: etapas” em Hipertextos da Área de Biologia.
• “Fotossíntese” no Conicet Mendoza (Argentina).
• “Fotossíntese” de Miguel Ángel de la Rosa na Universidade de Sevilha (Espanha).
• Biologia: Solomon E., Berg L., Martin D. (2013) 9ª edição. Publicação de aprendizagem Cengage.