Para que as plantas fazem fotossíntese?

A fotossíntese é um processo químico realizado pelas plantas, as algas e certos micro-organismos.

Nesse processo a energia solar é capturada e convertida em energia química na forma de ATP e compostos orgânicos reduzidos.

Este processo, que pode-se considerar oposto ao processo da respiração (realizada nos animais).

É a fonte primária de energia de todos os seres vivos.

A energia produzida no processo da respiração nos animais está em forma de energia química e calórica.

Enquanto que a energia utilizada na fotossíntese é energia solar.

A energia química faz possível a vida na Terra.

Em outras palavras, a vida na Terra só é possível devido à fotossíntese.

A fotossíntese pode ser realizada nas plantas devido à capacidade que têm as clorofilas (e outros pigmentos) de absorver a energia solar.

As clorofilas são os pigmentos que mais absorvem luz nas plantas.

Mas há também outros compostos que absorvem luz e que, em geral, são chamados de pigmentos cromóforos.

Entre os quais estão, além das clorofilas, o β-caroteno, a ficoeritrina, a ficocianina, etc.

A clorofila b diferencia-se da clorofila a em que tem como grupo funcional de substituição na cadeia lateral 3 um grupo aldeído (-CHO) ao invés de um grupo metila (-CH3).

Como acontece a fotossíntese

A fotossíntese ocorre nos cloroplastos.

O cloroplasto é composto por um sistemas de membranas bem organizado.

Uma externa e uma interna, com pregueamentos sobre os quais temos estruturas em forma discoide ou de “moedas” denominados de tilacoides.

As clorofilas estão contidas dentro deste sistema de membranas, nos tilacoides.

E é isso que dá a coloração verde ao cloroplasto.

Os tilacoides são os locais das reações de luz da fotossíntese.

Os tilacoides quando estão associadas entre si formam pilhas na forma de moedas.

Conhecidas como grana lamelae (ou simplesmente grana), sendo que uma pilha apenas é denominada granum.

Todo este conjunto de membranas encontra-se mergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto.

É o estroma, onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido.

As moléculas de clorofila se localizam nos tilacoides.

Reunidas em grupo, formando estruturas chamadas de “complexos de antena” ou “antena”.

A fotossíntese ocorre em duas etapas distintas.

A fase fotoquímica (ou luminosa), que ocorre nos tilacoides, e a fase química (ou enzimática), no estroma.

Fase fotoquímica (ou luminosa)

Na fase fotoquímica, a energia luminosa absorvida pelas clorofilas será utilizada na síntese de dois compostos energéticos, o ATP e o NADPH₂.

A síntese de ATP se faz a partir do ADP e fosfato e é chamada fotofosforilação.

O NADPH₂ se forma quando a molécula da água é quebrada nos seus componentes.

Isto é, oxigênio e hidrogênio.

O oxigênio é liberado como subproduto da fotossíntese.

E o hidrogênio é utilizado na redução do NADP a NADPH₂.

A fase clara da fotossíntese verifica-se na presença da luz.

Pois é ela que fornece a energia necessária para que ocorra todo o processo.

A energia luminosa quebra a molécula de água e libera o hidrogênio componente.

Enquanto o oxigênio se desprende, reação que se denomina fotólise da água.

Os hidrogênios serão empregados na formação de uma série de moléculas redutoras (passam elétrons para outras)

Que mais tarde cedem o mesmo hidrogênio ao dióxido de carbono (CO₂), na fase escura.

Ao mesmo tempo, a luz chega à clorofila e faz com que desta se desprendam elétrons.

Que passarão aos hidrogênios originados na fotólise da água por meio de uma cadeia de substâncias transportadoras.

Na fase clara, portanto, prepara-se o material redutor (que cede elétrons) necessário à segunda fase do processo fotossintético.

E produz-se oxigênio como resultado da quebra da molécula de água.

E formam-se, graças à contribuição energética da luz, substâncias ricas em energia conhecidas como ATP (trifosfato de adenosina).

Estas contêm átomos de fósforo e, quando se decompõem, liberam a energia nelas encerrada.

E possibilitam a ocorrência de reações biológicas imprescindíveis à vida do organismo.

O ATP pode ser considerado o combustível molecular dos seres vivos.

Esta etapa compreende dois conjuntos de reações em que se realizam as fosfolirações (cíclicas e acíclicas) e a consequente produção de molécula de ATP.

Nessa etapa a energia luminosa absorvidas pela clorofilas é transferida sob forma de energia química, através dos elétrons a outros compostos, os aceptores.

Nessas condições, a clorofila (que é doadora de elétrons) se oxida e o composto aceptor de elétrons se reduz.

Trata-se, portanto, de um processo de oxidorredução.

No qual tomam parte um redutor (doador de elétrons, a água) e um oxidante (receptor de elétrons, o CO₂).

Na fotofosforilação cílica

A luz é absorvida pelo fotossistema, elevando o nível energético dos elétrons que são capturados pela ferredoxina e transportados a citocromos via plastoquinona, retornando depois ao fotossistema.

Na fotofosforilação acílica

Os elétrons liberados durante a fotólise da água são capturados pelo fotossistema e não retornam à água.

Tais elétrons passam por um sistema de transporte ate chegar ao NADP e, juntamente com os prótons provenientes da fotólise da água, são utilizados na síntese da NADPH₂.

Uma pequena quantidade de luz provoca a decomposição das moléculas de água que se quebra nos íons H⁺ e OH^–.

Um átomo de hidrogênio tem apenas um elétron e um próton.

Os prótons (íons H⁺) serão recolhidos pelas moléculas de NADP reduzido.

Os elétrons que vieram dos átomos de hidrogênio serão recolhidos pela clorofila B, que estava até agora oxidada, quer dizer, sem o elétron que perdeu.

Cada grupo de quatro deles se organizam naturalmente formando duas moléculas de água e uma de oxigênio livre, que é exatamente o oxigênio liberado.

Resumindo, durante a fase luminosa, é liberado o oxigênio e formado o ATP e o NADPH₂ que são de fundamental importância para a fase escura.

Fase química (ou enzimática)

Na fase química ocorre absorção e fixação de CO₂, redução do CO₂ pelo NADPH₂, consumindo a energia do ATP e produzindo a glicose, rica em energia.

Ocorre tanto na presença quanto na ausência de luz, sendo processada no estroma.

Na ausência da luz, ocorrem no estroma do cloroplasto diversas e complicadas reações (o ciclo de Calvin).

Graças às quais se formam as moléculas de açúcares de que a planta necessita para viver.

O carbono da molécula de dióxido de carbono (CO₂), que o vegetal tira do ar, capta os elétrons cedidos pelas moléculas redutoras presentes no cloroplasto e passa a fazer parte de uma molécula de pentose.

Açúcar de cinco átomos de carbono, que mais tarde se fraciona em duas moléculas, cada uma com três átomos de carbono.

Esses últimos compostos sofrem uma série de modificações.

E, após sucessivos ciclos, formam uma molécula de glicose.

Um açúcar de grande importância para o metabolismo de numerosos seres vivos.

Como ocorre com todas as reações produzidas nos organismos vivos, esses processos são regulados por diversas enzimas.

A etapa química da fotossíntese realiza-se independentemente da luz.

E suas reações são catalisadas por enzimas, sendo importante nesse caso a temperatura.

A energia utilizada nessa fase resulta da decomposição do ATP formado na etapa fotoquímica.

A energia do ATP é empregada na redução do CO₂ pelo NADPH₂ também formado na etapa fotoquímica.

Desta forma chega-se a conclusão que a fotossíntese é um processo de oxidorredução no qual tomam parte o CO₂ como oxidante e o H₂O como redutor, envolvendo a transferência de dois elétrons (da fotólise da água).

Como produtos da reação fornam-se carboidratos, açúcares (que funcionam como alimentos energéticos), e o oxigênio, imprescindível no processo de respiração aeróbica.

Resumindo, dizemos que a fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose.

Pela reação inicial entre o gás carbônico atmosférico e um composto de 5 carbonos, a ribulose difosfato (RDP), que funciona como “suporte” para a incorporação do CO₂.

A molécula de CO₂ se liga ao “suporte” de RDP desencadeando um ciclo de reações no qual se formam vários compostos de carbono.

Para formação de uma molécula de glicose é necessário que ocorram 6 ciclos destes.

Os átomos de hidrogênio da água são adicionados a compostos de carbonos, obtidos a partir de CO₂, havendo uma redução do gás, com produção de glicose.

O que a planta tem como resultado da fotossíntese

Os produtos da fotossíntese são usados diretamente pelas células fotossintetizantes para a sua respiração.

E são também convertidos em um açúcar de baixo peso molecular (normalmente sacarose).

Que é exportada para suprir as necessidades metabólicas das outras várias células não-fotossintetizantes do vegetal, pelos vasos liberianos do floema.

Alternativamente, os produtos podem ser armazenados na forma de um polissacarídeo osmoticamente inerte (normalmente amido).

Que é mantido disponível como fonte de açúcar para uso futuro.

O amido é acumulado em parênquimas de reserva, amilíferos.

O mais popular encontramos nos tubérculos da batata inglesa.

Caules subterrâneos com crescimento limitado e facilmente identificáveis como tal pela presença de gemas na sua superfície.

Nas plantas, a parede celular é formada principalmente por um polissacarídeo chamado celulose.

Formado por longas cadeias de unidades de glicose, arranjadas em fibras empacotadas.

Ou, melhor ainda podemos definir celulose como um polissacarídio formado pela união de milhares de moléculas de celobiose.

Cada celobiose é formada pela união de duas glicoses.

Assim, a fotossíntese, intervém na síntese de produtos orgânicos indispensáveis à nutrição vegetal e animal.

Na síntese da matéria prima para as reservas nutritivas e matéria prima para a síntese de celulose, utilizada na parede celular dos vegetais, na indústria do papel e uma forma de sequestrar carbono da atmosfera até atingir o equilíbrio desejável de percentual adequado de CO_2.

Intensidade adequada do processo de fotossíntese e não intensificação da temperatura pelo excessivo efeito estufa.

O fenômeno faz parte do nosso dia-a-dia, no oxigênio que respiramos, nos alimentos que ingerimos, na cadeia alimentar a qual pertencemos, na batata frita do fast food, no jornal ou revista que lemos ou até no combustível que utilizamos pois tanto carvão (origem vegetal), álcool ou petróleo (origem mista, animal e vegetal) contém energia química resultante de processos fotossintéticos.

Por que a fotossíntese é importante

A importância da fotossíntese para a vida na Terra é enorme.

A fotossíntese é o principal processo de transformação de energia na biosfera.

Ao alimentarmo-nos, parte das substâncias orgânicas, produzidas graças à fotossíntese, entram na nossa constituição celular, enquanto outras (os nutrientes energéticos) fornecem a energia necessária às nossas funções vitais, como o crescimento e a reprodução.

Além do mais, ela nos fornece oxigênio para a respiração.

O ponto de compensação acontece para manter o sistema fotossintético ativo, dissipando parte da energia luminosa recebida pela planta, permitindo sua sobrevivência nestas condições estressantes.

Tudo isto se pode verificar nos ecossistemas existentes na Terra.