Fala Gás Nobre, hoje falaremos sobre a Reação Química da Fotossíntese, sobre o que é este processo, suas características, etapas e principalmente sobre sua importância. Mas o que é a fotossíntese? A fotossíntese é um processo fotoquímico que consiste na conversão de energia solar em energia química, sendo o principal processo de obtenção de alimento e energia de diversos seres vivos, dentre eles, as plantas. Fotossíntese
tem como significado da palavra síntese pela luz, ou seja, uma reação de síntese a partir da energia solar, da luz. É um processo onde através da energia solar ocorre a produção de energia e fixação de carbono proveniente da atmosfera. A fotossíntese é um processo que acontece no interior de uma célula, a partir do CO2 (gás carbônico) e H2O (água), como forma de produzir glicose, isto é, como forma de produzir reservas energéticas para o ser vivo. As
plantas, algas e algumas bactérias realizam fotossíntese e são classificados como seres autótrofos, ou seja, que produzem seu próprio alimento. No caso das plantas, a fotossíntese ocorre nos cloroplastos, uma organela presente apenas em células vegetais e onde é encontrado o pigmento clorofila, responsável pela coloração esverdeada das plantas. Pigmentos são toda e qualquer substância capaz de absorver a luz em algum comprimento de onda do visível, isto é, que possui cor.
A clorofila, que possui a cor verde, é o pigmento mais importante dos vegetais em termos de absorção de energia dos fótons durante a fotossíntese. Outros pigmentos podem também participar do processo, como os carotenoides. A radiação solar (luz) absorvida apresenta duas principais funções no processo de fotossíntese, sendo elas: – Facilitar a transferência de elétrons entre os compostos doadores e receptores de elétrons; – Fornecer energia necessária para a síntese
da ATP (Adenosina Triifosfato). De forma geral, temos a seguinte Reação Química da Fotossíntese: Como podemos observar na reação acima, a H2O e o
CO2 são as substâncias necessárias para realização da fotossíntese. As moléculas de clorofila absorvem a luz solar e quebram a H2O, liberando O2 e hidrogênio. O hidrogênio une-se ao CO2 e forma a glicose.
Esse processo resulta na equação geral da fotossíntese, a qual representa uma reação de oxidação-redução. A H2O doa elétrons, como o hidrogênio, para a reduzir o CO2 até formar os carboidratos na forma de glicose (C6H12O6).
Porém, o processo fotossintético é mais detalhado e ocorre em duas etapas, como veremos a seguir.
Etapas da fotossíntese
A fotossíntese é dividida em duas etapas: a fase clara e a fase escura.
Fase clara
A fase clara, fotoquímica ou luminosa, como o próprio nome define, são reações que ocorrem apenas na presença de luz e acontecem nas lamelas dos tilacoides do cloroplasto.
A absorção de luz solar e a transferência de elétrons ocorre através dos fotossistemas, que são conjuntos de proteínas, pigmentos e transportadores de elétrons, os quais formam uma estrutura nas membranas dos tilacoides do cloroplasto.
Existem dois tipos de fotossistemas, cada um com cerca de 300 moléculas de clorofila:
- Fotossistema I: Contém um centro de reação P700 e absorve preferencialmente a luz de comprimento de onda de 700 nm.
- Fotossistema II: Contém um centro de reação P680 e absorve a luz preferencialmente de comprimento de onda em 680 nm.
Os dois fotossistemas estão ligados por uma cadeia transportadora de elétrons e atuam de forma independente, mas complementar. Dois processos importantes acontecem nessa fase: a fotofosforilação e a fotólise da água.
Os fotossistemas são responsáveis pela absorção de luz e transporte de elétrons para a produção de energia
Fotofosforilação
A fotofosforilação é basicamente a adição de um P (fósforo) ao ADP (Adenosina difosfato), resultando na formação de ATP. No momento em que um fóton de luz é capturado pelas moléculas antenas dos fotossistemas, a sua energia é transferida para os centros de reação, onde é encontrada a clorofila. Quando o fóton atinge a clorofila, ela torna-se energizada e libera elétrons que passaram por diferentes aceptores e formaram, juntamente com H2O, o ATP e NADPH.
A fotofosforilação pode ser de dois tipos:
- Fotofosforilação acíclica: Os elétrons que foram liberam pela clorofila não retornam para ela e sim para a do outro fotossistema. Produz ATP e NADPH.
- Fotofosforilação cíclica: Os elétrons retornam para a mesma clorofila que os liberou. Forma apenas ATP.
Fotólise da água
A fotólise da água consiste na quebra da molécula de água pela energia da luz do Sol. Os elétrons liberados no processo são usados para substituir os elétrons perdidos pela clorofila no fotossistema II e para produzir o oxigênio que respiramos.
A equação geral da fotólise ou reação de Hill é descrita da seguinte forma:
Assim, a molécula de água é a doadora final de elétrons. O ATP e NADPH formados serão aproveitados para a síntese de carboidratos, a partir de CO2. Porém, isso acontecerá na etapa seguinte, a fase escura.
Fase escura
A fase escura, ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin pode ocorrer na ausência e presença de luz e acontece no estroma do cloroplasto. Durante essa fase, a glicose será formada a partir de CO2. Assim, enquanto a fase luminosa fornece energia, na fase escura acontece a fixação do carbono.
Confira um resumo de como ocorre o ciclo de Calvin:
1. Fixação do Carbono
- A cada volta do ciclo, uma molécula de CO2 é adicionada. Porém, são necessárias seis voltas completas para produzir duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato e uma molécula de glicose.
- Seis moléculas de ribulose difosfato (RuDP), com cinco carbonos, unem-se a seis moléculas de CO2, produzindo 12 moléculas de ácido fosfoglicérico (PGA), com três carbonos.
2. Produção de compostos orgânicos
- As 12 moléculas de ácido fosfoglicérico (PGAL) são reduzidas a 12 moléculas de aldeído fosfoglicérico.
3. Regeneração da ribulose difosfato
- Das 12 moléculas de aldeído fosfoglicérico, 10 combinam-se entre si e formam 6 moléculas de RuDP.
- As duas moléculas de aldeído fosfoglicérico que sobraram servem para dar início a síntese de amido e outros componentes celulares.
A glicose produzida ao final da fotossíntese é quebrada e a energia liberada permite a realização do metabolismo celular. O processo de quebra da glicose é a respiração celular.
Importância da fotossíntese
A fotossíntese é o processo básico de transformação de energia na biosfera. Ela sustenta a base da cadeia alimentar, em que a alimentação de substâncias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes produzirá o alimento para os seres heterótrofos.
Assim, a fotossíntese tem sua importância baseada em três principais fatores:
- Promove a captura do CO2 atmosférico;
- Realiza a renovação do O2 atmosférico;
- Conduz o fluxo de matéria e energia nos ecossistemas.
Fotossíntese e Quimiossíntese
Ao contrário da fotossíntese que necessita de luz para ocorrer, a quimiossíntese acontece na ausência de luz. Ela consiste na produção de matéria orgânica a partir de substâncias minerais.
É um processo realizado basicamente em duas etapas apenas por bactérias autotróficas para obtenção de energia. Na primeira etapa substâncias inorgânicas são oxidadas e na segunda etapa o gás carbônico passa por redução, levando à produção de compostos orgânicos.
1ª etapa:
Composto Inorgânico + O2 → Compostos Inorgânicos oxidados + Energia Química
2ª etapa:
CO2 + H2O + Energia Química → Compostos Orgânicos + O2
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