Fotossíntese

Dá-se o nome de fotossíntese ao processo autotrófico realizado por seres clorofilados que resulta na produção de carboidratos, gás oxigênio e água.

O termo fotossíntese significa “síntese utilizando a luz”. É um processo físico-químico realizado por seres clorofilados para sintetizar carboidratos a partir de dióxido de carbono e água sob a ação da energia solar, liberando oxigênio para o meio.

A energia armazenada na forma de carboidratos, geralmente glicose, é utilizada posteriormente para diversos processos celulares nas plantas.

Esquema das reações físicas e químicas envolvidas na fotossíntese. Imagem: http://not1.xpg.uol.com.br/fotossintese-etapas-luminosa-e-escura-caracteristicas-e-fatores/
Esquema das reações físicas e químicas envolvidas na fotossíntese. Imagem: http://not1.xpg.uol.com.br/fotossintese-etapas-luminosa-e-escura-caracteristicas-e-fatores/

Dessa forma, seres autótrofos como plantas, bactérias fotossintetizantes e alguns protistas produzem seu próprio alimento. Esses seres fotossintetizantes são a base da cadeia alimentar do planeta, além de produzirem a maioria do gás oxigênio presente na atmosfera.

6CO2 + 6H2O + C6H12O6 + 6O2

Representação da reação química simplificada que ocorre durante o processo de fotossíntese.

Mesofilo, Cloroplastos e Clorofila

A fotossíntese é possível de ser realizada devido à presença de uma substância de pigmento verde especializada na absorção de luz, denominada clorofila. As clorofilas estão localizadas em estruturas chamadas cloroplastos, que fazem parte das células do mesofilo das folhas. Sendo assim, o mesofilo é o mais ativo tecido fotossintético das plantas superiores.

Na maioria das plantas, a clorofila se concentra nas folhas – embora, em algumas plantas, essa substância esteja presente no caule.

“O cacto é uma planta com modificações de suas folhas em espinhos, como forma de adaptação a ambientes mais quentes e com restrição de água. O caule realiza uma importante função, a fotossíntese, que naturalmente é realizada pelas folhas.” (Santos et al., 2006)

A fotossíntese é realizada em duas etapas: fase luminosa e fase escura. O processo ocorre no cloroplasto, sendo que a etapa luminosa ocorre nas lamelas e nos grana, e a etapa escura acontece no estroma ou matriz.

Fase luminosa ou fotoquímica

Ocorre na presença de luz, nos tilacoides. A energia luminosa é conduzida até o centro de reação, composto por um par de clorofilas a, predominantes no fotossistema I. Os elétrons excitados são então transportados em uma cadeia de transporte de elétrons. Assim, estes vão liberando energia gradativamente, transportando íon hidrogênio de fora para dentro do tilacoide, reduzindo o pH do interior deste. O fluxo de hidrogênios iônicos promove a fosoforilação da adenosina difosfato dando origem à adenosina trifosfato (ATP), que será utilizada na fase escura da fotossíntese. Este processo é denominado fotofosforilação cíclica, pois os elétrons excitados são recolhidos por aceptores de elétrons e retornam a clorofila, caracterizando um processo cíclico.

A fotofosforilação acíclica utiliza dois sistemas fotossintetizantes: o fotossistema I e o fotossistema II. No fotossistema I, predomina a clorofila a, enquanto no fotossistema II, predomina a clorofila b. Um par de elétrons é excitado, tanto na clorofila a quanto na b, e entram na cadeia de transporte de elétrons. O processo de fosoforilação é realizado, produzindo ATP e liberando energia. O par de elétrons oriundos da clorofila b, depois de completar a fotofosforilação, retornam e ocupam o “espaço vazio” na clorofila a. Como os elétrons que retornam a clorofila a não são os mesmos que saíram, esta etapa é denominada fotofosforilação acíclica.

Os íons H+ e os elétrons perdidos pela clorofila a, transformam o NADP (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo fosfato) em NADPH. Ao mesmo tempo, oxigênio é liberado. Todo oxigênio liberado neste processo vem da fotólise da água.

Equação: 12H2O + 6NADP + 9ADP + 9P -(luz)→ 9ATP + 6NADPH2 + 3O2+ 6H2O

Fase escura ou química

Ocorre no estroma do cloroplasto. Nessa fase que ocorre a produção de carboidratos (glicose) a partir da energia contida nos ATP e nos hidrogênios dos NADPH2. A enzima catalisadora para a fixação do carbono é chamada “RuBisCO” (ribulose bifosfato carboxilase-oxidase). A síntese de glicose ocorre durante um complexo ciclo de reações denominado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin-Benson.

Esquema do Ciclo de Calvin. Imagem: Wikimedia Commons.
Esquema do Ciclo de Calvin. Imagem: Wikimedia Commons.

Durante o ciclo, ocorre a união de moléculas de CO2, que formam cadeias carbônicas para a produção de glicose. A energia necessária para processo provém do ATP e os hidrogênios para a redução dos CO2 provém dos NADPH2.

Equação: 6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP -(enzimas)→ 12NADP + 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6

Fatores que afetam a fotossíntese

A taxa fotossintética de uma planta pode aumentar ou diminuir em função de alguns fatores, que podem ser intrínsecos (disponibilidade de pigmentos) ou extrínsecos (CO2, temperatura, intensidade luminosa).

Sendo a clorofila um pigmento fotossintetizante, sua disponibilidade afeta diretamente a taxa fotossintética.

Sendo que o CO2 é a fonte a partir da qual será fixado o carbono, a concentração deste gás interfere diretamente na intensidade da fotossíntese. Em condições em que sua concentração é elevada, a taxa fotossintética também se eleva.

Todas as reações da etapa química são catalisadas por enzimas, quando a temperatura é elevada, a velocidade da reação responde diretamente. Porém, acima de 40° C, ocorre a desnaturação enzimática e assim a velocidade das reações tende a diminuir.

A presença de luz é um fator limitante para o processo de fotossíntese, mas só até o momento em que ainda não ocorreu a excitação dos elétrons. Uma vez que todos os sistemas de pigmentos já estiverem sendo excitados, a quantidade adicional de luz já não será mais captada pela planta, pois atingiu-se o ponto de saturação luminosa.

Representação da fotossíntese. Imagem: Wikimedia Commons.
Representação da fotossíntese. Imagem: Wikimedia Commons.

Você sabia?

Embora a fase química da fotossíntese seja também chamada de fase escura, esta segunda denominação é incorreta. Isto porque para a “RuBiscCO fixar o CO2 atmosférico, ela precisa estar num estado reduzido. Para que isso possa acontecer é necessário que a luz esteja presente.

Referências

SANTOS, C. H. V. et al. Biologia. 2ª Edição. Curitiba: SEED-PR, 2006.

TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal, 4. Ed., Artmed, 2008.

Por Carlos Ferreira
Teste seu conhecimento

1. (PUC-RIO/2009) A figura abaixo esquematiza as etapas que ocorrem durante todo o processo fotossintético.

WINWORD_2016-03-17_02-15-34

Baseado nas características do processo, especialistas afirmam que a fotossíntese pode estar relacionada ao controle da temperatura da Terra. A afirmativa é correta visto que durante a fotossíntese:

a)As plantas absorvem o excesso de água atmosférica, o que ajuda na dissipação do calor vindo do Sol.

b) A clorofila absorve a maior parte da luz solar, ajudando a diminuir a temperatura global.

c) O excesso de O2 absorvido faz com que a planta aumente sua biomassa e propicie o aparecimento de mais áreas sombreadas, o que torna o clima global mais ameno.

d) A planta absorve CO2 da atmosfera e, como esse gás é um dos principais promotores do efeito estufa, isto ajudaria a conter o aumento da temperatura global.

e) A planta absorve CH4 em grande quantidade e, como este é um dos principais gases estufa, tal ação ajudaria a conter o aumento da temperatura global.

 

2. (UFPR/2010) O gráfico abaixo representa o resultado de um experimento em que foi medida a velocidade da fotossíntese em função da temperatura na folha de um vegetal mantida sob iluminação constante.

Com base nesse gráfico e nos conhecimentos acerca do processo de fotossíntese, assinale a alternativa correta.

a) A temperatura atua como fator limitante da fotossíntese porque o calor desnatura as proteínas responsáveis pelo processo.

b) O aumento da temperatura ocasiona um aumento na velocidade de fotossíntese porque a entrada de oxigênio na folha torna-se mais rápida com o aumento da temperatura.

c) O aumento da temperatura faz com que a fotossíntese se acelere por conta do aumento da fosforilação cíclica dependente de O2.

d) Num experimento em que a temperatura fosse mantida constante e a luminosidade fosse aumentando, o resultado permitiria a construção de um gráfico que seria igual ao apresentado.

e) Em temperaturas muito baixas, a velocidade da fotossíntese é pequena em consequência da baixa produção de CO2 necessário ao processo.

1. [d]

A planta não absorve nem O2 nem CH4, nem mesmo excesso de água atmosférica ou ajuda a diminuir a temperatura pelo uso da luz solar durante a fotossíntese. A absorção de CO2 para a fixação de carbono é que é a maior contribuição das plantas para a redução de um dos principais gases do efeito estufa na atmosfera.

 

2. [a]

b) e c) Um aumento, até certo ponto, da temperatura pode aumentar a velocidade das reações da fotossíntese, aumentando a taxa fotossintética.

d) Neste gráfico é a temperatura que aumenta, não a luminosidade.

e) A velocidade seria menor em função da redução da velocidade das reações enzimáticas de um modo geral.

Compartilhe nas redes sociais

TOPO