Fotossíntese

Seres autotróficos são capazes de converter compostos inorgânicos em compostos orgânicos através da fotossíntese. Neste texto, vamos entender cada etapa desse evento bioquímico tão importante.

As plantas são fundamentais para a manutenção da vida na Terra. Isso porque, além de servirem como alimento para outros animais, elas produzem matéria orgânica para outros seres vivos. Neste texto, vamos nos aprofundar em um dos processos mais importantes que as plantas realizam: a fotossíntese. Acompanhe:

Fotossíntese: resumo

O termo fotossíntese significa “síntese utilizando luz” e é um evento bioquímico pelo qual seres autótrofos produzem seu próprio alimento. O processo consiste em converter energia luminosa em energia química, resultando na produção de matéria orgânica. Assim, sua principal função é a produção de oxigênio (O2), utilizado na respiração dos seres vivos. Ainda, captura o gás carbônico (CO2) da atmosfera e conduz o fluxo de energia ao longo da cadeia alimentar.

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Esse processo só ocorre no interior da célula vegetal por conta da organela celular chamada cloroplasto, que possui pigmentos fotossintetizantes (clorofila, carotenoides e ficobilinas). Podemos resumir todo o processo de fotossíntese em uma fórmula geral, em que, basicamente, a energia luminosa impulsiona a síntese de carboidratos e a liberação de oxigênio a partir de dióxido de carbono e água.

fotossintese formula

Como acontece: as etapas da fotossíntese

A fotossíntese ocorre em duas etapas: fotoquímica e bioquímica. A seguir, vamos ver o que caracteriza cada etapa.

Fase fotoquímica

A fase fotoquímica pode ser chamada de fase clara ou reação luminosa, pois é a etapa que ocorre apenas na presença de luz e tem como principal objetivo fornecer energia. Essa fase acontece nos tilacoides dos cloroplastos e envolve dois tipos de fotossistemas, ligados por uma cadeia transportadora de elétrons.

Fotossistemas

Cada unidade de fotossistema possui clorofila a e b e carotenoides. Também são compostos por duas porções, chamadas “complexo antena” e “centro de reação”. No complexo antena, são encontradas moléculas que captam energia luminosa e leva até o centro de reação, um local com muitas proteínas e clorofila.

  • Fotossistema I: absorve luz com comprimento de onda de 700 mm ou mais;
  • Fotossistema II: absorve comprimentos de onda de 680 mm ou menos.

Os dois fotossistemas atuam de forma independente, mas, ao mesmo tempo, são complementares.

Fotofosforilação

A fotofosforilação é a adição de um fósforo (P) ao ADP (adenosina difosfato), resultando na formação de ATP (adenosina trifosfato). Quando um fóton de luz é capturado pelas moléculas do complexo antena dos fotossistemas, a energia é transferida para os centros de reação, onde é encontrada a clorofila.

Dessa forma, no momento em que o fóton atinge a clorofila, ela torna-se energizada e libera elétrons que são transportados em direção a um receptor de elétrons. A fotofosforilação pode ser de dois tipos: cíclica ou acíclica.

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1. Fotofosforilação cíclica

Esse tipo de fotofosforilação acontece no fotossistema I; ao receber energia luminosa, um par de elétrons é excitado, deixando a molécula de clorofila a. Assim, o elétron passa pela cadeia transportadora de elétrons até retornar à molécula de clorofila, ocupando seu lugar, fechando a fotofosforilação cíclica e liberando ATP.

2. Fotofosforilação acíclica

Os fotossistemas I e II trabalham em conjunto. Durante o processo, a clorofila a do fotossistema I que recebeu a energia luminosa perde um par de elétrons excitados, sendo recolhidos por uma molécula aceptora de elétrons. Esses elétrons passam pela cadeia transportadora de elétrons, na qual o último aceptor é uma molécula chamada de NADP+, que, ao receber elétrons, se torna um NADPH2.

Enquanto isso, o fotossistema II, composto basicamente de clorofila b, também é excitado pela luz e perde um par de elétrons. Esse par atravessa outra cadeia transportadora de elétrons, que liga os dois fotossistemas, chegando ao fotossistema I e ocupando o lugar do elétron perdido pela clorofila a.

Como os elétrons que voltam para a clorofila a não são os mesmos que foram perdidos por ela, mas sim os doados pela clorofila b, essa etapa da fotossíntese é chamada de fotofosforilação acíclica. Dessa forma, libera ATP e NADPH2.

O ATP é resultante da passagem de prótons (H+) do tilacoide para o estroma do cloroplasto. A alta concentração de H+, acumulados no interior dos tilacoides, cria uma pressão para a sua saída. Dessa forma, esses íons saem através de um complexo enzimático transmembrana chamado de ATP sintase. Esse complexo funciona como um motor molecular, que gira com a passagem de H+, unindo moléculas de ADP com fosfatos (Pi) para a produção de ATP.

Fotólise da água

A fotólise da água consiste na quebra da molécula de água pela energia luminosa. A molécula de clorofila b que perdeu seu elétron após a excitação pela energia luminosa é capaz de substituí-lo por elétrons extraídos de moléculas de água.

Com a remoção dos seus elétrons, a molécula de água decompõe-se em H+ e átomos livres de oxigênio (O). Os prótons são liberados para dentro da membrana tilacoide e atuam na geração de ATP. Enquanto isso, os átomos de oxigênio liberados unem-se imediatamente em pares, formando moléculas de gás oxigênio (O2) que são liberadas para a atmosfera.

Ao final da fase fotoquímica, temos como produtos ATP e NADPH2, que foram resultados das cadeias transportadoras de elétrons. Ambos são importantes para a próxima etapa da fotossíntese.

Fase bioquímica

Essa fase pode ocorrer na ausência ou na presença de luz no estroma do cloroplasto. Por isso, em muitos livros didáticos, é chamada de fase escura. Durante essa fase, há a fixação do carbono e a formação de glicose, sendo caracterizada pelo ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin-Benson.

Ciclo das pentoses

O ciclo das pentoses consiste em um conjunto de reações que ocorre de forma cíclica, produzindo carboidratos (glicose) que serão utilizados como alimento para o organismo. Esse ciclo começa pela captura de carbono atmosférico. Então, vamos conhecer as etapas que compõem o ciclo das pentoses:

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1. Fixação do carbono

O ciclo se inicia com um açúcar de cinco carbonos e um grupo fosfato chamado de ribulose-1,5-bifosfato (RuBP). Ocorre a incorporação de uma molécula de CO2 mediada pela enzima rubisco, o que resulta em duas moléculas de três carbonos cada – chamadas de 3-fosfatoglicerato ou ácido 3-fosfoglicérico (PGA).

Dessa forma, a cada 6 moléculas de CO2 incorporadas a 6 moléculas RuBP, produz-se 12 moléculas de PGA. Esta é a quantidade necessária para a realização do ciclo completo e produção de uma molécula de glicose ao final da fotossíntese.

2. Produção

Nessa etapa, ocorre a produção do 3-fosfogliceraldeído (PGAL) por meio da utilização do PGA. O PGAL é o principal produto do ciclo das pentoses e sua produção inclui duas reações. Na primeira, o PGA é fosforilado, recebendo o fosfato (Pi) de uma molécula de ATP produzida na fotofosforilação da fase fotoquímica.

Dessa forma, o PGA passa a ser uma molécula com dois fosfatos, chamada de 1,3-bifosfoglicerato, e o ATP volta à condição de ADP. A partir disso, ocorre a redução do 1,3-bifosfoglicerato pelo NADPH2, também produzido pela fotofosforilação. Nessa reação de redução, o 1,3-bifosfoglicerato tem um dos seus fosfatos removido, gerando o PGAL, enquanto o NADPH2 volta à condição de NADP+.

3. Regeneração da RuBP

Por fim, na terceira etapa, ocorre a regeneração das 6 moléculas de RuBP, utilizando 10 das 12 moléculas de PGAL produzidas. As moléculas regeneradas serão necessárias para iniciar um novo ciclo. As duas moléculas de PGAL não utilizadas para regenerar a RuBP saem do ciclo em direção ao citoplasma, onde são transformadas em uma molécula de glicose.

É importante ressaltar que a glicose não é formada diretamente pelo ciclo das pentoses, mas, uma vez transformada em glicose propriamente, ela pode ser utilizada na realização do metabolismo celular.

A importância da fotossíntese

A fotossíntese é muito importante para a manutenção de vida nos ecossistemas, pois é responsável pelo fornecimento de oxigênio que muitos seres vivos utilizam para a respiração. Além disso, organismos fotossintetizantes são considerados produtores e estão na base da cadeia trófica.

Quimiossíntese

A quimiossíntese é um processo que ocorre na ausência de luz, e é realizado principalmente por bactérias autótrofas que habitam ambientes desprovidos de luz e matéria orgânica. Elas obtêm a energia necessária para sua sobrevivência através de oxidações inorgânicas, o que resulta na produção de matéria orgânica a partir da oxidação de substâncias minerais.

Fotossíntese: mapa mental

Para te auxiliar no entendimento da matéria, produzimos um mapa mental com as principais informações sobre a fotossíntese. Confira abaixo:

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Saiba mais sobre a fotossíntese

Abaixo, apresentamos vídeos sobre o assunto para você fazer uma revisão. Confira nossa seleção a seguir:

Fotossíntese ilustrada

Nesse vídeo, vemos de maneira ilustrada todo o processo de fotossíntese. Acompanhe!

Aula sobre a fotossíntese

Aqui, temos uma aula bem completa sobre as fases fotoquímica e bioquímica. Não deixe de conferir!

Gráficos da fotossíntese

Nesta aula, o professor Guilherme ensina como podemos interpretar os gráficos relacionados à fotossíntese. Assista e entenda!

Em conclusão, podemos dizer que a fotossíntese é um dos processos bioquímicos mais importantes das plantas: é ela que nos disponibiliza o gás oxigênio para respirar. Continue seus estudos de biologia e aprenda a importância da parede celular.

Referências

Fisiologia e desenvolvimento vegetal (2017) – Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian Max Møller, Angus Murphy

Gabriela Naomi
Por Gabriela Naomi

Acadêmica de último ano de Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Integrante do grupo de pesquisa na área de limnologia, com ênfase em ecologia de zooplâncton na mesma universidade.

Como referenciar este conteúdo

Tanaka Santos, Gabriela Naomi. Fotossíntese. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/biologia/fotossintese. Acesso em: 05 de December de 2020.

Exercícios resolvidos

1. [PUC - SP - adaptado]

A propriedade de “captar vida na luz” que as plantas apresentam se deve à capacidade de utilizar a energia luminosa para a síntese de alimento. A organela _________, onde ocorre esse processo ___________, contém um pigmento ____________ capaz de captar a energia luminosa, que é posteriormente transformada em energia química.

A alternativa que completa corretamente as lacunas é:

a) Mitocôndria, respiração, citocromo.
b) Cloroplasto, fotossíntese, citocromo.
c) Cloroplasto, respiração, clorofila.
d) Cloroplasto, fotossíntese, clorofila.

A alternativa correta é d) Cloroplasto, fotossíntese, clorofila.

2. [UFRN - adaptado]

Durante o processo de fotossíntese, a ação da luz sobre a clorofila libera elétrons que são capturados por uma cadeia transportadora. Durante esse processo de transporte, ocorre:

a) formação de quantidades elevadas do aceptor NADP+ a partir da captura de elétrons e prótons.
b) transferência dos elétrons entre moléculas organizadas em ordem decrescente de energia.
c) fotólise de moléculas de CO2 que liberam elétrons e cedem o carbono para a formação da glicose.
d) quebra da molécula de água a partir da conversão de ATP em ADP, com liberação de prótons.

A alternativa correta é b) transferência dos elétrons entre moléculas organizadas em ordem decrescente de energia.

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