Fotossíntese: o que é e como funciona!
Entender o funcionamento dos processos físicos e químicos dos seres vivos é fundamental para a compreensão do mundo que nos rodeia, sendo um dos conhecimentos mais importantes para a realização dos grandes vestibulares. Por isso, é importante saber como ocorre o processo da fotossíntese.
É através dela que os seres autotróficos (aqueles que conseguem produzir o próprio alimento) obtêm as substâncias necessárias para sua sobrevivência, por meio de um processo que transforma a energia solar em matéria orgânica.
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Explicamos agora, em detalhes, tudo que você precisa saber a respeito da fotossíntese, como funciona e as diferenças entre ela e a quimiossíntese. Aproveite e bons estudos!
O que é fotossíntese?
A origem da palavra fotossíntese é grega (photosýnthesis) e se refere à “síntese através da luz”. Essa síntese ocorre quando a energia solar é capturada e transformada em energia química. Isso permite que muitos organismos autotróficos sejam capazes de sintetizar material orgânico, o que significa que se tornam capazes de produzir seu próprio alimento.
Esse processo ocorre no interior dos cloroplastos, sendo realizado em maior intensidade nos tecidos ricos nesse tipo de organela, como é o caso do parênquima clorofiliano encontrados nas folhas. Em geral, esse processo é dividido em duas etapas principais: a fase clara, também conhecida por fotoquímica, e a fase escura, que também é chamada de fase puramente química.
Como ocorre a fotossíntese?
O processo da fotossíntese, de forma resumida, acontece quando a água e os sais minerais são retirados do solo por meio da raiz (no caso das plantas), percorrendo a planta em forma da chamada seiva bruta. Ao chegar às folhas, a luz do sol é absorvida através da clorofila, pigmento que dá a elas a cor verde.
Por meio de uma reação fotoquímica, que utiliza a luz solar, é ocasionada a transformação da energia solar em energia química, que é conduzida pelos canais existentes para toda a planta, e usada como alimento para ela se manter viva e continuar crescendo.
Processo da fotossíntese
Entendido o conceito e os tipos de organismos capazes de realizar essa transformação de energia, é interessante compreender as etapas da fotossíntese e como plantas, algas, cianobactérias e alguns tipos de bactérias são capazes de produzir seu alimento. Explicamos em detalhes o funcionamento da fase clara, em que ocorre a fotofosforilação e a fotólise da água, e o da fase escura. Entenda!
Fase clara
A chamada fase clara, fase luminosa ou fase fotoquímica, como o nome já adianta, é uma das fases da fotossíntese e só ocorre na presença da luz, nas lamelas dos tilacoides do cloroplasto. Lá ocorre a absorção de luz solar e a transferência de elétrons, por meio dos fotossistemas, que são conjuntos de pigmentos, proteínas e transportadores de elétrons que formam uma estrutura de membranas.
Na fase clara, existem dois tipos de fotossistemas, cada um com uma média de 300 moléculas de clorofila:
- fotossistema I: conta com centro de reação P700, absorvendo preferencialmente a luz de comprimento de onda de 700nm;
- fotossistema II: conta com centro de reação P680, absorvendo preferencialmente a luz de comprimento de onda de 680nm.
Esses dois fotossistemas atuam de forma independente, mas complementar, estando ligados por uma cadeia transportadora de elétrons. Nessa fase, ocorrem dois processos muito importantes: a fotofosforilação e a fotólise da água, que explicamos abaixo.
Fotofosforilação
O processo de fotofosforilação consiste basicamente na adição de um P (Fósforo) ao ADP (Adenosina difosfato), o que resulta na formação de ATP. Ao ser capturado pelas moléculas antenas dos fotossistemas, a energia de um fóton de luz é transferida para os centros de reação, onde está localizada a clorofila.
Ao atingir a clorofila, ela se torna energizada e libera elétrons, que passam por diferentes aceptores, formando, juntamente com H2O, ATP e NADPH. Existem dois tipos de fotofosforilação:
- fotofosforilação acíclica: os elétrons liberados pela clorofila não retornam para ela, indo para o outro fotossistema. Ele produz ATP e NADPH.
- fotofosforilação cíclica: os elétrons liberados pela clorofila retornam para ela. Esse processo produz apenas ATP.
Fotólise da água
A fotólise da água é o processo de quebra da molécula de água por meio do uso da energia solar. Esse processo é responsável pela substituição dos elétrons perdidos pela clorofila no fotossistema II e também por produzir o oxigênio que respiramos. A equação geral da fotólise, também conhecida como reação de Hill, é descrita da seguinte maneira:
Luz
2H2O ———> O2 + 4H+ + 4e–
Dessa forma, a molécula de água é a doadora final dos elétrons. O ATP e NADPH formados serão utilizados para a síntese de carboidratos, a partir do CO2, processo que ocorre na fase escura, que é a etapa seguinte.
Fase escura
Enquanto a fase clara fornece energia, a fase escura realiza a formação de glicose a partir de CO2, podendo ocorrer tanto na ausência quanto na presença de luz, sendo responsável pela fixação do carbono.
Através das reações de fixação do carbono, o NADPH e o ATP produzidos anteriormente são utilizados para reduzir o dióxido de carbono a carbônico orgânico, através do chamado ciclo de Calvin. Nesse ciclo, as moléculas são quebradas, apresentando ganho de uma molécula de PGAL, que servirá para a produção de sacarose e amido.
Quimiossíntese
Fotossíntese e quimiossíntese são processos distintos. Enquanto a primeira é um processo que se utiliza da luz para ocorrer, a segunda tem funcionamento semelhante, mas que não depende da luz: apenas produz matéria orgânica que servirá de alimento pelos organismos que a realizam. No entanto, na quimiossíntese, no lugar da energia luminosa, é utilizada a energia liberada pela oxidação de certas moléculas inorgânicas, como o enxofre (S), o hidrogênio (H), o nitrogênio (N), o ferro (Fe) ou o manganês (Mg), sendo um processo presente em bactérias e arqueobactérias que vivem em ambientes carentes de luz solar.
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