Fotossíntese

O que é fotossíntese?

Fotossíntese é o processo bioquímico pelo qual as plantas convertem matéria inorgânica (dióxido de carbono) em matéria orgânica (açúcares) , aproveitando a energia da luz solar . Esse é o principal mecanismo de nutrição não só das plantas, tanto aquáticas quanto terrestres, mas também de outros organismos autotróficos que possuem clorofila (pigmento essencial para o processo fotossintético), como algas e alguns grupos de bactérias .

A fotossíntese é um dos mecanismos bioquímicos mais importantes do planeta, pois envolve a fabricação de nutrientes orgânicos que armazenam a energia luminosa do Sol em diferentes moléculas úteis (carboidratos). Na verdade, o nome desse processo vem das palavras gregas foto , “luz”, e síntese , “composição”.

Posteriormente, as moléculas orgânicas sintetizadas podem ser utilizadas como fonte de energia química para sustentar processos vitais, como a respiração celular e outras reações que fazem parte do metabolismo dos seres vivos .

Para realizar a fotossíntese, é necessária a presença da clorofila , pigmento sensível à luz solar, o mesmo que confere às plantas e às algas a coloração verde característica. Esse pigmento é encontrado nos cloroplastos, organelas celulares de vários tamanhos típicas de células vegetais , especialmente células foliares (folha). Os cloroplastos contêm um conjunto de proteínas e enzimas que permitem o desenvolvimento de reações complexas que fazem parte do processo fotossintético.

Dois tipos de fotossíntese podem ser distinguidos, dependendo das substâncias utilizadas pelo corpo para realizar a reação:

• Fotossíntese oxigenada. É caracterizada pelo uso de água (H ₂ O) para reduzir o dióxido de carbono (CO2) consumido. Nesse tipo de fotossíntese, não apenas os açúcares úteis são produzidos para o corpo, mas também o oxigênio (O2) é obtido como produto da reação. Plantas, algas e cianobactérias realizam a fotossíntese oxigenada.
• Fotossíntese anoxigênica. O corpo não usa água para reduzir o dióxido de carbono (CO2), mas usa a luz solar para quebrar as moléculas de sulfeto de hidrogênio (H2S) ou gás hidrogênio (H2). Este tipo de fotossíntese não produz oxigênio (O2) e, em vez disso, libera enxofre como produto da reação. A fotossíntese anoxigênica é realizada pelas chamadas bactérias sulfurosas verdes e roxas, que contêm uma clorofila diferente da das plantas.

O processo de fotossíntese é fundamental para o ecossistema e para a vida como a conhecemos, pois permite a criação e a circulação da matéria orgânica e a fixação da matéria inorgânica. Além disso, durante a fotossíntese oxigenada, é produzido o oxigênio de que a maioria dos seres vivos necessita para respirar .

Veja também: Organizações de produtores

Características da fotossíntese

Em termos gerais, a fotossíntese é caracterizada pelo seguinte:

• É um processo bioquímico de aproveitamento da luz solar para a obtenção de materiais orgânicos, ou seja, a síntese de nutrientes a partir de elementos inorgânicos como água (H2O) e dióxido de carbono (CO2).
• Pode ser realizada por diversos organismos autotróficos , desde que apresentem pigmentos fotossintéticos, sendo o mais importante a clorofila. Fotossíntese é o processo de nutrição de plantas (terrestres e aquáticas), algas, fitoplâncton e alguns grupos de. Apenas alguns animais são capazes de fotossíntese, entre eles a lesma do mar Elysia chlorotica e a salamandra manchada Ambystoma maculatum (esta última o faz graças à simbiose com uma alga).
• Em plantas e algas, a fotossíntese ocorre em organelas especializadas chamadas cloroplastos, nas quais a clorofila é encontrada. Bactérias fotossintéticas também possuem clorofila (ou outros pigmentos análogos), mas não possuem cloroplastos (como são).
• Existem dois tipos de fotossíntese, dependendo da substância usada para fixar o carbono do dióxido de carbono (CO2). A fotossíntese oxigenada usa água (H ₂ O) e produz oxigênio (O ₂ ) , que é liberado no meio ambiente. Por outro lado, a fotossíntese anoxigênica usa sulfeto de hidrogênio (H2S) ou gás hidrogênio (H2) e não produz oxigênio, mas libera enxofre.
• Desde a Grécia Antiga, a relação entre a luz do sol e as plantas já era postulada. No entanto, os avanços no estudo e compreensão da fotossíntese começaram a ganhar importância graças às contribuições de um conjunto sucessivo de cientistas dos séculos XVIII, XIX e XX. Por exemplo, o primeiro a demonstrar a geração de oxigênio nas plantas foi o clérigo inglês Joseph Priestley (1732-1804) e o primeiro a formular a equação básica da fotossíntese foi o botânico alemão Ferdinand Sachs (1832-1897). Posteriormente, o bioquímico norte-americano Melvin Calvin (1911-1997), deu outra enorme contribuição, esclarecendo o ciclo de Calvin (uma das fases da fotossíntese), que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Química em 1961.

Equação de fotossíntese

A equação geral para a fotossíntese oxigenada é a seguinte:

A maneira correta de formular esta equação quimicamente, ou seja, a equação balanceada para esta reação, é a seguinte:

Fases da fotossíntese

A fotossíntese como um processo químico ocorre em dois estágios diferentes: o estágio claro ou claro e o estágio escuro, assim chamado porque apenas o primeiro está diretamente envolvido na presença da luz solar (o que não significa que o segundo necessariamente ocorre no escuro).

• Estágio leve ou fotoquímico. Nessa fase, ocorrem reações bioluminais no interior da planta, ou seja, a planta capta a energia solar por meio da clorofila e a utiliza para produzir ATP e NADPH. Tudo começa quando a molécula de clorofila entra em contato com a radiação solar e os elétrons em suas camadas externas são excitados, desencadeando uma cadeia de transporte de elétrons (semelhante à eletricidade ), que é usada para a síntese de ATP.(adenosina trifosfato) e NADPH (nicotina adenina dinucleotídeo fosfato). A quebra de uma molécula de água em um processo chamado fotólise permite que uma molécula de clorofila recupere o elétron que perdeu quando excitada (a excitação de várias moléculas de clorofila é necessária para realizar a fase leve). Como resultado da fotólise da água, é produzida uma molécula de oxigênio, que é lançada na atmosfera como resíduo dessa fase da fotossíntese.
• Estágio escuro ou sintético. Nessa fase, que ocorre na matriz ou estoma dos cloroplastos, a planta utiliza o dióxido de carbono e aproveita as moléculas geradas na etapa anterior (energia química) para sintetizar substâncias orgânicas por meio de um circuito conhecido de reações químicas muito complexas. como o Ciclo de Calvin-Benson . Durante esse ciclo, e por meio da intervenção de diferentes enzimas, o ATP e o NADPH previamente formados são usados ​​para fabricar glicose a partir do dióxido de carbono que a planta retira da atmosfera. A incorporação de dióxido de carbono em compostos orgânicos é conhecida como fixação de carbono.

Importância da fotossíntese

A fotossíntese é um processo vital e central no ecossistema global, devido a várias razões. A primeira e mais óbvia é que ele produz oxigênio (O 2 ) , um gás essencial para a respiração tanto na água quanto no ar . Sem plantas, a maioria dos seres vivos (incluindo humanos ) simplesmente não sobreviveria.

Por outro lado, ao absorvê-lo do meio ambiente, as plantas ajudam a fixar o dióxido de carbono (CO 2 ) em seus corpos convertido em matéria orgânica, removendo o dióxido de carbono do meio ambiente. Este gás, que exalamos quando respiramos, é potencialmente tóxico se não for mantido dentro de certos limites.

Como as plantas usam o dióxido de carbono para fazer seus próprios alimentos , a diminuição da vida vegetal no planeta afeta o aumento desse gás na atmosfera, onde funciona como um agente do aquecimento global . Por exemplo, o CO ₂ atua como um gás de efeito estufa , evitando que o excesso de calor que chega à Terra se irradie para fora da atmosfera. Estima-se que a cada ano os organismos fotossintéticos fixam como substâncias orgânicas cerca de 100 bilhões de toneladas de carbono.