A maioria dos estudantes conhece o processo de fotossíntese realizado pelas plantas, algas e certas espécies de bactérias como sendo o processo pelo qual eles produzem seus alimentos (seres autótrofos). Entretanto, tais alunos não entendem realmente como ocorre esse tipo de reação e como ela resulta na nutrição vegetal. É preciso entender esse fenômeno da fotossíntese quimicamente. Show
A planta retira água e algumas moléculas inorgânicas (compostos que não apresentam o carbono como elemento principal de sua estrutura, salvo algumas exceções) do solo por meio da raiz e, juntamente ao gás carbônico (dióxido de carbono – CO2) absorvido pelas plantas e à presença de luz, são, então, produzidas moléculas orgânicas (estruturas que contêm o carbono como elemento principal). Um exemplo de molécula orgânica produzida é a glicose (C6H12O6), que, através de outras transformações, irá formar amido, celulose, proteínas, aminoácidos e outros constituintes dos vegetais: 6CO2(g) + 6H2O(l) + luz solar → C6H12O6(aq) + 6O2(g) Conforme dito, para que a fotossíntese ocorra é necessário que a energia solar seja absorvida pela planta. Isso é feito pelos seus pigmentos, que são substâncias caracterizadas por emitir determinada cor quando expostas à luz. O principal pigmento das plantas é a clorofila, cuja estrutura é mostrada a seguir. Sua estrutura é complexa, com um íon Mg2+ coordenado na cavidade central, e é esse pigmento que é responsável pela cor verde das plantas, porque ele absorvebem os comprimentos de ondas das cores vermelha, laranja, azul e violeta, mas reflete grande parte da luz verde.  A clorofila e outros pigmentos fotossintéticos (como os carotenoides e as ficobilinas) absorvem fótons, o que faz com que os elétrons de suas moléculas se tornem excitados, ou seja, absorvam energia e saltem para uma órbita mais distante do núcleo atômico, com maior nível de energia. Esses elétrons são transmitidos para a cadeia transportadora de elétrons para serem utilizados na produção de ATP (adenosina trifosfato) e depois na síntese de açúcares. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) A molécula de água é então quebrada (oxidação) e o hidrogênio fornece os elétrons para os pigmentos, no caso para a clorofila, que perdeu seus elétrons excitados. Na quebra da água também haverá a liberação de O2. Inclusive, é interessante notar que praticamente todo o oxigênio presente na atmosfera é proveniente da fotossíntese. A energia obtida é então utilizada para transformar (reduzir) as moléculas de CO2 em compostos complexos, como carboidratos e biomassa. Reação genérica de fotossíntese: nCO2 + nH2O+ luz solar →{CH2O}n + nO2 Veja que essa reação é uma reação de oxirredução, pois o oxigênio sofreu uma oxidação, sendo que seu Nox (número de oxidação – carga elétrica das espécies químicas) aumentou, ou seja, ele perdeu elétrons. Já o hidrogênio reduziu, ou seja, ele ganhou elétrons. Do ponto de vista da reação química, a fotossíntese é o oposto da respiração realizada pelos seres heterótrofos (seres, incluindo o homem, que não produzem seu próprio alimento, mas que precisam retirar energia de outras fontes, como por meio da alimentação de plantas e animais). Na fotossíntese, a partir de luz, água e gás carbônico, as moléculas orgânicas são sintetizadas e é liberado oxigênio. No nosso caso, consumimos outros seres e oxigênio para obter energia para a respiração, na qual se forma água e gás carbônico. Além disso, quando a planta se decompõe, ela se transforma em glicose e, com o tempo, a glicose irá formar novamente o CO2, numa reação que não é a reação inversa da fotossíntese e o gás carbônico voltará para a atmosfera. Assim, temos o ciclo do carbono.
A fotossíntese, termo que significa “síntese utilizando a luz”, é geralmente definida como o processo pelo qual um organismo consegue obter seu alimento. Esse processo é realizado graças à energia solar, que é capturada e transformada em energia química, e ocorre em tecidos ricos em cloroplastos, sendo um dos tecidos mais ativos o parênquima clorofiliano encontrado nas folhas. Leia também: Nutrição das plantas Tópicos deste artigo
→ Etapas da fotossínteseNas plantas, a fotossíntese acontece nos cloroplastos e caracteriza-se pelas diversas reações químicas observadas. Essas reações podem ser agrupadas em dois processos principais.
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) → FotossistemasAntes de entender cada reação que ocorre na fotossíntese, devemos conhecer o local em que algumas dessas reações acontecem. As reações luminosas acontecem, por exemplo, na membrana do tilacoide, mais precisamente nos chamados fotossistemas. Os fotossistemas são unidades nos cloroplastos em que estão inseridas as clorofilas a e b e os carotenoides. Nesses fotossistemas, é possível perceber duas porções denominadas de complexo antena e centro de reação. No complexo antena são encontradas moléculas de pigmento que captam a energia luminosa e as leva para o centro de reação, um local rico em proteínas e clorofila. No processo de fotossíntese, é possível verificar a presença de dois fotossistemas ligados por uma cadeia transportadora de elétrons: o fotossistema I e o fotossistema II. O fotossistema I absorve luz com comprimentos de onda de 700 nm ou mais, enquanto o fotossistema II absorve comprimentos de onda de 680 nm ou menos. Vale destacar que a denominação de fotossistema I e II foi dada na ordem de suas descobertas. → Reações luminosas
Nas reações luminosas, inicialmente a energia luminosa entra no fotossistema II, onde é aprisionada e levada até as moléculas de clorofila P680 do centro de reação. Essa molécula de clorofila é excitada, seus elétrons são energizados e transportados da clorofila em direção a um receptor de elétrons. A cada elétron transferido, ocorre a substituição desse por um elétron proveniente do processo de fotólise da água. Pares de elétrons saem do fotossistema I por uma cadeia transportadora de elétrons, impulsionando a produção de ATP (grande fonte de energia química) pelo processo conhecido como fotofosforilação. A energia absorvida pelo fotossistema I é transferida para moléculas de clorofila P700 do centro de reação. Os elétrons energizados são capturados pela molécula da coenzima NADP+ e são substituídos na clorofila pelos elétrons provenientes do fotossistema II. A energia formada nesses processos é guardada em moléculas de NADPH e ATP. Leia também: O que é ATP? Mapa Mental: Fotossíntese* Para baixar o mapa mental em PDF, clique aqui! → Fixação do carbonoNas reações de fixação do carbono, o NADPH e o ATP produzidos anteriormente nas reações luminosas são usados para reduzir o dióxido de carbono a carbônico orgânico. Nessa etapa, ocorre uma série de reações denominadas ciclo de Calvin. Nesse ciclo, três moléculas de CO2 combinam-se com um composto denominado ribulose-1,5-bifosfato (RuBP), formando um composto intermediário instável que se quebra produzindo seis moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA). As moléculas de PGA são então reduzidas a seis moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (PGAL). Cinco moléculas de PGAL rearranjam-se e formam três moléculas de RuBP. O ganho do ciclo de Calvin então é de uma molécula de PGAL, a qual servirá para a produção de sacarose e amido. → Equação da fotossínteseA equação balanceada para a fotossíntese pode ser descrita da seguinte forma:
É importante destacar que, geralmente, observa-se na equação da fotossíntese a formação da glicose como carboidrato produzido. Entretanto, no processo de fotossíntese, os primeiros carboidratos produzidos são os açúcares constituídos por apenas três carbonos. → Importância da fotossíntese para o ecossistemaA fotossíntese é, sem dúvida, essencial para os ecossistemas, sendo responsável, por exemplo, pelo fornecimento de oxigênio, o qual é utilizado por grande parte dos seres vivos para processos de obtenção de energia (respiração celular). Não podemos esquecer-nos ainda de que os organismos fotossintetizantes fazem parte do primeiro nível trófico das cadeias e teias alimentares, sendo eles, portanto, a base na cadeia trófica. Na fotossíntese, as plantas e outros organismos fotossintetizantes conseguem converter a energia solar em energia química. Ao ser consumida, a energia acumulada pelos produtores passa para o próximo nível trófico. Desse modo, podemos concluir que, para um ecossistema funcionar adequadamente, esse depende da captura de energia solar e sua conversão para a biomassa dos organismos fotossintetizantes. Leia também: Cadeia e teia alimentar → Fotossíntese e quimiossínteseA fotossíntese e a quimiossíntese são dois processos realizados por organismos autotróficos. A quimiossíntese destaca-se por ser um processo em que a energia solar não é necessária, sendo esse um processo realizado por muitos organismos que vivem em ambientes extremos, como fontes hidrotermais nos abismos oceânicos. Na quimiossíntese, ocorre a síntese de moléculas orgânicas utilizando-se a energia química proveniente de compostos inorgânicos. Na fotossíntese, por sua vez, observa-se um processo em que compostos orgânicos são formados utilizando-se a energia luminosa absorvida por pigmentos especiais. → Resumo da fotossíntese
O que e fase química da fotossíntese?A fotossíntese ocorre em duas etapas ou fases, que serão descritas mais detalhadamente no próximo tópico. A fase luminosa ou fotoquímica, que é a fase em que ocorre a captura de luz; e a fase de fixação de carbono, em que a energia capturada será utilizada na produção dos compostos orgânicos.
O que e etapa química?Em Química e Física, uma fase (do grego φασις, que significa aspecto, aparência) é um aspecto microscopicamente homogêneo de um sistema, isto é, uma região do espaço em que as características físicas de determinada matéria são uniformes.
O que acontece na fase Fotoquimica e fase química da fotossíntese?A substância que sofre fotofosforilação na fotossíntese é o ADP, formando ATP. É neste processo que as plantas produzem e armazenam energia para a etapa química da fotossíntese. Sendo assim, a fase fotoquímica da fotossíntese tem como função converter a energia luminosa em energia química.
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O que é a fase química da fotossíntese?
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