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Fotossíntese e Quimiossíntese


Fotossíntese e Quimiossíntese



FOTOSSÍNTESE – LUZ DO SOL CONVERTIDA EM ALIMENTO ORGÂNICO

A fotossíntese é um processo de conversão de energia solar em energia química armazenada em alimentos orgânicos. Por esse processo as plantas absorvem luz do Sol e, utilizando gás carbônico e a água, produzem a matéria orgânica que serve como reservatório de energia e liberam oxigênio para o ar.
As plantas retiram o gás carbônico do ar e a água é retirada do solo pelas raízes. Para absorver luz do Sol, todas as plantas precisam possuir o pigmento clorofila, de cor verde. Mesmo nas plantas cuja cor não é verde, há considerável quantidade de clorofila.
O armazenamento de substâncias orgânicas é muito importante para a planta, principalmente em ocasiões em que ela não pode fazer fotossíntese. Assim, a reserva energética contida na matéria orgânica por ela produzida durante o dia é vital para sua sobrevivência. Por outro lado, a produção de matéria orgânica na fotossíntese é fundamental para a sobrevivência dos demais seres vivos que, direta ou indiretamente, dependem das plantas. Ao fazerem fotossíntese, as plantas renovam o ar que respiramos. Cada vez que elas retiram um certo volume de CO2 do ar, igual volume de O2 é eliminado para o ar.
Podemos resumir esse complexo da fotossíntese como:


1. Onde Ocorre A Fotossíntese?

Nos organismos mais simples a fotossíntese ocorre no hialoplasma, que é onde se encontram dispersas as moléculas de clorofila, associadas a uma rede interna de membranas, que são extensões da membrana plasmática.
Nos organismos eucariontes a fotossíntese ocorre totalmente no interior dos cloroplastos.

A estrutura dos cloroplastos

Os cloroplastos são locais de síntese de matéria orgânica durante a fotossíntese.
Há cerca de 50 cloroplastos por célula. Cada um possui envoltório formado por duas capas membranosas de constituição química lipoprotéica, de modo idêntico à membrana plasmática. A membrana interna é pregueada e origina uma rede que se estende para o interior do cloroplasto, constituindo um sistema de lamelas.
Em certos pontos das lamelas há bolsas em formato de moedas, os tilacóides, que são os locais em que se situam os pigmentos responsáveis pela captação da energia solar.
Os tilacóides costumam aparecer empilhados. Esse conjunto é chamado de granum.
O espaço entre as lamelas é preenchido por um material semelhante ao existente no hialoplasma, o estroma. Nos tilacóides estão arranjados os chamados pigmentos –antenas. No estroma , ficam enzimas necessárias para a realização das reações químicas e que levarão à síntese de carboidratos.
Moléculas de clorofila, isoladas do cloroplasto, não conseguem efetuar sozinhas a fotossíntese. Um conjunto de ferramentas bioquímicas está organizado de maneira a permitir com sucesso a realização da fotossíntese.


2. O Papel Das Clorofilas Na Fotossíntese

A fotossíntese só pode ocorrer em seres vivos cujas células possuam pigmentos. Destaca-se a clorofila, de cor verde.
Outros pigmentos funcionam como acessórios na coleta da energia solar e complementam o papel desempenhado pela clorofila na fotossíntese. Dentre esses pigmentos acessórios podemos citar os carotenóides.

3. Luz, Componente Indispensável Da Fotossíntese

A luz é componente do amplo espectro de radiação eletromagnética provenientes do Sol, e que se propaga como ondas. Quanto mais energia uma onda tiver, menor será seu comprimento.
Dentro do amplo espectro apenas uma pequena parte é visível aos nossos olhos. Essa estreita faixa de comprimento de onda da luz visível corresponde às diferentes cores que são observadas.
Outra característica importante é a sua natureza corpuscular; a luz é caracterizado por incidir na forma de corpúsculo, os fótons. Os fótons são considerados “pacotes” de energia associados a cada comprimento de onda particular. Luz de pequeno comprimento de onda, como a violeta, possui fótons altamente energéticos. Luz de grande comprimento de onda, como a vermelha ou laranja, possui fótons pouco energéticos. As plantas aproveitam essa energia para a produção de matéria orgânica na fotossíntese.


4. A Interação Luz E Pigmentos Fotossintetizantes

Quando a luz atinge os pigmentos, ocorre a absorção de energia e um aumento de teor energético dos átomos, ficando excitados.
Nos átomos excitados, certos elétrons tendem a saltar para níveis mais elevados de energia, mas imediatamente tendem a voltar para os níveis anteriores que ocupavam antes de serem excitados. Nesse retorno, liberam a energia. Quando ocorre a emissão de luz, dizemos que há fluorescência.
Na membrana dos tilacóides o complexo de pigmentos (clorofila A e B, além de carotenóides) que funciona como uma antena, encontram-se associado a uma cadeia transportadora de elétrons, o fotossistema.
Funciona quando a energia captada pela antena é transferida de um pigmento a outro, até chegar a uma determinada molécula de clorofila A, chamada de “centro de reação”, localizada próximo da cadeia transportadora de elétrons. Quando o centro de reação da clorofila A recebe energia, um de seus elétrons é energizado, deixa a clorofila e salta para a cadeia transportadora de elétrons. Assim energizados, esse elétrons passa de um carregador para outro e, ao longo desse trajeto, a energia liberada é canalizada para reações que resultam em síntese de ATP e NADPH2.

5. A Fotossíntese Ocorre Em Duas Etapas

A fotossíntese ocorre em duas etapas: a primeira é a fase clara (ou fase fotoquímica) e a segunda é a fase escura (ou a fase química).
No geral, os eventos principais da fotossíntese são a absorção da energia da luz pela clorofila; a redução de um receptor de elétrons denominados NADP, que passa para NADPH2; a formação de ATP e a síntese de glicose.

Fase Clara – fotólise da água e liberação do oxigênio

Esta fase ocorre na membrana dos tilacóides e dela participam um complexo de pigmentos existentes no granum, aceptores de elétrons, moléculas de água e luz. Como resultado desta fase temos a produção do oxigênio, ATP (a partir de ADP + Pi) e também a formação de uma substância chamada de NADPH2. Tando ATP quanto NADPH2 serão utilizados na fase escura.
A luz penetra nos cloroplastos e atinge o complexo de pigmentos, ao mesmo tempo em que provoca alterações nas moléculas de água.
Um dos acontecimentos são as chamadas fosforilações, que está intimamente ligada aos fotossistemas: a cíclica, via em que várias moléculas de ATP são formadas em um processo cíclico com a participação de luz e moléculas de clorofila, e a acíclica, em que há quebra da molécula de água, formando TP e redução de NADP a NADPH2.
Na fosforilação cíclica, ao ser atingida pela luz do Sol, a molécula de clorofila libera alétrons. Esses elétrons são recolhidos por determinadas moléculas orgânicas, os aceptores de elétrons, que os enviam a uma cadeia de citocromos (substâncias associadas ao sistema fotossintetizantes e que são assim chamadas possuírem cor). Daí, os elétrons retornam à clorofila. Mas, qual a vantagem? A vantagem é que ao efetuar o retorno para a molécula de clorofila os elétrons liberam energia, pois retornam aos seus níveis energéticos originais. E essa energia é aproveitada para a síntese de ATP, que serão utilizadas na fase de escuro da fotossíntese. Resumindo: devido à ocorrência de síntese de inúmeras moléculas de ATP em um processo cíclico, com a participação da luz e da clorofila.
As moléculas de oxigênio liberadas na fotossíntese são provenientes de moléculas de água atingidas pela luz do Sol. O papel da água não se restringe a fornecer o oxigênio.
A ocorrência da fotossíntese nas plantas depende da participação de dois tipos de moléculas de clorofila – A e B – que atuam conjuntamente no processo de fotossíntese.
Inicialmente, a luz atinge a clorofila B, provoca a liberação de elétrons que pertencem a esse pigmento. Os elétrons liberados são captados por citocromos. Durante essa passagem dos elétrons de “mão em mão”, ocorre a síntese de ATP. A seguir, os elétrons são entregues pelos transportadores para a clorofila A, de onde serão encaminhados a outros aceptores para juntar-se à substâncias NADP e, assim, gerar NADPH2. Os elétrons liberados pela clorofila B não retornam, tendo se dirigido para a clorofila A, depois, para o NADP.
Ao serem atingidas pelo sol, moléculas de água são quebradas (ocorre a fotólise da água) e liberam prótons (H+), elétrons (e-) e moléculas de oxigênio (O2). Os prótons são captados por moléculas de NADP, que se convertem em NADPH2; moléculas de oxigênio são liberadas para o meio; e os elétrons voltam para a clorofila, repondo aqueles que ela perdeu no inicio do processo. Toda essa caracteriza a chamada fosforilação acíclica. Resumindo: os elétrons liberados da clorofila B não retornam para ela, não havendo a execução de um ciclo. O que fazem é caminharem da clorofila b para a clorofila a e, desta, para ao NADP.

OBS: Ambos os processos liberam ATP mas só a acíclica produz NADPH2.

Fase Escura – produção de glicose

Nessa fase a energia contida nos ATP e os hidrogênios dos NADPH2 serão utilizados para a construção de moléculas de glicose. A síntese de glicose ocorre durante um complexo ciclo de reações, denominado ciclo de Calvin-Benson ou ciclo das pentoses, do qual participam vários compostos simples.
Durante o ciclo, moléculas de CO2 unem-se umas às outras formando cadeias carbônicas que levam à produção de glicose. A energia necessária para o estabelecimento das ligações químicas ricas em energia é proveniente do ATP e os hidrogênios que promoverão a redução dos CO2 são fornecidos pelos NADPH2.


QUIMIOSSÍNTESE

Existem seres que não possuem pigmentos clorofilados. Esses seres são as bactérias, como as nitrobactérias e ferrobactérias, e que conseguem energia através de um processo chamado quimiossíntese.
A quimiossintese é um processo análogo ao dá fotossíntese, tanto que suas equações são praticamente iguais. A única diferença é que a quimiossíntese ocorre na ausência de luz. Para suprir a falta da luz como fonte de energia, esta é conseguida pela oxidação de compostos inorgânicos como o nitrito, amônia, óxidos de ferro, etc..
Um exemplo prático da quimiossíntese são as bactérias quimiossintetizantes Nitrossomonas. Essas bactérias oxidam a amônia, que é obtida da decomposição da matéria orgânica morta. A amônia é oxidada e se converte em ácido nitroso (ou nitrito) e água. Essa oxidação libera energia, que é utilizana na conversão de CO2 e H2O em carboidratos.



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