Qual e o papel da fotossíntese na vida das plantas é qual sua importância para os outros seres vivos

A vida, tal como atualmente se acha organizada em nosso planeta, depende em grande parte dos seres vivos fotossintetizantes. Poderíamos começar justificando essa afirmativa pelo fato de que a quase totalidade do gás oxigênio atmosférico, usado pela grande maioria dos seres vivos atuais na respiração celular, provém da fotossíntese realizada por plantas, algas e algumas bactérias.

Esse é, talvez, o aspecto que as pessoas mais relacionam com a fotossíntese, mas é muito importante sabermos que a produção de gás oxigênio não é o único evento importante da fotossíntese. Durante esse processo, os organismos fotossintetizantes fixam a energia luminosa do sol e a transformam em energia química, armazenando-a em moléculas de carboidratos (também produzidas durante o processo).

Esses carboidratos são utilizados pelo próprio organismo que os produziu, parte para a realização da respiração celular, que libera energia para seus processos vitais, e parte para a fabricação de diversas substâncias orgânicas importantes, como aminoácidos, lipídios, celulose etc.

Isso torna os organismos fotossintetizantes independentes de outros seres vivos para se alimentar e faz com que eles ocupem a base da grande maioria das cadeias alimentares, com os consumidores dependendo, direta ou indiretamente, do alimento produzido por eles.

A palavra fotossíntese (do grego photos, luz, synthesis, composição) diz respeito a esse processo no qual ocorre, em presença da luz, a produção de moléculas orgânicas ricas em energia, a partir de compostos inorgânicos pobres em energia (gás carbônico e água). A energia química armazenada nas moléculas orgânicas produzidas nesse processo fica, dessa forma, disponível para o organismo fotossintetizante e para seus possíveis consumidores.

As reações químicas da fotossíntese

Os vegetais e organismos unicelulares capazes de realizar a fotossíntese são os únicos seres vivos que conseguem transformar a energia luminosa (do Sol) em energia química. Isso quer dizer que essas criaturas captam a energia que os outros seres vivos não são capazes de absorver e tornam isso possível, ao modificar a forma da energia. Parece mágica, mas após inúmeros estudos sobre a fotossíntese, é possível demonstrar esse fenômeno por meio de equações químicas.

Para entender as reações químicas da fotossíntese, é preciso, primeiro, conhecer suas etapas, que são conhecidas como reação fotoquímica (ou fase clara) e reações de carboxilação (antigamente conhecida como fase escura). A primeira etapa difere da segunda, por ser indispensável a presença da luz solar nas reações. Contudo, não se pode esquecer que a fase "escura" depende indiretamente da luz, uma vez que, sem a primeira etapa, a segunda não se realiza.

Na fase clara, a luz promove a síntese de ATP e a oxidação fotoquímica da água que resulta em oxigênio. Também ocorre a redução de NADP a NADPH2, que é um nucleotídeo reduzido de piridina. Essas reações acontecem no interior das membranas dos cloroplastos, denominadas tilacóides, e suas equações simplificadas são:
 

As reações de carboxilação, por sua vez, necessitam do ATP e do NADPH2 produzidos na fase fotoquímica, e, essas reações ocorrem no estroma (parte solúvel dos cloroplastos). Nessa fase o dióxido de carbono e a água são combinados com moléculas de ribulose 1,5 bifosfato. Tal reação origina duas moléculas de fosfoglicerato que, são reduzidas e transformadas em carboidratos. A regeneração química da ribulose sustenta a continuidade desse ciclo, chamado Ciclo de Calvin.
 

Para se ter uma ideia de quanta energia o Ciclo de Calvin utiliza, basta saber que, para cada molécula de dióxido de carbono fixada, são consumidas duas moléculas de NAPH e três de ATP. Geralmente, a fase de carboxilação é representada de maneira muito simplificada pelas equações:
 

Ao somar todas as equações químicas acima, o resultado é a equação geral da fotossíntese:

E sua forma simplificada é:

Erros comuns em relação à fotossíntese

Há uma ideia muito difundida de que as plantas, durante a fotossíntese, transformam o gás carbônico em oxigênio.

Contudo, retomando os processos da fase clara da fotossíntese, percebemos que é durante a fotólise da água que se formam as moléculas de gás oxigênio que podem ser liberadas para o ambiente. É um erro, portanto, pensar que o gás oxigênio forma-se a partir do gás carbônico - ele é proveniente das moléculas de água que participam desse processo.

É comum também que as pessoas pensem que a fotossíntese é a respiração das plantas ou que elas fazem fotossíntese durante o dia e respiram à noite. Respiração celular e fotossíntese são processos distintos e ambos são realizados pelos vegetais, algas e também por algumas bactérias.

A respiração, ao contrário da fotossíntese, não depende da luz e é realizada ao longo de todo o dia. Nos períodos em que há grande luminosidade, a intensidade da fotossíntese é tal que o organismo produz gás oxigênio suficiente para a sua própria respiração celular e libera o excesso, dando a falsa impressão de que não respira, pois não está absorvendo o gás oxigênio da atmosfera.

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Veja errata.

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.

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→ Etapas da fotossíntese

Nas plantas, a fotossíntese acontece nos cloroplastos e caracteriza-se pelas diversas reações químicas observadas. Essas reações podem ser agrupadas em dois processos principais.

• Reações luminosas: ocorrem na membrana do tilacoide (sistemas de membranas internas do cloroplasto).

• Reações de fixação de carbono: ocorrem no estroma do cloroplasto (fluido denso no interior da organela).

→ Fotossistemas

Antes 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

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→ Fixação do carbono

Nas 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 fotossíntese

A 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 ecossistema

A 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 quimiossíntese

A 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

• A fotossíntese é um processo em que a energia solar é capturada e utilizada na produção de moléculas orgânicas.

• A fotossíntese acontece nos cloroplastos.

• Clorofila e carotenoides estão arranjados nos tilacoides dos cloroplastos, em unidades chamadas de fotossistemas.

• Duas etapas podem ser observadas na fotossíntese: reações luminosas e reações de fixação de carbono.

• No final da fotossíntese, são produzidos carboidratos.

• A fotossíntese garante que oxigênio seja disponibilizado para o meio ambiente.

• Os organismos fotossintetizantes são produtores na cadeia alimentar.

Por Ma. Vanessa dos Santos