Fotossíntese

A fotossíntese é um processo complexo que envolve a utilização da energia luminosa na produção de substâncias orgânicas a partir de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), com libertação de oxigénio (O2).

Este processo ocorre em todos os seres vivos que possuem pigmentos capazes de captar energia luminosa, pigmentos fotossintéticos, e reveste-se de uma grande importância para a generalidade dos seres vivos: produz substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas; transforma a energia luminosa em energia química que fica armazenada na glicose (principal combustível das células); e produz o oxigénio, gás essencial para a sobrevivência da maioria dos seres vivos, uma vez que intervém na respiração celular, processo pelo qual as células produzem energia.

Os principais pigmentos fotossintéticos presentes nas plantas e nas algas são as clorofilas, os carotenos, as xantofilas e as ficobilinas. Nestes organismos, esses pigmentos acumulam-se nos cloroplastos, organelos citoplasmáticos com forma discóide e cor verde devido à presença de clorofilas, sendo aí que ocorre a fotossíntese.

De entre os vários aspectos estruturais do cloroplasto destacam-se o estroma (matriz interna que preenche o seu interior) e os tilacóides (vesículas achatadas e empilhadas). É no cloroplasto que ocorre a fotossíntese, localizando-se os pigmentos fotossintéticos nas membranas dos tilacóides.

A energia solar é constituída por radiações de diferentes comprimentos de onda, sendo as radiações de comprimento de onda correspondentes ao espectro de luz visível (entre os 380 nanómetros e os 750 nanómetros) as que os seres vivos fotossintéticos utilizam na fotossíntese.

Através da análise do espectro de absorção dos diferentes pigmentos, constata-se que as radiações são absorvidas de forma diferente pelos pigmentos fotossintéticos, que se complementam na sua captação.

Enquanto as clorofilas a e b possuem picos de absorção que se situam nas zonas azul-violeta e vermelho-alaranjada do espectro de luz visível, os carotenóides absorvem preferencialmente radiação na zona do vermelho-alaranjado .

Processo fotossintético A fotossíntese é um processo complexo de reacções químicas que compreende duas fases: a fase fotoquímica e a fase química.

Fase fotoquímica

Nesta fase, também designada por fase dependente da luz, a energia luminosa, captada pelos pigmentos fotossintéticos, é convertida em energia química, que vai ser utilizada na fase seguinte. Nesta etapa ocorrem:

• Fotólise da água - Desdobramento da molécula de água em hidrogénio e oxigénio na presença da luz: O oxigénio é libertado e os hidrogénios cedem os seus electrões, que vão ser captados pela clorofila a quando oxidada. Por esta razão, a água é considerada o dador primário de electrões.

• Oxidação da clorofila a e redução do NADP+ - A clorofila a, quando excitada pela luz, perde electrões, ficando oxidada. Esses electrões vão ser transferidos ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras de electrões até serem captados pelo NADP+, que fica reduzido a NADPH. Para a redução do NADP+ a NADPH contribuem também os protões (2 H+) provenientes da fotólise da água.

• Fotofosforilação - Ao longo da cadeia transportadora de electrões ocorrem reacções de oxidação--redução com libertação de energia. Esta energia é utilizada na fosforilação do ADP em ATP num processo denominado fotofosforilação.

Fase química

Esta fase, também designada por fase não dependente da luz, ocorre a redução do CO2 e a síntese de compostos orgânicos num ciclo de reacções conhecidas como ciclo de Calvin.

Este compreende basicamente as seguintes etapas:

• Fixação do dióxido de carbono - O CO2 combina-se com uma pentose (ribulose difosfato - RuDP), formando um composto intermédio de seis átomos de carbono, que origina, quase imediatamente, duas moléculas de três átomos de carbono cada uma - ácido fosfoglicérico (PGA).

• Formação do aldeído fosfoglicérido (PGAL) - As moléculas de ácido fosfoglicérico são fosforiladas pelo ATP e reduzidas pelo NADPH, formado na fase fotoquímica, originando um composto de três átomos de carbono, o aldeído fosfoglicérido.

• Regeneração da ribulose difosfato e síntese de compostos orgânicos - A maior parte das moléculas de aldeído fosfoglicérido é utilizada na regeneração da ribulose difosfato (por cada 12 moléculas de aldeído fosfoglicérido 10 são utilizadas na regeneração da ribulose). As moléculas de aldeído fosfoglicérido que não intervêm na regeneração da ribulose são utilizadas na síntese de compostos orgânicos, como a glicose.

Atendendo aos compostos que intervêm na fase fotoquímica e no ciclo de Calvin, pode-se representar o processo fotossintético, de um modo global, pela equação: