Fotossíntese: Etapa Fotoquímica e Origem do Oxigênio


Estrutura ao Microscópio

Visto ao microscópio eletrônico, o cloroplasto revela a presença de uma membrana externa e uma membrana interna, que envolve uma matriz incolor, basicamente proteica, denominada estroma. Nesse estroma existem ácidos nucléicos (DNA e RNA) e ribossomos. Isso, logicamente, sugere a presença de um sistema genético próprio dos cloroplastos, o que lhes confere uma autonomia relativa dentro da célula.

Fotossíntese

Clorofila: contêm um anel tetrapirol com átomo de magnésio no centro. Apresenta longa cadeia hidrofóbica, conhecida como fitol ligada ao anel tetrapirol, é extremamente apoiar. Há distinatas formas de clorofila: clorofila a, b, c e d, sendo a e b presentes em todas as plantas vasculares. A clorofila a é verde-azulada e está presente nas folhas das plantas e nas algas verdes. Absorve entre 420 nm e 660 nm nas regiões do azul e do vermelho.

Carotenóides: são pigmentos acessórios encontrados em todos os organismos fotossintetizantes. Inclui os carotenos e xantofilas. Estes pigmentos exercem papel menor como pigmentos coletores de energia, absorvendo e transferindo energia para as moléculas de clorofila. São indispensáveis na proteção do aparato fotossintético, protegendo contra a foto-oxidação.

FOTOSSÍNTESE

Os organismos fotossintetizantes têm capacidade de absorver parte da energia contida na luz solar e utilizá-la na síntese de moléculas orgânicas a partir de C02 e H20. A luz solar é uma forma de energia radiante composta por vários comprimentos de onda. Dentre estes, o olho humano só consegue distinguir os compreendidos entre 390 e 760 nanômetros, que compõem a luz visível ou luz branca.

Para a fotossíntese ocorrer, o dióxido de carbono deve Difundir-se da atmosfera para dentro da folha até atingir sua assimilação. A cutícula que cobre a Tolha é quase impermeável ao C02, portanto a principal porta de entrada é pelo estômato. O C02 difunde-se para a câmara subestomática e então ocupa o mesofilo. Esta parte é gasosa, o restante da difusão para o cloroplasto é uma fase líquida, a qual começa na camada de água que umedece as paredes das células do mesofilo e continua até o cloroplasto. Mergulhadas no estroma existem as lamelas lipoprotéicas, placas achatadas que se formam a partir da membrana envolvente. As lamelas, por sua vez, organizam uma série de discos denominados tilacóides.

Os pigmentos relacionados com a fotossíntese (clorofilas, carotenos e xantofilas), acham-se depositados no interior dos tilacóides, que se apresentam dispostos de maneira a organizar uma verdadeira “pilha de moedas”, onde a “pilha” é denominada granum e cada “moeda” é um tilacóide. O conjunto de granum (palavra latina que significa grão) é denominado grana. Os plastídeos multiplicam-se por por Autoduplicação e por diferenciação (que ocorre influenciada pela iintensidade luminosa). Os organismos fotossintetizantes possuem substâncias orgânicas que absorvem energia, semelhantes à clorofila. Plantas e cianobactérias sintetizam clorofila, enquanto que os organismos anaeróbicos produzem a bacteriofila, uma variante da clorofila.

Etapa Fotoquímica

Também denominada Etapa Luminosa ou Etapa do Claro. A Etapa Fotoquímica ocorre nos Tilacóides (grana). Nessa etapa ocorre os seguintes processos: Fotólise da água, Fotofosforilação cíclica e Fotofosforilação acíclica. Para entendermos esta etapa temos que saber que a luz solar possui característica tanto de partícula quanto de onda. A partícula de luz é denominada fóton e contém uma quantidade de energia chamada quantum.

É a quebra da molécula de água sob a ação da luz, havendo liberação do oxigénio para a atmosfera e transferência dos átomos de hidrogénio para transportadores de hidrogénio. Essa reação foi descrita por Hill, em 1937, sendo, por isso, também chamada de reação de Hill. Esse pesquisador, no entanto, não sabia qual era a substância receptora de hidrogénio. Hoje sabe-se que é o NADP (NAD + ácido fosfórico). É importante frisar que o oxigénio liberado pela fotossíntese provém da água e não do CO2 como se pensava anteriormente.

Fotofosforilação significa adição de fosfato (fosforilação) em presença da luz (foto). A substância que sobre fosforilação na fotossíntese é o ADP, formando ATP. Deste modo, é através de processos de fotofosforilação, que pode ser acíclica ou cíclica, que a energia luminosa do Sol é transformada em energia química, ficando armazenada nas moléculas de ATP. Os processos descritos ocorrem simultaneamente nos cloroplastos, como se os esquemas fossem unidos em um só. A fotofosforilação cíclica produz ATP e nela ocorre o fechamento do ciclo. A fotofosforilação acíclica está relacionada à fotólise da água, como mostra o esquema seguinte.

Nos processos fotofosforilativos, há participação dos pigmentos fotossintetizantes. Estes estão imersos nas camadas de lipídios da membrana do tilacóide, formando vários conjuntos de centenas de moléculas de pigmentos, mantidas unidas por proteínas da membrana. De modo bem simplificado e sem entrar em detalhes da organização desses conjuntos de pigmentos, pode-se dizer que a função primordial de cada um desses conjuntos é captar a energia luminosa, atuando como “antenas” captadoras de luz (por isso são chamados complexos antena). A energia captada pelas moléculas dos pigmentos de cada complexo antena é conduzida, molécula a molécula, até uma molécula especial de clorofila a, que recebe o nome de centro de reação.

A origem do oxigênio na fotossíntese

A origem do 02 na fotossíntese pode ser determinada fornecendo-se a uma planta água marcada, isto é, com oxigênio portador de número de massa 18 (O18), diferente da água comum, onde o oxigênio têm número de massa 16. Após o fornecimento da água marcada, verifica-se que as moléculas de 02 produzidas conterão, apenas, O18 Fornecendo-se à planta C02 com O18, verifica-se que nenhum oxigênio liberado conterá O18. Portanto, pode-se concluir que o 02 liberado na fotossíntese provém da água e não do C02.