Fotossíntese: O que é, Processos, Características e Funções


A manutenção da vida na Terra exige a entrada per­manente de energia. A fonte de energia da biosfera é o Sol. Com exceção das bactérias químio-autotróficas, toda a vida na Terra é direta ou indiretamente dependente da fotossíntese dos organismos clorofilados. Organismos não-fotossintetizantes (heterotróficos) -animais, fungos e bactérias – são dependentes de molé­culas orgânicas pré-formadas, obtidas por meio da ali­mentação ou absorção para o suprimento de suas deman­das permanentes de energia e matérias-primas. A degra­dação de moléculas orgânicas ricas em energia, por meio da fermentação ou da respiração aeróbica, é responsável pela liberação da energia utilizada por esses organismos.

Fotossíntese

nado fosfato e a ser representado por P. O processo de introdução de um fosfato em uma molécula é denomina­do de fosforilação. Para sintetizar um ATP, a célula ne­cessita de um ADP (adenosina difosfato), de um fosfato inorgânico e de energia. Quando a energia provém da luz, denomina-se de fotofosforilação.

ADP + Pi + energia = ATP

O processo inverso fornece energia. Desse modo, a molécula de ATP atua ora armazenando energia, ora for­necendo energia à célula, a qual pode utilizar essa ener­gia para as mais diversas atividades metabólicas.

ATP = ADP + Pi + energia

Nos cloroplastos das células eucarióticas, a energia radiante é ab­sorvida e utilizada para converter CO2 e H2O em moléculas orgâni­cas (glicose) e O2. As mitocôndrias das células eucarióticas degra­dam as moléculas orgânicas, transferindo a energia anteriormente armazenada nas ligações de carbono para moléculas de ATP, produ­zindo CO2 e H2O. Parte da energia é dissipada na forma de calor.

Molécula de ATP

O ATP deriva de um nucleotídeo e é formado pela base nitrogenada adenina, pela ribose e por três grupos de fosfato (ácidos fosfóricos). As ligações entre os fos-fatos são altamente energéticas. O ácido fosfórico (H3PO4), também chamado de fosfato inorgânico, é re­presentado por Pi.

Transportadores de elétrons

Um átomo ou molécula sofre oxidação quando per­de elétrons e redução quando ganha elétrons. Quando um átomo cede elétrons (redutor) é necessário que outro os receba (oxidante). A reação de oxirredução se consti­tui, portanto, em uma transferência de elétrons. Nas cé­lulas, ocorrem diversas reações de oxirredução e, para isso, elas contam com moléculas que capturam elétrons (cedidos pelo hidrogénio) e os transferem para outras moléculas. Nessas transferências de elétrons, pode ocor­rer síntese de ATP (fosforilação).

Na respiração celular e na fotossíntese os transferi­dores de elétrons são os apresentados a seguir.
•         NAD – nicotinamida adenina dinucleotídeo. É um derivado da vitamina niacina, do complexo B, que,   quando   reduzida,   apresenta-se   como NADH2.
•         NADP – nicotinamida adenina dinucleotídeo fosforado. Também derivada da niacina, pode atuar como coenzima. Quando reduzida, apresenta-se
como NADPH2.
•         FAD – flavina adenina dinucleotídeo. É deriva­da da riboflavina, uma vitamina do complexo B. Também atua como coenzima e, reduzida, apre­
senta-se como FADH2.
•         citocromos – são proteínas conjugadas com gru­pos heme (com ferro), de cor amarela. Formam cadeias transportadoras de elétrons.

Além das citadas, outras moléculas podem ser en­contradas no transporte de elétrons, como a plastoqui-nona (semelhante à vitamina K) e a ferridoxina.

Cloroplasto – sede da fotossíntese

O cloroplasto é abundante nas células do parênquima clorofiliano e apresenta-se formado por dupla mem­brana. Interiormente há uma solução viscosa, o estroma, em que estão mergulha­das as lamelas internas. En­tre estas são encontradas pi­lhas de sacos membranosos, semelhantes a pilhas de moe­das. Cada pilha é denomina­da de granum, cujo plural é grana. Cada unidade do granum é cha­mada de tilacóide. No interior dos tilacóides estão os fotossistemas, estru­turas que contêm os pigmentos fotos-sintetizantes.

Sabe-se atualmente que a molécula de O2 liberada no processo provém da fotólise da água, ou seja, da dis­sociação das moléculas de água sob ação da luz. Os hi-drogênios da água são capturados pelo NADP, que é re­duzido a NADPH2. Os oxigênios das moléculas de água formam o oxigénio molecular (O2) que sai do sistema. A equação que representa a fotólise da água foi proposta por R. Hill:

Durante muito tempo pensou-se que o oxigénio libe­rado na fotossíntese provinha da molécula de dióxido de carbono. Experiências, porém, utilizando marcadores radioativos, mostraram que o oxigénio provém da molécu­la de água. O oxigênio presente no dióxido de carbono é verificado na molécula de glicose e na molécula de água formadas. Observe-se o destino dos átomos dos reagen­tes nos produtos da fotossíntese.

Clorofila

Os fotossistemas presentes nas membranas dos tilacóides contêm em seu interior as moléculas de clorofila e as diversas substâncias que participam do processo fotossintético. O tipo mais comum encontrado é a clorofi­la a, que apresenta: uma “cabeça” formada por átomos dispostos em anel, sendo a região responsável pela cap­tação da energia luminosa; uma “cauda”, constituída por uma longa cadeia carbônica. A diferença – aparentemente sutil – entre a clorofila a e a b está na presença de um átomo de oxigênio no anel desta última (ver a figura a seguir), que confere a ela a capacidade de captar dife­rentes comprimentos de onda que a primeira.