Fotossíntese

A fotossíntese é um processo essencial para todos os seres vivos, pois além de ser o único processo capaz de absorver a energia solar, como produto desse processo, há a liberação do oxigênio, imprescindível para os seres vivos aeróbios.  O termo fotossíntese significa “síntese utilizando a luz”, organismos fotossintetizantes como plantas, algas e cianobactérias, são capazes de utilizar a luz para a produção de compostos carbonados complexos que servirão de base para toda cadeia alimentar. Temos abaixo, a equação geral da fotossíntese e veremos adiante todos os detalhes dessa via metabólica.

A ocorrência da fotossíntese se dá em suas etapas, mais comumente nas folhas das plantas em uma organela presente em todos os seres fotossintetizantes chamada de cloroplasto, é nessa estrutura que se encontra os pigmentos fotossintetizantes como clorofilas, carotenoides e ficobilinas, sendo a clorofila-a a principal delas, que são capazes de absorver certos comprimentos de ondas luminosas emitidas pelo sol.

Fase clara ou fotoquímica

A fase clara da fotossíntese ocorre nas membranas do tilacoide e é composta pelo fotossistema I (PSI) e fotossistema II (PSII). Como podemos ver na imagem abaixo, tudo se inicia com o PSII P680, ele tem esse nome porque sua capacidade de absorver a luz está dentro do espectro de 680nm. Esses fotossistemas possuem um conglomerado de clorofilas e carotenóides, que formam um complexo que chamamos de antena. Esses pigmentos quando recebem luz, ficam excitados e perdem elétrons (e), que são transportados por proteínas na cadeia transportadora de elétrons, esses são transferidos por gradiente crescente de potencial de redução, ou seja, saltam de uma proteína para outra.  Primeiro passam do PSII para Feo (feofitina) e, depois disso, para as plastoquinonas, que são oxidadas pelo citb6 (citocromo), que finalmente transfere esses e a plastocianina e ao PSI, aqui os e são trasnferidos a FQ (filoquinona); Fe e Fd (ferrodoxina), finalmente reduzindo o NADP+ (aceptor final de e) a NADPH. Na fosforilação cíclica, os e emitidos pela Fd voltam ao PSI via citb6 e plastocianina.  Além de toda essa cadeia transportadora de elétrons, temos também o bombeamento de H+ para o interior da célula além da fotólise da água (quebra da molécula de água) originando 2eque são transferidos ao PSII, 1/2 O2 e 2H2O. É dessa fotólise que se obtém o gás oxigênio presente na atmosfera.

Fonte: TAIZ, L., ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 5º ed. Porto Alegre, Artmed, 2013.

O H+ que foi bombeado para o lúmen do tilacóide, fica hipertônico em relação ao estroma o que acarreta em um bombeamento de prótons para o [exterior a célula, para isso, a molécula é transportada pela ATP-sintase, os prótons passam por essa enzima, provocando um giro gerando energia suficiente para a fosforilação do ADP (ADP+Pi à ATP). Tanto o ATP formado durante essa fase quanto o NADAPH são essenciais para a segunda etapa da fotossíntese.

Fase escura ou bioquímica

Essa segunda fase é responsável pela fixação do carbono, é aqui que termos a formação da molécula de glicose. O processo de incorporação do carbono, é explicado pelo ciclo de Calvin-Benson, essa descoberta foi premiada com um Nobel.

Ciclo Calvin-Benson

A Rubisco (ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase oxigenase), é uma enzima presente na etapa bioquímica da fotossíntese atuando na fixação do carbono. A ribulose 1,5 bisfosfato que é um carboidrato formado por cinco carbonos, é responsável por se ligar ao carbono do CO2. Então nessa primeira etapa teremos 3Ribulose 1,5 bisfosfato se ligando a mais 3CO2 que na presença de água, será capaz de gerar seis moléculas de 3-fosfogliceratos (compostos com três carbonos). Esse 3-fosfoglicerato será transformado com uso de ATP em 6 moléculas de gliceraldeídos (compostos com três carbonos). Desses gliceraldeídos formados, cinco deles são transformados novamente através da fosforilação com uso de ATP em três moléculas de ribulose-1,5 bisfosfato, um gliceraldeído sobra desse ciclo, que se liga ao gliceraldeído do ciclo anterior formando a glicose.

Fonte: TAIZ, L., ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 5º ed. Porto Alegre, Artmed, 2013.

Embora pareça complexo, o que você precisa entender desse ciclo, é que a fixação do carbono é realizada por um carboidrato presente no complexo enzimático da Rubisco e que o NADPH e o ATP produzidos na fase clara, são utilizados nos processos de quebra e fosforilação dos compostos carbonados.

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