Fotossíntese

Os seres autotróficos são seres capazes de produzir compostos orgânicos a partir de substâncias minerais, utilizando uma fonte externa. Existem dois tipos de seres autotróficos: os fotoautotróficos, que utilizam energia luminosa; e os quimioautotróficos, que utilizam energia resultante de reacções de oxidação-redução de determinados compostos químicos.

A fotossíntese é o processo autotrófico mais conhecido e também o principal meio de obtenção de matéria pelos seres autotróficos, sendo utilizado por cianobactérias, algas e plantas. A partir de energia luminosa, dióxido de carbono e água, estes seres produzem compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos existentes no solo.

A fotossíntese divide-se em duas fases: a fase dependente da luz e a fase não dependente directamente da luz.

Fase dependente da luz
Cloroplasto

O Cloroplasto é um organito celular situado nas células das plantas, constituído por uma membrana externa, e uma membrana interna. No seu interior podemos encontrar os telacóides, que se encontram empilhados, sendo assim designados Grana. É nos tilacóides que ocorre a fase dependente da luz da fotossíntese.

Os seres fotossintéticos são capazes de sintetizar pigmentos fotossintéticos (clorofilas ou carotenóides) que captam a energia luminosa. Estes pigmentos são capazes de absorver luz com comprimentos de onda entre os 400 a 500nm e os 600 a 700nm (nm = nanómetros). A absorção é feita entre estes valores intermédios, pois comprimentos de onda com valores mais elevados provocam danos nas células.

Quando os fotões provenientes da energia luminosa transmitem energia aos electrões dos átomos que compõem os pigmentos fotossintéticos, esses electrões ficam mais energéticos, passando para um estado de maior energia, denomiado estado excitado.

Como tudo na natureza tem de voltar ao equilíbrio, estes electrões vão tentar livrar-se dessa energia a mais.

Os electrões em estados de maior energia encontram-se cada vez mais afastados do núcleo, sendo assim mais difícil para o núcleo manter os electrões "ligados" a si. Deste modo, estes electrões excitados podem ser cedidos aos átomos de outras moléculas próximas, por isso denominadas aceptores, dispostas ao longo da membrana interna do cloroplasto. Isto leva à ocorrência de uma reacção REDOX, ou seja, de transferência de electrões entre moléculas. A molécula que aceita os electrões denomina-se Oxidante e é reduzida, enquando a dadora de electrões se denomina Redutora e é oxidada.

É ao longo desta transferência, os electrões vão libertando a energia que tem em excesso, energia essa utilizada pelo cloroplasto para formar ATP (Adenosina Trifosfato) a partir de moléculas de ADP (Adenosina Difosfato) e Fosfato. Neste ponto, presenciamos a transformação de energia luminosa em energia química, que fica armazenada na ligação química que se estabeleceu para formar o ATP.

Ao longo desta transferência, os electrões perdidos pela clorofila são repostos pela molécula de água, através de um fenómeno denominado fotólise (desdobramento da molécula de água por acção da luz), que permite a separação dos átomos de hidrogénio do oxigénio, que é libertado pela planta para o meio ambiente. A molécula de água é composta por dois átomos de Hidrogénio e um de Oxigénio, unidos por ligações entre os dois electrões dos átomos de H e dois electrões do átomo de O. Ao doar electrões à clorofila, os átomos de H ficarão sem electrões para se ligar ao átomo de O, o que resulta na desmantelação da molécula de água. É deste fenómenos que resulta a produção de Oxigénio: a molécula de O é libertada para o ambiente.

Fase não dependente directamente da luz

Nesta fase ocorre o ciclo de Calvin, o qual podemos dividir em três fases:

1ª Fase: Fixação do Carbono.Nesta fase ocorre a combinação do CO2 com um glícido formado por cinco átomos de carbono, RuDP (ribulose difosfato), dando origem a um composto intermédio, instável, com seis carbonos. Este composto dá, imediatamente, origem a duas moléculas com três átomos de carbono, denominadas PGA (fosfoglicérico).

2ª Fase: Produção de compostos orgânicos.Nesta fase as moléculas de PGA são fosforiladas pelo ATP (recebem dele um grupo fosfato) e reduzidas pelo NADPH (recebem dele electrões), os quais foram produzidos durante a fase dependente da luz. Deste modo, forma-se PGAL (aldeído fosfoglicérico), que vai ser utilizado para a síntese de amido, de aminoácidos, de glícidos e de ácidos gordos.

3ª Fase: Regeneração do aceitador.10 das 12 moléculas do PGAL são utilizadas para regenerar o RuDP, que por sua vez irá ser usado para se iniciar uma nova 1ª fase do ciclo de Calvin.