MECANISMO DA FOTOSSINTESE

MECANISMO DA FOTOSSINTESE

INTODUÇÃO 

O presente trabalho visa abordar sobre o tema mecanismo da fotossíntese, tema de grande importância e interesse para nossa sociedade e o mundo em geral.

A fotossíntese é o processo pelo qual a planta sintetiza compostos orgânicos a partir da presença de luz, água e gás carbônico. Ela é fundamental para a manutenção de todas as formas de vida no planeta, pois todas precisam desta energia para sobreviver. Os organismos clorofilados (plantas, algas e certas bactérias) captam a energia solar e a utilizam para a produção de elementos essenciais, portanto o sol é a fonte primária de energia. Os animais não fazem fotossíntese, mas obtém energia se alimentando de organismos produtores (fotossintetizantes) ou de consumidores primários. A fotossíntese pode ser representada pela seguinte equação:

luz

6H2O + 6CO2 -> 6O2 + C6H12O6

Clorofila

A água e o CO2 são pouco energéticos, enquanto que os carboidratos formados são altamente energéticos. Portanto a fotossíntese transforma energia da radiação solar em energia química.

Através da fotossíntese as plantas produzem oxigênio e carboidratos a partir do gás carbônico. Na respiração ela consome oxigênio e libera gás carbonico no ambiente, entretanto em condições normais, a taxa de fotossíntese é cerca de 30 vezes maior que a respiração na mesma planta, podendo ocorrer momentos em que ambas serão equivalentes.

MECANISMO DA FOTOSSINTESE

A fotossíntese é o mecanismo pelo qual as plantas clorofiladas produzem compostos orgânicos a partir de gás carbônico, água e energia luminosa. Esse fenômeno fotobiológico pode ser considerado o mais importante dentre os que ocorrem no mundo vivo, uma vez que os compostos orgânicos sintetizados tornam-se aproveitáveis como fonte de energia tanto para as próprias plantas como para os animais. As plantas clorofiladas constituem, portanto, as fábricas de alimento do mundo. Além disso, é graças ao mecanismo de fotossíntese que a taxa de gás carbônico e oxigênio na atmosfera se mantém praticamente constante. As folhas são os órgãos-sede da fotossíntese; esse processo pode ser resumido pela seguinte equação geral: Vários são os fatores que podem influenciar na velocidade da fotossíntese. Esses fatores podem ser externos (disponibilidade de gás carbônico, luz, etc.) ou internos ( grau de abertura dos estômatos, teor de clorofila, etc.).

A concentração de gás carbônico

A atmosfera contém cerca de 0,03% de gás carbônico. Considera-se que essa taxa constitui um fator limitante da fotossíntese, principalmente em plantas terrestres, uma vez que se encontra muito aquém do requerido por elas. Mantendo-se como único fator variável a taxa de CO2 , verifica-se experimentalmente que a velocidade da fotossíntese é baixa quando a disponibilidade de CO2 também baixa. Isso acontece , uma vez que o CO2 é fonte de carbono para a produção de matéria orgânica. À medida que aumenta a concentração de CO2, aumenta a taxa de fotossíntese – mas apenas até certo ponto. Dizemos, então, que a planta se encontra saturada de CO2, e um aumento na quantidade desse gás não afetará a velocidade do processo.

A influência da luz

Na Fotossíntese a luz é fonte de energia para a formação de ATP e NADPH2, substâncias que participam ativamente da converção do CO2 em compostos orgânicos. Por isso, quando a disponibilidade de luz é baixa, a taxa de fotossíntese é muito pequena; aumentando a intensidade da luz, observa-se um aumento da velocidade fotossíntetizante, até a planta encontrar-se luminicamente saturada.

A influência da temperatura

A temperatura é especialmente importante na fotossíntese , pela influência que exerce na atividade do equipamente enzimático que atua nesse fenômeno bioquímico. Assim, a velocidade de fotossíntese é máxima numa faixa térmica entre 30?C e 40?C. Em temperaturas muito baixas , a taxa de fotossíntese é pequena porque as enzimas acham-se pouco ativas; e , em temperaturas muito altas, a fotossíntese pode ser anulada devido à desnaturação enzimática.

O ponto de compensação

O ponto de compensação luminoso corresponde à taxa de luz em que a atividade fotossintetizante é igual à atividade respiratória. Isso significa que nesse ponto, a planta consome na respiração um quantidade de O2 equivalente à produzida na fotossíntese; ou que consome na fotossíntetizante uma quantidade de CO2 equivalente à liberada pela respiração. Uma fonte se encontra-se acima do ponto de compensação quando a intensidade luminosa é tal que a fotossintese supera a respiração; por outro lado, a planta está abaixo do ponto de compensação quando a atividade respiratória supera a atividade fotosssintetizante , devido a carência de luz. Uma planta não sobreviverá se for mantida infinitamente no ponto de compensação ou abaixo dele. Nessas circuntâncias, a planta não disporá de alimentos para garantir a manutenção de sua atividade nos momentos em que somente respira (ausência de luz ): a planta portanto, irá definhando até a morte. Quanto ao ponto de compensação, as plantas se dividem em:

Heliófitas ou plantas de sol: apresentam elevado ponto de compensação. Umbrófitas ou plantas de sombra: a presentam baixo ponto de compensação.

As etapas da Fotossíntese

A Fotossíntese ocorre em duas etapas: a fotoquímica e a química. A etapa foto química é chamada também de fase do claro, pois nela é imprescindível a presença de luz. Sua sede é o grama e as membranas intergrana. A etapa química, pelo fato de independer da ação da luz, denomina-se fase do escuro. Sua sede é o estoma. Mas note que tanto a fase química quanto a fotoquímica ocorrem durante o dia.

Etapa fotoquímica

Nessa etapa a energia luminosa absorvidas pela clorofilas é transferida sob forma de energia química, através dos elétrons a outros compostos, os aceptores. Nessas condições, a clorofila(que é doadora de elétrons) se oxida e o composto aceptor de elétrons se reduz. Trata-se ,portanto, um processo de oxidorredução, no qual tomam um par de um redutor(doador de elétrons) e um oxidante(receptor de elétrons).

Fotofosforilação cílica

Na Fotofosforilação cílica, a luz é absorvida pelo fotossistema, elevando o nível energético dos elétrons que são capturados pela ferredoxina e transportados a citocromos via plastoquinona, retornando depois ao fotossistema.

Fotofosforilação acílica

Nesse caso os elétrons liberados durante a fotolise da água são capturados pelo fotossistema e não retornam à água. Tais elétrons passam por um sistema de transporte ate chegar ao NADP e, juntamente com os prótons provenientes da fotolise da água, são utilizados na síntese da NADPH2.

Etapa química

A etapa química da Fotossíntese realiza-se independentemente da luz, e suas reações são catalisadas por enzimas, sendo importante nesse caso a temperatura. A energia utilizada nessa fase resulta da decomposição do ATP formado na etapa fotoquímica. A energia do ATP é empregada na redução do CO2 pelo NADPH2 também formado na etapa fotoquímica. Desta forma chega-se a conclusão que Fotossíntese é um processo de oxidorredução no qual tomam parte o CO2 como oxidante e o H2O como redutor, envolvendo a transferência de dois elétrons(da fotolise da água). Como produtos da reação fornam-se carboidratos(que funcionam como alimentos energéticos) e o oxigênio, imprescindível no processo de respiração anaeróbio.

Quimiossíntese

Certas bactérias sintetizam seu material orgânico a partir de CO2 e H2O sem utilizar a energia luminosa. Eles utilizam a energia química proveniente da oxidação de compostos inorgânicos. Tal processo é denominado quimiossíntese. Realizam este processo alguns grupos de bactérias autótrofas como as sulfobactérias, as ferrobactérias e as nitro bactérias. As nitrobactérias compreendem dois grupos distintos: as Nitrosomonas e as nitro bacter.

Respiração Aeróbica

A respiração aeróbica, assim como ocorre na fermentação, extrai energia da glicose, porém, se dá em presença de O2 e resulta como produto final CO2 e H2O. Simplificadamente, ela se dá em 3 etapas distintas:

Glicólise: Ocorre no hialoplasma, e por um processo idêntico ao da fermentação, transforma a glicose em duas moléculas de ácido pirúvico. Ciclo de Krebs: Na mitocôndria, cada molécula de ácido pirúvico se transforma em ácido acético, resultando em perda de CO2 que é eliminado pelas vias respiratórias e H2 que é transportado pelo NAD e FAD (aceptores intermediários de hidrogênio). Cadeia respiratória: O hidrogênio combina-se com o oxigênio (proveniente das vias respiratórias) e transforma-se em água. Ao final, o saldo de energia é de 38 ATP, contra apenas 2 da fermentação.

A Fotossíntese e a sua Importância

A fotossíntese significa etimologicamente síntese pela luz. Excetuando as formas de energia nuclear, todas as outras formas de energia utilizadas pelo homem moderno provêem do sol. A fotossíntese pode ser considerada como um dos processos biológicos mais importantes na Terra. Por liberar oxigênio e consumir dióxido de carbono, a fotossíntese transformou o mundo no ambiente habitável que conhecemos hoje. De uma forma direta ou indireta, a fotossíntese supre todas as nossas necessidades alimentares e nos fornece um sem-número de fibras e materiais de construção. A energia armazenada no petróleo, gás natural, carvão e lenha, que são utilizados como combustíveis em várias partes do mundo, vieram a partir do sol via fotossíntese. Assim sendo, a pesquisa científica da fotossíntese possui uma importância vital. Se pudermos entender e controlar o processo fotossintético, nós saberemos como aumentar a produtividade de alimentos, fibras, madeira e combustível, além de aproveitar melhor as áreas cultiváveis. Os segredos da coleta de energia pelas plantas podem ser adaptados aos sistemas humanos para fornecer modos eficientes de aproveitamento da energia solar. Essas mesmas tecnologias podem auxiliar-nos a desenvolver novos computadores mais rápidos e compactos, ou ainda, a desenvolver novos medicamentos. Uma vez que a fotossíntese afeta a composição atmosférica, o seu entendimento é essencial para compreendermos como o ciclo do CO2 e outros gases, que causam o efeito estufa, afetam o clima global do planeta. Veremos logo abaixo como a pesquisa científica em fotossíntese é importante para a manutenção e elevação da nossa qualidade de vida.

A Fotossíntese e a Energia

A celulose é um dos produtos da fotossíntese que constitui a maior parte da madeira seca. Quando a lenha é queimada, a celulose é convertida em CO2 e água com o desprendimento da energia armazenada em sua estrutura. Assim como na respiração, a queima de combustíveis libera a energia armazenada para ser convertida em formas de energia útil; por exemplo, quando queimamos álcool nos nossos automóveis, estamos convertendo a energia química em energia cinética. Além do álcool que é amplamente utilizado no Brasil como combustível, no norte do país o bagaço de cana é largamente empregado para gerar energia nas usinas de beneficiamento da cana de açúcar. O petróleo, o carvão e o gás natural são exemplos de combustíveis utilizados no mundo moderno, que tiveram a sua origem na fotossíntese. Portanto, muitas das nossas necessidades energéticas provém da fotossíntese e a sua compreensão pode levar a uma maior produtividade dessas formas de energia.

O conhecimento obtido a partir da pesquisa científica da fotossíntese, também pode ser utilizado para aumentar a produção energética de uma maneira mais direta. Embora o processo global da fotossíntese seja ineficiente, as etapas iniciais de conversão de energia radiante (luz solar) em energia química são muito eficientes. Se entendermos os processos físicos e químicos da fotossíntese, poderemos construir tecnologias de alta eficiência na conversão da energia. Hoje nos laboratórios, os cientistas já podem sintetizar centro de reações tão eficientes ou mais que os naturais, em termos de quantidade de energia radiante convertida e armazenada na forma de energia elétrica ou química.

A Fotossíntese, as Fibras e os Materiais

Hoje em dia fala-se muito em reciclagem de papel como forma de se evitar a degradação do ambiente, seja no acúmulo de dejetos, seja na preservação das florestas. A matéria-prima do papel é a celulose e a partir desta, uma gama de materiais são sintetizados com as mais diversas finalidades: roupas, filtros, fibras naturais e artificiais e vários outros polímeros derivados da celulose. Outros materiais que têm como origem a fotossíntese são a borracha natural, as borrachas sintéticas, os preservativos, os pneus, os plásticos e muitos outros derivados de petróleo.

CONCLUSÃO

Concluímos que, a fotossíntese é o mais importante dentre os que se efetuam na superfície da Terra. Isto porque os compostos de carbono, dele resultantes, tornam-se aproveitáveis como fonte de energia tanto para as plantas fotossinteticamente ativas (seres autotróficos) como para as plantas incapazes de realizar esse processo (seres heterotróficos). É evidente que as plantas verdes constituem as fábricas de alimento do mundo. Os animais vivem comendo plantas ou outros animais que se alimentaram de plantas.

A energia à disposição do homem, pela queima dos chamados combustíveis fósseis, a hulha e o petróleo, é simplesmente energia captada, de eras mais antigas. É com razão chamada energia fóssil.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GONÇALVES, Fabiana Santos. Fotossíntese. Disponível em: http://www.info escola.com/biologia/fotossíntese/.

Fotossíntese. Disponível em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/biologia/ fotossíntese.