Fotossíntese

A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, seres autotróficos (seres que produzem seu próprio alimento) e alguns outros organismos transformam energia luminosa em energia química processando o dióxido de carbono e outros compostos(CO2), água (H2O) e minerais em compostos orgânicos e produzindo oxigênio gasoso (O2).

A equação simplificada do processo é a formação de glicose:
6H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6.


Já a equação não simplificada do processo é:
12H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6 + 6H2O.


Este é um processo do anabolismo, em que a planta acumula energia a partir da luz para uso no seu metabolismo, formando adenosina tri-fosfato, o ATP, a moeda energética dos organismos vivos.

A fotossíntese inicia a maior parte das cadeias alimentares na Terra. Sem ela, os animais e muitos outros seres heterotróficos seriam incapazes de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substâncias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes.

Aristóteles tinha observado e descrito que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a sua cor verde. Só em 1771, o estudo do processo fotossintético começou a ser observado por Joseph Priestley. Este químico inglês, confinando uma planta numa redoma de cristal comprovou a produção de uma substância que permitia a combustão e que, em certos casos, avivava a chama de um carvão em brasa. No futuro, acabou se descobrindo que a dita substância era um gás, o oxigênio.

Na segunda metade do século XVIII, Jan Ingenhousz, físico-químico holandês, suspeitou que o dióxido de carbono do ar era utilizado como nutriente pelas plantas. A comprovação deu-se em seguida por diversos químicos daquele século que repetiram as experiências do cientista holandês.
 
Nicolas-Théodore de Saussure, já no início do século XIX descobriu que os vegetais incorporavam água nos seus tecidos. Ao avançar do tempo, os conhecimentos sobre nutrição vegetal foram se desfraldando.
Uma observação importante foi que o azoto, assim como diversos sais e minerais, era retirado do solo pelas plantas e que a energia proveniente do Sol se transformava em energia química, ficando armazenada numa série de produtos em virtude de um processo que então acabou por ser chamado de fotossíntese.

A substância chamada de clorofila foi isolada na segunda década do século XIX. Ainda naquele século, descobriu-se que a clorofila era a responsável pela cor verde das plantas, além de desempenhar um papel importante na síntese da matéria orgânica. Julius von Sachs demonstrou que a clorofila se localizava nos chamados organelos celulares, que, por meio de estudos mais apurados, foram chamados de cloroplastos.

Ao avançarem as técnicas bioquímicas, em 1954 foi possível o isolamento e extração destes organelos. Foi Daniel Israel Arnon, quem obteve cloroplastos a partir das células do espinafre conseguindo reproduzir em laboratório as reações completas da fotossíntese.

Com estas técnicas, descobriu-se, por exemplo, que a fotossíntese ocorre ao longo de duas etapas:

• A fase fotoquímica, fase luminosa ou fase clara (fase dependente da luz solar ou etapa clara ou r no claro) é a primeira fase do processo fotossintético. A luz é captada, absorvida pela clorofila e armazenada em moléculas de ATP (possível reserva energética). O objetivo desta fase é criar um campo elétrico em torno das moléculas de água. Nesta mesma etapa, dá-se a fotólise da água (desdobramento das moléculas da água em íons de oxigênio e hidrogênio, devido à radiação). O hidrogênio formado (íon H+) é inserido na molécula NADP+ que servirá no próximo processo para oxirredução.

Equação:
12H2O + 6NADP + 9ADP + 9P -(luz)-> 9ATP + 6NADPH2 + 3O2+ 6H2O

Ciclo de Calvin e fixação do carbono

• A fase química ou "fase escura", onde se observa um ciclo descoberto pelos cientistas Melvin Calvin, Andrew Benson e James Bassham. Nessa fase chamada de ciclo de Calvin, o carbono que provém do dióxido de carbono do ar é fixado e integrado numa molécula de hidrato de carbono (carboidrato). Desta fase resulta a formação de compostos orgânicos como a glicose, necessária à atividade da planta. Esta fase é denominada fase escura, no entanto é um termo utilizado de forma inadequada pois para a "rubisco"(ribulose bifosfato carboxilase-oxidase) entrar em atividade determinando a fixação do CO2 atmosférico para a formação de moléculas de glicose, ela precisa estar num estado reduzido, e para isso acontecer é necessário que a luz esteja presente.

Equação:
6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP -(enzimas)-> 12NADP + 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6

Plantas jovens consomem mais dióxido de carbono e libertam mais oxigênio, pois o carbono é incorporado a sua estrutura física durante o crescimento.

A clorofila é responsável pela absorção de energia luminosa que será utilizada numa reação complexa na qual o dióxido de carbono reage com a água, formando-se glicose (base dos hidratos de carbono), que é armazenada e utilizada pelas plantas, libertando-se, como resíduo desta operação, moléculas de oxigênio.

É importante realçar que a fase escura não ocorre apenas à noite ou na ausência de luz, o nome refere-se ao fato desta fase não necessitar da luz para funcionar. Ela acontece logo após a fase clara numa reação em cadeia até que o substrato se esgote.

A equação geral da formação de glicose é resultado da soma das duas equações:

Equação simplificada da fase fotoquímica:
12H2O + 12NADP + 18ADP + 18P -(luz)-> 18ATP + 12NADPH2 + 6O2


Equação simplificada da fase química:
6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP -(enzimas)-> 12NADP + 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6


Somando-as e simplificando, obtem-se a equação geral da fotossíntese:
12H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6 + 6H2O


Além das plantas verdes, incluem-se entre os organismos fotossintéticos, algumas microalgas (como as diatomáceas e as euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.


Fatores que afetam a fotossíntese

• Comprimento de onda e intensidade da luz: A velocidade da fotossíntese está diretamente relacionada com a quantidade de luz, até ser atingido o nível de saturação.
• Concentração de dióxido de carbono: É geralmente o fator limitante da fotossíntese para as plantas terrestres em geral, devido a sua baixa concentração na atmosfera, que é em torno de 0,04%.
• Temperatura: Para a maioria das plantas, a temperatura ótima para os processos fotossintéticos está entre 30 e 38ºC . Acima dos 45ºC a velocidade da reação decresce, pois cessa a atividade enzimática.
• Água: A água é fundamental como fonte de hidrogênio para a produção da matéria orgânica. Em regiões secas as plantas têm a água como fator limitante.
• Morfologia foliar

É chamado ponto de compensação luminoso o instante em que as velocidades de fotossíntese e respiração são exatamente as mesmas. Neste instante toda a glicose produzida na fotossíntese é "quebrada" na respiração, e todo dióxido de carbono(CO2) gasto na fotossíntese é produzido na respiração. O ponto de compensação acontece para manter o sistema fotossintético ativo, dissipando parte da energia luminosa recebida pela planta, permitindo sua sobrevivência nestas condições estressantes.

A importância da fotossíntese para a vida na Terra é enorme. A fotossíntese é o principal processo de transformação de energia na biosfera. Ao alimentarmo-nos, parte das substâncias orgânicas, produzidas graças à fotossíntese, entram na nossa constituição celular, enquanto outras (os nutrientes energéticos) fornecem a energia necessária às nossas funções vitais, como o crescimento e a reprodução. Além do mais, ela nos fornece oxigênio para a respiração.

De acordo com a teoria da geração orgânica do petróleo, indiretamente, mas não menos efetivamente, a energia química presente no petróleo e no carvão, que são utilizados pelo ser humano como combustíveis, têm origem na fotossíntese, pois, são produtos orgânicos provenientes de seres vivos (plantas ou seres que se alimentavam de plantas) de outras eras geológicas.

Fonte: Wikipédia