A Fotossíntese

INTRODUÇÃO

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        Todos os seres vivos necessitam de água, energia e nutrientes para sobreviver. Animais extraem energia dos alimentos que consomem. Algumas plantas carnívoras, por questão de adaptações também tiram seus nutrientes de alimentos que capturam através de suas técnicas. No entanto, a maioria das plantas são autótrofas, ou seja, produzem seu próprio alimento. Através de um processo chamado Fotossíntese, são capazes de elaborar a energia necessária para sua sobrevivência.

De um modo geral, a fotossíntese é um processo complexo, onde acontecem diversos fenômenos. A Clorofila, grupo de pigmentos fotossintéticos presentes nos Cloroplastos das plantas, é responsável pela captação da luz. Com essa energia, o pigmento reage com a água decompondo-a e liberando energia química. O oxigênio proveniente da quebra da molécula de água é então liberado para a atmosfera. A planta utiliza a energia química para transformar o Gás Carbônico que captura da atmosfera em substâncias orgânicas, que servirão como fonte de energia para ela.

        As plantas podem ser divididas em três grandes grupos: plantas C3, plantas C4 e plantas CAM. Nesse trabalho será abordado somente plantas C3 e C4.

        

Plantas C3

        Plantas C3, são as mais numerosas do planeta e apresentam as melhores condições de frescor e umidade com a luz natural. Fotossíntese C3, tem esse nome, porque o dióxido de carbono que é respirado pela planta, a fim de converter a luz em alta energia e açúcares, é incorporado a um 3-carbono composto. Ou seja, o primeiro produto da fixação de CO2 é um composto com 3 carbonos.  A fotossíntese ocorre quando o dióxido de carbono é aglomerado com água para produzir o açúcar e oxigênio como subproduto. O açúcar é armazenado e utilizado como uma fonte de energia e de matéria-prima, a fim de funções, tais como o crescimento e produção. Fotossíntese ocorre em todas as partes da folha em plantas C3.

A fotossíntese é composta por duas grandes etapas: a fase clara ou fotoquímica e a fase escura ou química.

Na fase clara, a luz penetra nos cloroplastos e atinge o complexo de pigmentos, ao mesmo tempo em que provoca alterações nas moléculas de água. Um dos acontecimentos mais importantes dessa fase são as chamadas fotofosforilações acíclica e cíclica. Ao ser atingida pela luz do sol, na cíclica, a clorofila libera elétrons, que são recolhidos por moléculas orgânicas, e enviados a uma cadeia de citocromos e depois retornam à clorofila. Ao retornar para a molécula de clorofila, os elétrons liberam energia que é aproveitada para a síntese de moléculas de ATP. Ao mesmo tempo, ocorre a fotólise da água, liberando prótons, elétrons e moléculas de oxigênio, que são liberadas para o meio. Moléculas de NADP captam os prótons e se convertem em NADPH2. Os elétrons voltam para a clorofila, repondo o que foi perdido no início do processo.

A fase escura tem esse nome pelo fato de não necessitar de luz solar para seu processo. A fase escura não precisa acontecer necessariamente em ausência de luz.

Nessa fase, a energia produzida na fase clara, contida nos ATP e NADPH2, será utilizada na síntese de moléculas de glicose, a qual é realizada através de um complexo ciclo de reações, Ciclo de Calvin-Benson.

        O ciclo de Calvin, segundo Débora Carvalho Meldau, no site Info Escola, pode ser descrito detalhadamente da seguinte forma: “após a redução do NADP+  a NADPH durante o processo de fotofosforilação acíclica e de fosforilação do ADP+Pi em ATP no processo de fotofosforilação acíclica ou cíclica, que ocorre durante a fase clara da fotossíntese, é que o dióxido de carbono se combina com a pentose-ribulose difosfato (RuDP), dando origem à um composto de seis carbonos, intermédio e instável.Em consequência de sua instabilidade, este composto prontamente origina duas moléculas de fosfoglicerato, também conhecido como ácido fosfoglicérico (PGA), formado por três carbonos. O ATP, por sua vez, fosforila essas duas moléculas, sendo posteriormente reduzidas pelo NADPH, que faz parte da fase luminosa da fotossíntese. Essas reações originam o aldeído fosfoglicérico (PGAL). De cada doze moléculas de PGAL formadas, dez são usadas na regeneração da ribulose, sendo as outras duas restantes, utilizadas na formação de compostos orgânicos, como glicídios, por exemplo. Sendo assim, é necessário que esse ciclo ocorra duas vezes para originar uma molécula de glicose.”

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Plantas C4

Plantas C4 absorvem o dióxido de carbono a uma taxa mais rápida do que as plantas C3, permitindo que o dióxido de carbono seja entregue mais imediatamente para a fotossíntese nas células internas. O C4 indica que o dióxido de carbono é incorporado em um composto 4-carbono, o primeiro produto da fixação de CO2 é um composto com 4 carbonos. Estes tipos de plantas adaptaram-se a alta temperatura, condições de luz, a fim de reduzir os danos causados ​​por fotorrespiração (um processo que ocorre quando os níveis de dióxido de carbono são baixos e as células queimam o oxigênio, o que retarda o crescimento da planta).

O ciclo C4 consiste de quatro etapas:

 

• Na primeira etapa ocorre a fixação de CO2 pela enzima carboxilase do fosfoenolpiruvato (PEP-carboxilase) no citoplasma das células do mesófilo, formando oxaloacetato. Este ácido orgânico é convertido para malato ou aspartato, dependendo da espécie, nos cloroplastos das células do mesófilo.

 

• Na segunda etapa, os ácidos de quatro carbonos são transportados das células do mesófilo para as células da bainha do feixe vascular, pelos plasmodesmas. Algumas plantas C4 transportam malato enquanto outras transportam aspartato.