Fotossíntese é um processo pelo qual ocorre a conversão da energia solar em energia química para realização da síntese de compostos orgânicos. A fotossíntese é a principal responsável pela entrada de energia na biosfera e é realizada por organismos denominados fotossintetizantes, como plantas e algas.
A seguir, aprofundaremos um pouco mais nesse tema, apresentando a forma como ocorre esse processo, suas etapas e importância e fazendo uma comparação com um outro processo importante de obtenção de energia, a quimiossíntese.
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O que é fotossíntese?
Trata-se de um processo realizado por organismos autotróficos fotossintetizantes, como plantas, algas e alguns procariontes. Esses organismos captam a luz solar, convertem-na em energia química, que será utilizada para a produção de compostos orgânicos, baseada em água e dióxido de carbono. Um dos produtos finais desse processo é o oxigênio, que é liberado no ambiente.
A fotossíntese ocorre em duas etapas (descritas mais adiante) nos cloroplastos, organelas presentes nas células dos organismos eucariontes fotossintetizantes. Essas organelas armazenam os pigmentos fotossintetizantes, que são responsáveis pela absorção da luz. Dentre esses diversos pigmentos, como as clorofilas, carotenoides e ficobilinas, destaca-se a clorofila-a como principal, sendo encontrada em todos os organismos fotossintetizantes.
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Etapas da fotossíntese
A fotossíntese ocorre em duas etapas denominadas: fase ou reação luminosa ou fotoquímica e fase ou reação de fixação de carbono:
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Fase ou reação luminosa ou fotoquímica
Nessa fase estão envolvidos dois fotossistemas, fotossistema I e fotossistema II. No primeiro, os pigmentos absorvem comprimentos de ondas de 700 nm ou maiores; já no segundo, absorvem comprimentos de ondas 680 nm ou menores. Os componentes dos dois fotossistemas são o complexo antena e o centro de reação.
No fotossistema II, moléculas de pigmento do complexo antena absorvem a energia luminosa, e os elétrons energizados são transferidos de uma molécula a outra, até atingir o centro de reação. Nesse local, uma das moléculas de clorofila-a do par ali presente absorve a energia, e um de seus elétrons é transferido para um receptor de elétrons. Esses elétrons são substituídos por outros provenientes da fotólise da água.
A fotólise da água ocorre no fotossistema II, mediante ação de uma enzima, e apresenta como produto final do processo: dois elétrons, dois íons hidrogênio e um átomo de oxigênio. Os H+ são lançados no interior do espaço do tilacoide, do qual serão removidos em reações posteriores.
O átomo de oxigênio liberado nesse processo será responsável, junto a outro átomo de oxigênio liberado de outra molécula de água, pela formação de O2. Os elétrons fotoexcitados passarão para o fotossistema I por meio de uma cadeia transportadora de elétrons. O processo de fotólise da água também liberará prótons que serão bombardeados para o lúmen do tilacoide, estimulando a síntese de ATP.
Enquanto essas reações ocorrem no fotossistema II, no fotossistema I a energia luminosa é transferida pelas moléculas de pigmentos até o centro de reação, energizando um elétron de um dos pares de moléculas de clorofila-a. Esse elétron será transferido para o aceptor primário de elétrons.
O elétron proveniente do fotossistema II é recebido ao final da cadeia de transporte de elétrons. Estes serão transferidos a uma segunda cadeia de transporte por meio da proteína ferredoxina, o aceptor final dos elétrons. Ocorre então a transferência dos elétrons para NADP+, reduzindo-os à NADPH, um processo catalizado pela enzima NADP+ redutase.
O fotossistema I pode atuar de forma independente do fotossistema II num processo denominado fluxo cíclico de elétrons. Esse é realizado, por exemplo, por algumas bactérias e produz ATP, no entanto, não produz NADPH ou O2.
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Fase ou reação de fixação do carbono
Ocorre por meio de reações, executadas em três etapas, denominadas Ciclo de Calvin, no estroma do cloroplasto. As moléculas de NADPH e ATP, produzidas na fase luminosa para a produção de açúcares a partir da redução do carbono fixado, serão utilizadas nessa fase.
A primeira etapa consiste na fixação do carbono a um açúcar constituído por cinco carbonos com dois grupos fosfato, conhecido como ribulose 1,5-bifosfato, formando, geralmente, duas moléculas de 3-fosfoglicerato ou ácido 3-fosfoglicérico (PGA).
Na segunda etapa, ocorre a redução do 3-fosfoglicerato a gliceraldeído 3-fosfato ou 3- fosfogliceraldeído (PGAL). Na terceira etapa, cinco das seis moléculas de gliceraldeído 3-fosfato formadas na segunda são usadas para regenerar três moléculas de ribulose 1,5-bifosfato.
Importância da fotossíntese
Como dito, a fotossíntese é um processo pelo qual são produzidas moléculas orgânicas, com base em água e dióxido de carbono, e que apresenta também como produto final o oxigênio, que é liberado no ambiente.
Assim, trata-se de um processo essencial para a existência da vida na Terra da maneira que a encontramos hoje, pois é por meio da fotossíntese que o oxigênio existente no planeta, essencial para a sobrevivência de grande parte dos organismos, é produzido.
Além disso, a fotossíntese também é responsável pela produção de energia para praticamente todos os seres vivos. Os organismos autotróficos fotossintetizantes são a base das cadeias alimentares tanto terrestres quanto aquáticas. A energia presente na matéria orgânica produzida por eles é transmitida aos seres heterotróficos pela cadeia alimentar.
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Fotossíntese e quimiossíntese
A fotossíntese é um dos principais processos de produção de matéria orgânica, no entanto, não é o único. Um outro, realizado apenas por alguns organismos, como algumas espécies de bactérias, é a quimiossíntese.
A quimiossíntese utiliza a energia obtida pela oxidação de moléculas inorgânicas — como metano, amônia, nitritos ou sulfetos de hidrogênio — para realizar um conjunto de reações que darão origem à matéria orgânica (glicose) utilizada como fonte nutritiva para os seres autotróficos.
