Fotossíntese Explicada: Como as Plantas Convertem a Luz Solar em Energia Química

A fotossíntese é o processo biológico que converte energia luminosa em energia química armazenada em açúcar. De acordo com a National Geographic Education, as plantas usam luz solar, água e dióxido de carbono para criar oxigênio e energia na forma de açúcar, absorvendo dióxido de carbono e água e liberando oxigênio enquanto armazenam energia em moléculas de glicose.

Onde ocorre: dentro do cloroplasto

O processo ocorre em cloroplastos, organelas encontradas em células de plantas e algas, de acordo com a National Geographic Education. Os cloroplastos contêm duas regiões-chave descritas em referências de biologia em bio.libretexts.org: as membranas de tilacoide, onde ocorrem reações dependentes de luz, e o estroma, o espaço fluido onde ocorrem as reações independentes de luz do ciclo de Calvin.

A clorofila, o pigmento verde embalado nas membranas de tilacoide, absorve energia principalmente dos comprimentos de onda azul e vermelho enquanto reflete luz verde, o que é por que a maioria das folhas parece verde, nota a National Geographic Education.

Estágio um: as reações dependentes de luz

Na membrana de tilacoide, a energia luminosa absorvida pela clorofila em uma estrutura chamada fotossistema II é usada para dividir moléculas de água, de acordo com bio.libretexts.org. Essa divisão libera dois elétrons, dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio; o oxigênio é liberado como um subproduto, que é a fonte do oxigênio que as plantas liberam.

Os elétrons liberados viajam através de uma cadeia de transporte de elétrons do fotossistema II através de um complexo chamado citocromo b6f para o fotossistema I, perdendo energia ao longo do caminho e sendo re-energizados pela luz absorvida no fotossistema I, de acordo com bio.libretexts.org. Conforme os elétrons se movem através do citocromo b6f, íons de hidrogênio são bombeados através da membrana de tilacoide, construindo um gradiente de concentração. Esse gradiente impulsiona a quimiosmose, na qual a ATP sintase adiciona um grupo fosfato ao ADP para formar ATP. No fotossistema I, elétrons de alta energia são finalmente usados para converter NADP+ em NADPH.

O resultado líquido deste estágio, conforme resumido por bio.libretexts.org, é a reação: 2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi → O2 + 2 NADPH + 3 ATP. O ATP e NADPH produzidos aqui carregam energia química para o segundo estágio.

Estágio dois: o ciclo de Calvin

O ciclo de Calvin ocorre no estroma e não requer luz diretamente, de acordo com bio.libretexts.org. Ele funciona em três estágios. Primeiro, na fixação de carbono, a enzima RuBisCO combina dióxido de carbono com uma molécula de cinco carbonos chamada RuBP, produzindo duas moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA) para cada CO2 fixado.

Segundo, na redução, ATP e NADPH produzidos durante as reações dependentes de luz convertem 3-PGA em gliceraldeído 3-fosfato (G3P), o bloco de construção que as plantas usam para fazer glicose e outros carboidratos. Terceiro, na regeneração, a maioria do G3P produzido é usada para reconstruir RuBP, usando ATP adicional, para que o ciclo possa continuar, de acordo com bio.libretexts.org.

Produzir uma molécula de G3P requer três voltas do ciclo, consumindo três moléculas de CO2, nove de ATP e seis de NADPH; construir uma molécula de glicose requer seis voltas do ciclo, de acordo com bio.libretexts.org.

Por que a fotossíntese é importante além da planta

A National Geographic Education afirma que a maior parte da vida na Terra depende da fotossíntese: herbívoros obtêm energia comendo plantas, e carnívoros a obtêm indiretamente comendo herbívoros, tornando a fotossíntese o ponto de entrada de energia na maioria das cadeias alimentares. O processo também é a principal fonte de oxigênio atmosférico.

As plantas terrestres não são os únicos fotossintetizadores que importam para o suprimento de oxigênio do planeta. De acordo com o National Ocean Service da NOAA, aproximadamente metade do oxigênio da Terra origina-se do oceano, produzido por fitoplâncton — plantas flutuantes, algas e algumas bactérias capazes de fotossíntese. A NOAA destaca Prochlorococcus, descrito como o menor organismo fotossintético da Terra, como uma espécie que sozinha produz até 20% do oxigênio em toda a biosfera, mais do que todas as florestas tropicais combinadas.

A NOAA também observa uma advertência importante: no oceano, aproximadamente tanto oxigênio é produzido pela fotossíntese quanto é consumido pela vida marinha através da respiração e decomposição, portanto o oceano funciona mais como um ciclo de oxigênio equilibrado do que como um ganho atmosférico líquido.

Os dois estágios em um relance