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Fotossíntese

Fotossíntese

A fotossíntese é um processo químico que converte dióxido de carbono em compostos orgânicos, principalmente usando energia solar. Essa função da clorofila converte matéria inorgânica em matéria orgânica, graças à energia fornecida pela luz.

A fotossíntese ocorre em plantas, algas e em alguns grupos de bactérias, mas não nas arquéias. Os organismos fotossintéticos são chamados de "fotoautotróficos", mas nem todos os organismos que usam a luz como fonte de energia realizam a fotossíntese, pois os "fotoheterotróficos" usam compostos orgânicos, e não o dióxido de carbono, como fonte de carbono.

Nas plantas, algas e cianobactérias, a fotossíntese utiliza dióxido de carbono e água, liberando oxigênio como produto residual. a fotossíntese é de importância crucial para a vida na Terra, pois, além de manter o nível normal de oxigênio na atmosfera, quase todas as formas de vida dependem diretamente como fonte de energia ou indiretamente como fonte final de energia em seus alimentos. .

A quantidade de energia capturada pela fotossíntese é imensa, cerca de 100 terawatts - isso é cerca de seis vezes a energia consumida anualmente pela civilização humana. No total, os organismos fotossintéticos convertem cerca de 100 bilhões de toneladas de carbono em biomassa a cada ano.

Não está claro quando os primeiros organismos capazes de implementar a fotossíntese apareceram na Terra, mas a presença de formações estriadas em algumas rochas devido à presença de óxido sugere que ciclos sazonais de oxigênio na atmosfera da Terra, um sintoma da fotossíntese, eles apareceram há cerca de 3,5 bilhões de anos atrás na Archeano.

Que influência a fotossíntese tem sobre as mudanças climáticas?

A fotossíntese permite reduzir a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera de maneira natural. O dióxido de carbono é um gás de efeito estufa. A presença de uma concentração muito alta desse tipo de gás na atmosfera impede que o calor escape para o exterior.

Quando os raios do sol entram na atmosfera, parte deles aquece o planeta e parte volta ao espaço. Parte dessa radiação refletida volta contra os gases do efeito estufa e não pode sair. Alguns desses gases ocorrem naturalmente, como nuvens; mas outros são gerados artificialmente. A queima de combustíveis fósseis, por exemplo, gera gases desse tipo.

Por outro lado, especialmente nas grandes áreas florestais, as plantas não param de absorver esse dióxido de carbono extra. Por esse motivo, a fotossíntese é um processo natural que contribui para não agravar o problema das mudanças climáticas graças à energia solar.

Qual é a reação química da fotossíntese?

Durante a fotossíntese, com a mediação da clorofila, a radiação solar converterá seis moléculas de CO 2 e seis moléculas de H 2 O em uma molécula de glicose (C 6 H 12 O 6 ), um açúcar essencial para a vida da planta. Como subproduto da reação, são produzidas seis moléculas de oxigênio, que a planta libera na atmosfera através de estômatos na folha.

6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

FotossínteseA fotossíntese da clorofila é o processo primário de produção de compostos orgânicos a partir de substâncias inorgânicas claramente dominantes na Terra. Além disso, a fotossíntese é o único processo biologicamente importante capaz de coletar energia solar, da qual depende basicamente a vida na Terra.

Quais são as fases da fotossíntese?

A fotossíntese da clorofila, também chamada fotossíntese de oxigênio devido à produção de oxigênio na forma molecular, é realizada em estágios em duas fases:

  • A fase dependente da luz (ou fase leve), dependente da luz;
  • A fase de fixação de carbono da qual o ciclo de Calvin faz parte.

Fase brilhante

A fase luminosa ou reação dependente da luz é a etapa da fotossíntese na qual a energia solar é convertida em energia química. A luz é absorvida pela clorofila e outros pigmentos fotossintéticos, como o caroteno, e é usada para fragmentar a água; portanto, o oxigênio é produzido como resíduo.

O processo fotossintético ocorre dentro dos cloroplastos. Nestas, existe um sistema de membranas que forma pilhas de sacos achatados (tilacóides), chamados grãos, e dos grãos das tiras de conexão (intergraniche lamellae). Dentro dessas membranas, encontramos moléculas de clorofila. As moléculas de clorofila são adicionadas para formar os chamados fotossistemas. O fotossistema I e o fotossistema II podem ser distinguidos.

Os fotossistemas são um conjunto de moléculas de pigmento dispostas para envolver uma molécula especial de "armadilha" de clorofila. A energia do fóton passa de molécula para molécula até que a clorofila especial seja atingida. No fotossistema I, a molécula de armadilha é excitada por um comprimento de onda de 700 nm, no fotossistema II de 680 nm.

O fotossistema I é constituído por um LHC (complexo que captura a luz) é constituído por aproximadamente 70 moléculas de clorofila aeb, e 13 tipos diferentes de cadeias polipeptídicas e um centro de reação que inclui aproximadamente 130 moléculas de clorofila ao referido P 700 , um tipo específico de clorofila com absorção máxima de luz a 700 nm.

FotossínteseO fotossistema II também consiste em um LHC, consistindo em aproximadamente 200 moléculas de clorofila em yb, bem como em diferentes cadeias polipeptídicas e em um centro de reação formado a partir de aproximadamente 50 moléculas de clorofila no referido P 680, que Tem a absorção máxima da luz solar a 680 nm.

Todas essas moléculas são capazes de capturar a energia da radiação solar. No entanto, apenas aqueles com clorofila são capazes de se mover para um estado excitado que ativa a reação fotossintética. Moléculas que possuem apenas a função de captação são chamadas moléculas de antena; aqueles que ativam o processo fotossintético são chamados de centros de reação.

A "fase leve" é dominada pela clorofila a. As moléculas de clorofila absorvem seletivamente a luz nas partes vermelha e azul-violeta do espectro visível, através de uma série de outros pigmentos adjuvantes. A energia capturada pelas moléculas de clorofila permite a promoção de elétrons de orbitais atômicos de menor energia para orbitais de maior energia.

Estes são imediatamente substituído por clivagem de moléculas de água (o qual, por H 2 O, é dividido em dois protões, dois electrões e um átomo de oxigénio por fotólise, operados pela fotossíntese aeróbica OEC associada com fotossistema II).

Los electrones liberados por la fotosíntesis de la clorofila II se alimentan a una cadena de transporte que consiste en el citocromo B6f, durante el cual pierden energía y se mueven a un nivel de energía más bajo. La energía perdida se usa para bombear protones desde el estroma hacia el espacio del tilacoide, creando un gradiente de protones.

Eventualmente, os elétrons atingem o fotossistema I. O fotossistema I, por sua vez, perdeu outros elétrons devido à luz. Os elétrons perdidos pelo fotossistema I são transferidos para a ferredoxina, o que reduz o NADP + ao NADPH. Através da proteína da membrana ATP sintase localizada na membrana tilacóide, os íons H + liberados pela passagem da água de hidrólise do espaço para os tilacóides estromais, ou seja, em direção a um gradiente, sintetizam ATP de grupos livre de fosfato e ADP. Uma molécula de ATP pode ser formada a cada dois elétrons perdidos pelos fotossistemas.

Vários estudos mostraram que a planta cresce mais com radiação solar difusa do que com luz direta, com o mesmo poder da luz que entra. Um estudo enfatiza, no entanto, a relevância de outras condições que modificam o crescimento de plantas que variam com a luz, como umidade e temperatura; a luz direta leva a um aumento de temperatura que faz com que mais água evapore da planta.

Fase de fixação de carbono ou ciclo de Calvin

A fase de fixação de carbono ou ciclo de Calvin (também chamada de fase escura ou fase independente da luz) envolve a organização do CO 2 . Sua incorporação em compostos orgânicos e a redução do composto obtido graças ao 'ATP derivado da fase leve.

O ciclo de Calvin usa a energia de transportadores eletronicamente de vida curta para converter dióxido de carbono e água em compostos orgânicos que podem ser usados ​​pelo organismo. Esse conjunto de reações também é chamado de fixação de carbono. A enzima chave no ciclo é chamada RuBisCO.

As enzimas no ciclo de Calvin são funcionalmente equivalentes à maioria das enzimas usadas em outras vias metabólicas, como a gliconeogênese e a via da pentose fosfato. No entanto, as enzimas do ciclo de Calvin são encontradas no estroma do cloroplasto e não no citosol celular, separando as reações.

Essas enzimas são ativadas na luz e também por produtos da reação dependente da luz. Essas funções reguladoras impedem que o ciclo de Calvin respire dióxido de carbono. A energia (na forma de ATP) seria desperdiçada na realização dessas reações que não têm produtividade líquida.

Quais fatores influenciam o processo?

Os fatores externos mais importantes envolvidos no desempenho da fotossíntese são:

  • Temperatura: Cada espécie de planta possui uma faixa de temperatura na qual se sente mais confortável. Dentro deste intervalo, a eficiência do processo varia como conseqüência de um aumento na mobilidade das moléculas.
  • Concentração de dióxido de carbono: O desempenho fotossintético aumenta proporcionalmente à concentração de dióxido de carbono no ar sob condições de radiação constante da luz.
  • Concentração de oxigênio: quanto maior a concentração de oxigênio no ar, menor o desempenho fotossintético. Essa variação é devida a processos de fotorrespiração.
  • Intensidade luminosa: quanto maior a intensidade luminosa, maior o desempenho, até exceder certos limites. Uma vez excedidos esses limites, ocorre uma fotooxidação irreversível dos pigmentos fotossintéticos.
  • O tempo de iluminação: existem espécies que têm uma produção fotossintética mais alta quanto maior o número de horas de luz.
  • Escassez de água: na ausência de água no solo e vapor de água no ar, o desempenho fotossintético diminui. Se a planta detectar falta de água, fecha os estômatos para evitar ressecá-la. A contrapartida é que esse sistema de autoproteção impede a entrada de dióxido de carbono. Além disso, o aumento da concentração de oxigênio interno desencadeia a fotorrespiração.
  • A cor da luz: dependendo do cloro da luz e das características das espécies, a conversão fotossintética é diferente.
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Data de publicação: 24 de agosto de 2018
Última revisão: 15 de março de 2020