A conversão da energia solar em energia química é um processo físico-químico realizado por seres autótrofos e clorofilados, denominado fotossíntese. A organela responsável por esse processo são os cloroplastos, que são constituídos de pigmentos fotossintéticos, representado principalmente pela clorofila (há também pigmentos acessórios como carotenoides e ficobilinas), que ficam imersos na membrana dos tilacóides, formando o complexo-antena, responsáveis por captar a energia luminosa.
Esquema geral da fotossíntese (Foto: Colégio Qi)
Esquema geral da fotossíntese (Foto: Colégio Qi)
Na presença de luz e clorofila, o gás carbônico e a água são convertidos em glicose, havendo liberação de oxigênio. O oxigênio, na atmosfera, proveniente da quebra da água, é de extrema importância para a manutenção da sobrevivência dos seres vivos aeróbios no planeta. Durante a respiração, a planta consome oxigênio e libera gás carbônico no ambiente. Entretanto, em condições normais, a taxa de fotossíntese é maior que a respiração, podendo equivaler-se, denominado ponto de compensação fótico, onde a velocidade de fotossíntese e respiração é igual. A fotossíntese ocorre em duas etapas: a fase fotoquímica ou fase clara e a fase química ou fase escura.
Fotossíntese - metabolismo energético (Foto: Colégio Qi)
Fotossíntese - metabolismo energético (Foto: Colégio Qi)
Esquema da fotossíntese que ocorrem nos cloroplastos. (A) FASE CLARA: 1- O fotossistema II usa a luz para oxidar moléculas de água, produzindo elétrons, H^+^+ e O_2_2.; 2- A molécula de clorofila no fotossistema II absorve o máximo de luz a 680nm, tornando-se clorofila de alta energia; 3- A energia do fluxo de elétrons da cadeia transportadora de elétrons é captada para a síntese de ATP; 4- A molécula de clorofila no fotossistema I absorve o máximo de luz a 700nm, tornando-se clorofila de alta energia; 5,6- O fotossistema reduz um agente oxidante (ferredoxina) que, por sua vez, reduz NADP^+^+ a NADPH + H^+^+; 7- A energia do fluxo de elétrons na cadeia redox é captada para a síntese de ATP; 8- No final da cadeia redox, o último transportador de elétrons reduzido transfere elétrons para a clorofila, permitindo que as reações iniciem novamente. (B) FASE ESCURA: 1- O CO_2_2 combina-se com seu aceptor, a enzima RuBisCO, transformando a ribose 1,5 bifosfato em 2,3 fosfoglicerato; 2- O 2,3 fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeído 3-fosfato numa reação de duas etapas, exigindo ATP e NADPH + H^+^+; 3- Uma parte do gliceraldeído 3-fosfato é usado para formar os açúcares (a saída do ciclo) e a outra parte, é processada em reações para regenerar a enzima RuBisCO. (PQ- Plastoquinona, Cyt- Citocromo, PC- Plastocianina, Fd- Ferrodoxina).
FASES DA FOTOSSÍNTESE
Fase fotoquímica ou fase clara (Figura A e B)
Essa etapa ocorre nos tilacóides dos cloroplastos e há necessidade de energia luminosa, que são absorvidas pelos pigmentos da antena. Ao absorver um fóton, a clorofila passa de um estado básico (energia mais baixa) para um estado excitado (energia mais alta) que atua como um agente redutor de outras moléculas, estabelecendo um fluxo de elétrons, passando por transportadores, como ocorre nas mitocôndrias.
Os pigmentos da antena formam complexos com proteínas, denominados fotossistemas I e II. O fotossistema I absorve fótons emitindo elétrons de P680, reduzindo NADP em NADPH^+^+ H^+^+ e fosforilando ADP em ATP. O fotossistema II absorve fótons emitindo elétrons de P680, oxidando a água (fotólise) e produzindo elétrons, prótons (H^+^+) e O_2_2. Dessa forma, a partir da energia do sol, formam-se ATP e NADH.
Na fase clara, encontram-se dois sistemas de fluxo de elétrons, o fluxo não cíclico e cíclico.
FLUXO NÃO CÍCLICOFLUXO CÍCLICO
Utiliza o fotossistema I e IIUtiliza o fotossistema I
Produz NADPH + H+, O2 e ATPProduz NADPH + H+ e ATP
Fase química ou fase escura (Figura B)
Essa etapa ocorre no estroma dos cloroplastos e não há necessidade direta da luz. É dependente de substâncias produzidas na etapa fotoquímica, o ATP e o NADPH, que são utilizados na redução dos átomos de carbono do CO_2_2, incorporando-os em moléculas orgânicas, os carboidratos, onde o ATP fornece a energia, o NADPH os hidrogênios e o CO_2_2, o carbono e oxigênio. Os átomos de carbono são incorporados em uma sequencia cíclica de reações, denominado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin.
