Por Jacob Stutsman — Atualizado em 24 de março de 2022

A fotossíntese e a respiração celular são imagens espelhadas químicas. Na Terra primitiva, os organismos fotossintéticos usavam CO₂ e liberavam O₂. Hoje, plantas, algas e cianobactérias ainda realizam esse processo, enquanto animais e outros eucariotos dependem da respiração celular.

Organelas celulares envolvidas

Plantas e animais são eucariontes e contêm organelas especializadas. Na fotossíntese, as membranas tilacóides dos cloroplastos abrigam a cadeia de transporte de elétrons que gera glicose. Na respiração celular, as mitocôndrias – muitas vezes chamadas de usina de energia da célula – comandam a cadeia de transporte de elétrons que produz ATP.

Os procariontes não possuem organelas complexas; alguns usam caminhos simplificados ou dependem da mesma cadeia central de transporte de elétrons. Esta discussão centra-se nas células eucarióticas, onde as organelas são bem definidas.

Cadeia de transporte de elétrons:tempo e propósito

Na fotossíntese, a cadeia de transporte de elétrons inicia o processo, utilizando a energia luminosa para excitar a clorofila e liberar elétrons. Na respiração celular, a cadeia opera após a quebra da glicose, recebendo elétrons do NADPH e FADH₂.

Ambos os sistemas aproveitam o fluxo de elétrons para bombear prótons através das membranas, criando um gradiente de prótons que impulsiona a síntese de ATP. Os principais produtos diferem:a fotossíntese produz glicose, enquanto a respiração produz ATP.

Principais etapas de cada processo

Fotossíntese :

• A energia luminosa excita os elétrons da clorofila.
• A água é dividida, fornecendo elétrons, íons de hidrogênio e liberando O₂.
• Os elétrons viajam pela cadeia do tilacóide, bombeando prótons para o lúmen do tilacóide.
• O gradiente de prótons alimenta a ATP sintase, produzindo ATP; NADP⁺ é reduzido a NADPH.
• ATP e NADPH conduzem o ciclo de Calvin para sintetizar glicose.

Respiração Celular :

• A glicose é metabolizada para produzir NADPH e FADH₂.
• Esses transportadores doam elétrons para a cadeia mitocondrial de transporte de elétrons.
• O bombeamento de prótons cria um gradiente através da membrana mitocondrial interna.
• A ATP sintase usa o gradiente para gerar ATP.
• Os elétrons acabam reduzindo o O₂, formando água.

Inter-relação:o reverso do processo

A etapa final da respiração – redução de oxigênio – reflete a etapa inicial de divisão da água da fotossíntese. Compreender esta simetria ajuda a explicar porque é que as plantas libertam oxigénio e porque é que as células convertem oxigénio em água.

Em resumo, a fotossíntese e a respiração celular são processos complementares que juntos sustentam a vida na Terra, convertendo a energia luminosa em energia química e vice-versa.