Por Kevin Beck, atualizado em 30 de agosto de 2022
James O'Neil/DigitalVision/GettyImages
A fotossíntese é a cascata bioquímica fundamental que alimenta a vida na Terra. Embora apenas um subconjunto de organismos – plantas, algas e cianobactérias – execute este processo, os seus produtos, oxigénio e carbono orgânico, são indispensáveis para todos os outros sistemas vivos.
Visão geral rápida da fotossíntese
Em sua essência, a fotossíntese converte CO atmosférico
2 e água em glicose (C
6 H
12 O
6 ) ao liberar O
2 :
6H
2 O + luz + 6CO
2 → C
6 H
12 O
6 +6O
2 A glicose é então metabolizada pelas células vegetais de maneira análoga às células animais – por meio da respiração celular – para gerar ATP, a moeda energética universal.
Os autotróficos, ou organismos que se alimentam sozinhos, realizam a fotossíntese, enquanto os heterótrofos (animais, fungos, muitas bactérias) devem ingerir carbono orgânico produzido pelos autotróficos.
Que tipo de reação é a fotossíntese?
A fotossíntese é uma reação redox (redução-oxidação) clássica. Os elétrons são transferidos da água para o dióxido de carbono, com a energia luminosa conduzindo o processo:
A redução remove elétrons; a oxidação os adiciona. Neste contexto, a água atua como doadora de elétrons (agente oxidante) e CO
2 é reduzido (atuando como aceptor de elétrons).
Arquitetura Celular da Fotossíntese
A fotossíntese ocorre nos cloroplastos – organelas análogas em estrutura às mitocôndrias. Cada cloroplasto é cercado por uma membrana dupla e contém membranas tilacóides internas agrupadas em pilhas chamadas grana.
A clorofila, o pigmento verde que captura a luz, está incorporada nesses tilacóides. Quando os fótons atingem a clorofila, eles elevam os elétrons a níveis de energia mais elevados, iniciando a cadeia de transporte de elétrons.
Reações dependentes de luz
Na presença de luz, as moléculas de clorofila doam elétrons para uma série de transportadores na membrana do tilacóide. A energia resultante é aproveitada para sintetizar ATP via quimiosmose, enquanto NADP
+
é reduzido a NADPH.
As moléculas de água são divididas para substituir os elétrons perdidos, produzindo O
2 como subproduto:
2H
2 O + luz → O
2 + 4H
+
+ 4e
−
(ΔG° =+317 kJ·mol
−1
)
Reações independentes de luz (Calvin)
O ATP e o NADPH gerados acima fornecem a energia e a potência redutora necessária para fixar o CO
2 em carboidratos:
CO
2 + 4H
+
+ 4e
−
→ CH
2 O + H
2 O (ΔG° =+162 kJ·mol
−1
)
Combinada, a equação fotossintética geral é:
H
2 O + luz + CO
2 → CH
2 O + O
2 (ΔG° =+479 kJ·mol
−1
)
Acoplamento de Energia na Fotossíntese
O acoplamento energético descreve como as plantas usam a energia luminosa absorvida para conduzir processos endergônicos que de outra forma não ocorreriam. Os açúcares resultantes alimentam o ciclo global do carbono e formam a base de todas as cadeias alimentares.
Por que as alterações no subscrito estão incorretas
Alterar subscritos em fórmulas químicas altera completamente a substância - por exemplo, transformar O
2 em O
3 produz ozônio, não oxigênio. O balanceamento preciso preserva a identidade de cada molécula.
Ao manter equações balanceadas, os alunos obtêm uma compreensão mais clara da estequiometria e da energética da fotossíntese.
