CLOROPLASTOS E FOTOSSÍNTESE
Cloroplastos – Plastos ou plastídeos com pigmentos coloridos
(cromoplastos), sendo o pigmento predominante a clorofila,
responsável pela absorção de energia luminosa.
Nos vegetais superiores encontram-se principalmente
nas folhas. É uma organela com membrana dupla, com
invaginações na parede interna formando vesículas achatadas
e paralelas, as lamelas, e pequenas vesículas, os tilacoides,
que empilhados constituem o granum ou grana. Existe um
material de preenchimento, o estroma, semelhante ao
hialoplasma.
Fotossíntese – A fotossíntese é um processo de conversão de energia solar em energia química armazenada em
alimentos orgânicos. Por esse processo, todos os dias as plantas fotossintetizantes (além de algas, cianobactérias e
certas bactérias) absorvem luz do Sol, utilizando substâncias simples do meio, como gás carbônico e água, produzem
a matéria orgânica que serve como reservatório de energia e liberam, como subproduto, oxigênio para o ar.
As plantas retiram o gás carbônico do ar e a água, de
modo geral, é retirada do solo pelas raízes. Para absorver a
luz do Sol, todas as plantas fotossintetizantes, sem exceção,
precisam possuir o pigmento clorofila, de cor verde, que
funciona como uma verdadeira “antena” captadora de energia
solar. Mesmo nas plantas cuja cor não é verde, há
considerável quantidade de clorofila. É que outros pigmentos,
de diferentes colorações, por estarem presentes em maiores
quantidades, mascaram a cor verde da clorofila.
O armazenamento de substâncias orgânicas é muito
importante para a planta, principalmente em ocasiões em que
ela não pode fazer fotossíntese. Assim, a reserva energética
contida na matéria orgânica por ela produzida é vital para sua
sobrevivência. Por outro lado, a produção de matéria
orgânica na fotossíntese é fundamental para os demais seres
vivos que, direta ou indiretamente, dependem das plantas
para sobreviver. Ao fazerem fotossíntese, as plantas
renovam continuamente os estoques de gás oxigênio
necessários para a respiração aeróbia das próprias plantas e
da maioria dos demais seres vivos do paneta.
Equação da fotossíntese
luz
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2
clorofila
Origem do oxigênio liberado na fotossíntese – O oxigênio liberado provém da molécula de água e não do gás
18
16
carbônico como se acreditava antes. Marcou-se com O (isótopo do O), a molécula de água e o oxigênio liberado
18
no processo fotossintético foi o O, comprovando a origem do oxigênio proveniente da água.
Pigmentos fotossintetizantes
Os pigmentos são substâncias que absorvem luz. A cor de um pigmento depende das faixas do espectro da
luz visível que ele absorve ou reflete.
O perfil de absorção de luz de uma substância é chamado de espectro de absorção.
Além das clorofilas, os carotenoides são pigmentos que absorvem luz em comprimentos de onda diferentes da
clorofila. Esses pigmentos transferem energia luminosa para a clorofila.
As clorofilas “a“ e “b” apresentam espectros diferentes da absorção de luz, sendo a absorção maior nas faixas
do violeta-azul e alaranjado-vermelho e menor na faixa do verde.
A fotossíntese apresenta duas séries de reações: as de claro (fotoquímica) e as reações de escuro (química).
Reações de claro ou fase fotoquímica – ocorrem nas lamelas e nos grana.
A - fotólise da água – a molécula de água é “quebrada” sob ação da luz liberando o oxigênio. O NADP capta os
hidrogênios e transforma-se em NADPH2.
B - fotofosforilação – moléculas de ADP+P recarregam-se a ATP, sob a ação da luz. A fotofosforilação pode ser cíclica
e acíclica:
-cíclica – quando a molécula de clorofila
recebe luz, um de seus elétrons pula para um
nível energético mais elevado; esse elétron é
removido por um aceptor, e desce para níveis
energéticos menores, sendo capturado por
aceptores intermediários antes de retornar à
clorofila. Nessa descida, a energia perdida
pelo elétron é capturada, resultando na
produção de ATP.
-acíclica – o fotossistema II quando iluminado, libera elétrons ricos em energia que são capturados e transportados
por aceptores, produzindo aciclicamente ATP. Elétrons provenientes da molécula de água na fotólise regeneram o
fotossistema II. O fotossistema I, por sua vez, quando iluminado, cede elétrons ricos em energia ao NADP, que
+
juntamente aos íons H da molécula de água se transforma em NADPH2. Elétrons provenientes do fotossistema II
regeneram o fotossistema I.
Fotossistemas – unidades funcionais presentes nas membranas dos tilacoides, constituídas por moléculas de
pigmentos associadas entre si. Nesses fotossistemas existem dois tipos de clorofila, a e b e carotenoides. Existem
dois fotossistemas:
I – absorve comprimentos de onda mais longos; este fotossistema não é responsável pela liberação de oxigênio.
II – absorve comprimentos de onda mais curtos; este fotossistema é o responsável pela liberação de oxigênio.
Reações de escuro ou fase química – ocorrem no estroma.
Os produtos provenientes da fase fotoquímica (NADPH2 e ATP) são indispensáveis para a transformação do
gás carbônico em glicose. Nas reações de escuro o gás carbônico é reduzido (CH 2O) pelo NADPH2, que cede seus
hidrogênios, e pelo ATP, que transfere sua energia reação.
Melvin Calvin descobriu vários compostos intermediários da fase de escuro, também chamada de ciclo de
Calvin ou ciclo das pentoses, pois o CO 2 reage inicialmente com um composto com 5 carbonos a ribulose difosfato
(RDP), que funciona como um “suporte” para a incorporação do CO 2 (processo semelhante ocorre no ciclo de Krebs
durante a respiração celular quando a cadeia de carbono se liga temporariamente a molécula de 4 carbonos,
permitindo a quebra gradual das ligações).
O CO2 liga-se à molécula de RDP e forma um composto de 6 carbonos, que se quebra em 2 moléculas de 3
carbonos chamada de ácido fosfoglicérico (PGA), este é reduzido a aldeído fosfoglicérico (PGAL) usando o ATP e o
NADPH2 produzidos na fase de claro.
No final do ciclo o RDP é regenerado e tem-se um saldo de aldeído fosfoglicérico, que é o primeiro glicídio
produzido na fotossíntese.
Repetindo-se o ciclo temos duas moléculas de aldeído fosfoglicérico que formarão uma molécula de glicose.
Comparação entre a respiração celular e a fotossíntese
A fotossíntese é um processo inverso ao da respiração celular. Na fotossíntese átomos de hidrogênio e água
são adicionados a compostos de carbono (obtidos a partir do CO2), produzindo glicose.
Já na respiração celular a molécula de glicose é “quebrada” gradativamente através de oxidações sucessivas.
Ocorre à retirada de átomos de hidrogênio através de desidrogenações que finalmente serão transportados até o
oxigênio formando a molécula de água.
Enquanto a fotossíntese produz matéria orgânica e oxigênio que serão consumidos na respiração aeróbica; a
respiração celular produz gás carbônico e água que serão usados na fotossíntese. Assim, há um equilíbrio entre os
dois processos na natureza.
Adaptado de:
Linhares S. e Gewandsnajder F. Biologia Hoje vol. 1, 1998, ed. Ática.
Uzunian A e Birner, E. Biologia 1 vol 1, 2006, ed. Harbra.
COC Sistema de Ensino, ed. COC.