A fotossíntese inclui a fixação do dióxido de carbono atmosférico, usado na síntese de hidratos de carbono, resultando na libertação de oxigénio.
A compreensão do processo fotossintético teve por base vários estudos. Entre os vários investigadores, destacam-se:
- Joseph Priestley - em 1771 observou que, ao colocar uma vela num frasco selado, a chama apagava-se antes de a cera ser consumida. Repetindo a experiência, mas colocando no interior do frasco uma planta, verificou a formação de uma substância - o oxigénio - que permitia que a vela ardesse até ao fim.
- Jan Ingenhousz - deu continuidade às experiências de Priestley, observando que a substância responsável pela combustão completa da vela só se formava quando a planta era exposta à luz e que apenas as partes verdes eram capazes de a produzir.
- Jean Senebier - demonstrou, em 1796, que o dióxido de carbono era responsável pela extinção da chama da vela encerrada no frasco e que as plantas fixavam esta molécula durante a fotossíntese.
- Theodore de Saussure - os seus trabalhos mostraram que o dióxido de carbono fixado pelas plantas não era o único responsável pelo seu crescimento. Sugeriu que o aumento de massa se devia também à incorporação de água.
Apenas em 1845 foi estabelecido que a energia solar é armazenada sob a forma de energia química nos produtos resultantes do processo fotossintético.
A fotossíntese pode ser compreendida como um processo físico-químico, traduzido pela seguinte equação geral:
A energia luminosa utilizada na fotossíntese é captada através de pigmentos fotossintéticos - clorofilas (a, b, c e d), carotenóides e ficobilinas (ficoeritrina e ficocianina). Os diferentes tipos de pigmentos fotossintéticos possuem estruturas diversas, permitindo que cada um seja capaz de captar radiações de vários comprimentos de onda.
A faixa do espectro electromagnético correspondente à luz visível - que inclui radiações com comprimentos de onda que vão desde o violeta, com cerca de 380 nm, ao vermelho, com 700 nm - é designada radiação fotossinteticamente activa. As radiações mais eficientes para a fotossíntese são absorvidas pelos pigmentos nas faixas vermelho-alaranjada e azul-violeta do espectro electromagnético.
Os seres autotróficos fotossintéticos possuem um ou mais pigmentos fotossintéticos. Nas plantas superiores, os principais pigmentos fotossintéticos são as clorofilas (a e b) e os carotenóides: as clorofilas são responsáveis pela cor verde característica das plantas, enquanto que os carotenóides, também chamados pigmentos acessórios, são amarelados ou alaranjados.
Nas plantas a fotossíntese ocorre ao nível dos cloroplastos: é na membrana dos tilacóides destes organelos que se localizam as clorofilas.
O processo fotossintético compreende duas fases: a fase fotoquímica (luminosa), dependente da luz, e a fase química (obscura), não dependente da luz.
A fase fotoquímica ocorre nos tilacóides. Nesta etapa têm lugar reacções fotoquímicas importantes:
- fotólise da água - dissociação da molécula de água em oxigénio e hidrogénio, na presença da luz; a água funciona como o dador primário de electrões;
- oxidação da clorofila a - ao ser excitada pela luz, a clorofila a emite electrões, ficando na forma reduzida;
- fluxo de electrões - percurso seguido pelos electrões ao longo de cadeias de transportadores, onde ocorrem transferências energéticas que permitem a fotofosforilação do ADP em ATP;
. redução do NADP+ - os electrões reduzem o NADP+ (aceitador final de electrões) a NAPH.
Para que a fase fotoquímica ocorra é necessária a presença de luz, água, ADP+Pi e NADP+. Os produtos finais são O2, ATP, NADPH e H+.
A fase química, também denominada ciclo de Calvin ou ciclo fotossintético redutor do carbono, ocorre no estroma e compreende um conjunto de reacções que não dependem da luz.
Ali, o dióxido de carbono é fixado, combinando-se com a ribulose difosfato (RuDP). Os electrões do NADPH e o ATP, produzidos na fase fotoquímica, são utilizados na produção do aldeído fosfoglicérido (PGAL), que pode seguir duas vias - intervir na regeneração da ribulose difosfato ou ser usado na síntese da glicose.
A fase não dependente da luz requer a presença de ATP, NADPH e CO2. Os produtos finais desta fase são glicose, ADP+Pi, NADP+ e RuDP.
A fotossíntese pode ser influenciada por vários factores, internos e externos. Os factores internos podem ser, por exemplo, a estrutura dos cloroplastos e das folhas, o teor de pigmentos fotossintéticos, a quantidade de produtos fotossintéticos acumulada nos cloroplastos, a concentração de enzimas e de nutrientes. Exemplos de factores externos que interferem com o processo fotossintético são a luz, a temperatura, a salinidade, o grau de hidratação e a pressão parcial de CO2.
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