Fotossíntese: tudo o que você precisa saber!

A fotossíntese é a reação básica para a vida na Terra. Por meio desta, alguns organismos conseguem transformar duas moléculas inorgânicas, CO2 e H2O, em compostos orgânicos. Ademais, analisando-se a reação completa da fotossíntese, podemos perceber que é por meio dela que o oxigênio que respiramos é produzido. Assim, tanto para a produção de moléculas orgânicas complexas quanto para a produção de O2, este processo moldou a evolução das espécies no nosso planeta, e entendendo os seus detalhes, podemos aprimorar a eficiência dos seres vivos que realizam, e, literalmente, produzir mais alimento.

A palavra fotossíntese em si vem de duas palavras gregas, que remetem a “foto” ou “photo”, prefixo utilizado para se referir à luz, e “synthesis”, que significa síntese, ou “união através de”. Desta forma, entendendo a origem da palavra, podemos revelar literalmente o seu significado: junção de substâncias por meio da luz.

A fotossíntese é um processo realizado por bactérias, algas e plantas, e depende diretamente de uma organela denominada de cloroplasto. Dentro do cloroplasto, diversas estruturas moleculares complexas se arranjam para permitir que este processo ocorra corretamente e que o ser vivo consiga sintetizar o alimento.

A luz, por si só, vai ser um importante fator nas reações químicas e bioquímicas que remetem a esse processo que ocorre nos cloroplastos. Assim, a energia inicial utilizada para dar o início nos processos bioquímicos que veremos a seguir vem justamente do excitamento de elétrons em estruturas especializadas para receber os fótons (forma que a luz se comporta como uma partícula). Agora que entendemos sua importância, podemos ver com maiores detalhes como funciona e, posteriormente, como tornar esse processo mais eficiente e menos custoso.

Fases da fotossíntese:

A fotossíntese é dividida em duas fases, ambas as quais ocorrem dentro dos cloroplastos. As fases são nomeadas, atualmente, como “fase fotoquímica” e ”fase bioquímica”, mas é comum encontrar a nomenclatura antiga, de “fase clara” e “fase escura”. Contudo, a nomenclatura antiga não é totalmente correta, uma vez que a primeira fase depende de fato de luz, mas a segunda fase é insensível à mesma, podendo ocorrer tanto no claro como no escuro.

• Fase fotoquímica:

Nesta fase que a clorofila, uma molécula orgânica presente nos cloroplastos, absorve a luz. Vale lembrar que nem toda luz disponível é absorvida: as plantas absorvem com maior eficiência a luz do espectro vermelho e azul, mas são pouco eficientes em utilizar a cor verde. Desta maneira, a evolução selecionou as plantas com folhas verdes, uma vez que, sendo verde, todas as cores, exceto a cor que vemos, são absorvidas. Isso aumenta a eficiência dos processos.

A clorofila, após absorver a luz, dá início às reações bioquímicas iniciais, que tem por objetivo final realizar o processo denominado de fosforilação oxidativa, que é a formação das moléculas de ATP por meio do salto de elétrons por moléculas específicas do cloroplasto.
O ATP é uma molécula energética, e em conjunto com outras moléculas de função semelhante (como o NADPH2), serão os responsáveis por fornecer a energia necessária para a segunda fase da fotossíntese ocorrer.

Contudo, aqui vale um ponto importante: se é necessário um salto de elétrons inicial para que esse processo ocorra, quem repõe esse elétron perdido?

Neste ponto entra a água: a água possui como função, nesse processo, ceder seus elétrons para um complexo de manganês, em um processo conhecido como fotólise da água. Quando a fotólise ocorre, os elétrons são repostos para dar início novamente a todo o processo, e a água é quebrada e forma o gás oxigênio, um subproduto da reação.

• Fase bioquímica

Nesta fase acontece o ciclo de Calvin-Benson, a reação que dá origem ao primeiro carboidrato formado na fotossíntese.

O gás carbônico atmosférico é introduzido no ciclo através da molécula chamada RuBisCO, a qual determina em grande parte a eficiência deste processo inteiro. Quando o gás carbônico entra no ciclo, é adicionado a um composto chamado RuBP, que possui 5 carbonos. Conforme ele reage, forma-se um composto instável de 6 carbonos instável, que é hidrolisado e forma duas moléculas de 3 carbonos cada (3-PGA). Posteriormente, esse composto é reduzido e forma o primeiro carboidrato da reação, o G3P.

 Por conta de formar 3 carbonos como o primeiro composto estável, esse tipo de reação é denominado Fotossíntese C3. A partir deste composto, a planta consegue converter esse primeiro carboidrato em qualquer outro carboidrato necessário para seu ciclo, especialmente na glicose.

Assim, enquanto o ciclo se dá continuidade dentro das plantas, é necessário que seja regenerado o primeiro composto que recebe o CO2, a molécula de 5 carbonos que vimos inicialmente. 

Para isso, vamos verificar a quantidade de cada molécula formada e consumida:

• 3 moléculas de CO2 são necessárias para começar a reação.
• juntando-se com 3 moléculas de RuBP, temos 18 carbonos no total
• 3 carbonos saem do ciclo e vão para o citoplasma para serem utilizados como carboidratos
• 15 carbonos restantes são usados para regenerar os 3 RuBP originais e recomeçar o ciclo.

Para que o ciclo inteiro seja completado, são necessários, no total, 9 moléculas de ATP e 6 NADPH2 . Essas moléculas são produzidas na fase fotoquímica.