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Plastos – Fotossíntese e Quimiossíntese

São organóides membranosas exclusivos das células vegetais estando relacionados com armazenamento de nutrientes e a fotossíntese.

Foto por Josefin em Unsplash

Plastos
Fotossíntese e Quimiossíntese

Plastos

Conceito:
São organóides membranosas exclusivos das células vegetais estando relacionados com armazenamento de nutrientes e a fotossíntese.

Classificação:
1- Leucoplastos: plastos despigmentados com função de reserva

amiloplastos – reserva de amido.
oleoplastos – reserva de lipídio.
proteoplastos – reserva de proteína.

2- Cromoplastos: plastos pigmentados que participam da fotossíntese.

xantoplastos – xantofila.
eritroplastos – critrofila.
cloroplastos – clorofila.

Cloroplastos plastos verdes ricos em clorofila são encontrados predominantemente nas células das folhas, apresentando atividade fotossintetizante.

Estrutura:

É nos tilacóides que se localiza a molécula de clorofila

Origem

Proplastos » Leucoplastos
                » Cromoplastos

Do mesmo proplasto podem originar-se cloroplastos ou leucoplastos, dependendo ou não de luminosidade.

Fotossíntese

01- Conceito: Fotossíntese é a síntese de compostos orgânicos (glicose) a partir de CO2 e H2O. Na presença de luz e clorofila, com liberação de oxigênio para o ar atmosférico.

02- Órgão sede da fotossíntese: nos vegetais superiores, o órgão sede da fotossíntese é a folha. Nela encontra-se o parênquima clorofiliano contendo inúmeros cloroplastos.

03- Equação tradicional:

6 CO2 + 6 H2O — luz —> C6H12O6 + 6 O2
                        clorofila

04- Equação Moderna:

6 CO2 + 12 H2O — luz —> C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
                          clorofila

Observação:

Esta equação mostra que, na presença de luz e clorofila, o gás carbônico e a água são convertidos numa hexose, a glicose, havendo liberação de oxigênio. Este último fato é de grande importância para a vida em nosso planeta, pois, através da atividade fotossintética dos organismos clorofilados, são mantidas condições adequadas de O2 para a sobrevivência dos seres vivos.

A análise dessa equação pode nos dar a impressão de que o oxigênio liberado na fotossíntese provém do gás carbônico (CO2). Durante muito tempo, acreditou-se que tal fato fosse verdade. No entanto, há algumas décadas, foram realizadas experimentações em que se fornecia a uma planta água, cujo oxigênio era de massa 18 (O18) em vez de 16 (O16), como o da água comum. Verificou-se que o oxigênio liberado também tinha massa 18 (isótopo 18 do oxigênio). Ao se fornecer o CO2 com o isótopo O18 e a água com o isótopo O16, o oxigênio liberado na fotossíntese era o O16.

Desse resultado concluiu-se que o oxigênio liberado durante a fotossíntese provém da água e não do gás carbônico.

05- Mecanismo da Fotossíntese:

* Etapa Fotoquímica
* Etapa Química

A luz só é necessária à primeira fase da fotossíntese, onde ela é transformada em energia química (Fase clara). As outras reações, como a formação da glicose, se processam independente da luz (Fase escura).

Etapa Fotoquímica:

Local: ocorre ao nível dos “grana” dos cloroplastos. É uma fase extremamente rápida e só ocorre na presença de luz.

Pode ser dividida em três subfases:

* fotofosforilação cíclica
* fotofosforilação acíclica
* fotólise da água

 

1. Fotofosforilação cíclica:

É fotofosforilação porque acrescenta um fosfato ao ADP transformando-o em ATP, usando a energia da luz. É cíclica porque o elétron sai da clorofila e retorna a ela. Isto ocorre em moléculas de clorofila A.

O primeiro passo é absorção da luz pela molécula de clorofila A.

Um elétron da clorofila fica energizado com a energia da luz e este se desprende da molécula de clorofila.

Este elétron é recolhido pela ferridoxina, um composto que funciona como aceptor primário de elétrons, que o transfere para substâncias especiais, os citocromos, que agem como transportadores de elétrons.

Ao passar por essas substâncias este elétron vai descarregando o excesso de energia que possuía, esta será utilizada na transformação do ADP em ATP. Após a liberação de energia, o elétron volta ao seu nível energético anterior e retorna à molécula de clorofila A.

 

2. Fotofosforilação acíclica:

Conta com a participação das clorofilas A e B e um acetor de elétrons NADP, sendo complementada pela fotólise da água.

A luz incide sobre a clorofila B excitando os elétrons que ficam energizados e pulam fora da molécula.

Os elétrons são captados pela plastoquinona (aceptor primário de elétrons). A seguir, os elétrons passam por uma cadeia de citocromos (transportadores de elétrons) liberando energia que é utilizada na produção de ATP

Após a liberação, os elétrons entram na clorofila A.

Os elétrons, novamente excitados pela luz, pulam fora da molécula da clorofila A, sendo captados pela ferridoxina, depois serão liberados e captados pelo NADP, que fica reduzido a NADP

Observe que no processo acima houve produção de ATP. Porém a clorofila B ficou oxidada (com excesso de cargas positivas) enquanto o NADP ficou reduzido (com excesso de cargas negativas). Para completar essa fase, tanto clorofila B quanto o NADP terão que ser equilibrados eletricamente através da fotólise da água.

 

3. Fotólise da água

2 H2O —> 4 H+ + 4 e + O2

Paralelo a estes dois processos anteriores ocorre um terceiro processo, muito importante, chamado fotólise da água (quebra da molécula da água pela ação da luz).

Na fotólise da água ocorre liberação de oxigênio molecular (O2) para atmosfera, além da produção de elétrons e prótons de hidrogênio para a estabilização elétrica da clorofila B e do NADP produzidos na fotofosforilação acíclica.

Fotólise da água:

2 H2O —> 4 H+ + 4 e + O2

4 H + 2 NADP —> 2 NADPH2

4 e + clorofila B —> clorofila B neutralizada

Nota: De acordo com o que foi estudado, podemos concluir que a fase fotoquímica envolve a ocorrência dos seguintes fenômenos:

* Absorção de energia luminosa pelas clorofilas;

* Síntese de ATP;

* Fotólise da água com liberação de O2 para a atmosfera;

* Produção de NADPH2.

Assim essa fase caracteriza-se pela produção de ATP, NADPH2e O2. O O2 é liberado para o meio, enquanto o ATP e o NADPH2 serão utilizados na fase escura da fotossíntese.

Observação: A clorofila “a” absorve bem os comprimentos de onda de 700 nanômetros.

A clorofila “b” absorve bem os comprimentos de onda de 680 nanômetros.

Etapa Química:

A etapa química ocorre no estroma do cloroplasto. É nessa fase que se forma a glicose, pela reação entre gás carbônico do ar e os NADPH2 e os ATPs produzidos na fase clara.

A síntese da glicose ocorre através de várias reações químicas conhecidas como ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin.

É também chamada fase de Blackman, reações de escuro ou fase enzimática (em contraposição à fase luminosa, também chamada de fase fotoquímica).

Nesta fase, o dióxido de carbono (CO2) e a água deverão reagir com um composto previamente existente no interior do cloroplasto – a ribulose difosfato (RDP). Se tal ocorrer, serão formadas moléculas de aldeído fosfoglicérico. E estas originarão a glicose. Mas a reação do CO2 e da água com a RDP exige:

* energia, pois é uma reação endergônica;
* um alto poder redutor sobre o CO2, pois este tem de ser reduzido, para combinar com a RDP.

Quem fornece a energia necessária? O ATP, formado na fase clara. Quem pode reduzir o CO2? O NADPH2 que também foi formado na fase luminosa.

Como se vê, na fase clara da fotossíntese são formados substâncias imprescindíveis para a realização da fase escura.

Se todas as condições forem atendidas, então 6 moléculas de CO2 e 12 NADPH2 de água deverão reagir com 6 moléculas de RDP. Isso vai exigir a atuação do ATP e do NADPH2. Ao final, teremos o aparecimento de 12 moléculas de aldeído fosfoglicérico (composto com 3 carbonos).

Das 12 moléculas dessa triose (aldeído fosfoglicérico), 10 voltarão, por um processo que não vamos ver nessa oportunidade, a restaurar as 6 moléculas de ribose difosfato que haviam sido consumidas. Portanto, não haverá perda de RDP. As outras moléculas da triose combinam-se entre si e formam uma molécula de hexose — a frutose 1-6 difosfato. Logo, a seguir, esse composto passa a arrumar seus átomos em nova disposição e se transforma num isômero — a glicose 1-6 difosfato. Falta, apenas, a glicose 1-6 difosfato se descartar dos radicais fosfato que estão ligados a ela e se constituir em glicose, o produto final da fotossíntese.

A glicose é produzida na fase escura (fase de Blackman), como última etapa da fotossíntese. Uma vez formada, ela acumula, na sua molécula, a energia proveniente da luz. Essa energia(energia química) será liberada e aproveitada pelos seres vivos quando submeterem essa glicose aos processos de oxidação da respiração celular.

Observações finais:
A fase luminosa da fotossíntese ocorre ao nível das lamelas e principalmente dos grana. A fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos.

Visão geral do processo fotossintético

O processo fotossintético pode ser assim esquematizado:

Fotossíntese

Foto: http://djalmanetoeabiologia.blogspot.com/2012/11/fotossintese-como-funciona-e-etapas.html

A Luz e a fotossíntese

A luz solar é uma forma de energia radiante composta por vários comprimentos de onda. Dentre estes, o olho humano só consegue distinguir os compreendidos entre 390 nanômetros e 760 nanômetros, que compõem a luz visível ou luz branca. Essa luz, ao passar por um prisma, decompõe-se em sete cores, como mostra a figura.

Organismos fotossintéticos

Cada cor compreende determinados comprimentos de onda. Os pigmentos fotossintetizantes têm a propriedade de absorver certos comprimentos de onda, refletindo os demais. A cor do pigmento é dada pelo comprimento de cada onda refletida.

Observa-se que as radiações correspondentes à luz azul e vermelha são mais absorvidas, enquanto as radiações verde e amarela são as menos absorvidas. Evidentemente, quanto mais uma radiação é absorvida pela clorofila, mais eficiente é a fotossíntese. Dessa forma, uma planta apresentará maior atividade fotossintetizante quando iluminada com radiações correspondentes à luz azul e vermelha.

 

Quimiossíntese

É a síntese de compostos orgânicos a partir de CO2 + H2O utilizando-se a energia liberada em reações químicas de oxidação.

Ex.: Nitrosomonas

2 NH3 + 3 O2 —> 2 HNO2 + 2 H2O + energia
                                                    CO2 + H2O —>glicídios

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