FASE LEVE DA FOTOSSÍNTESE: MECANISMO E PRODUTOS - BIOLOGIA - 2025

A fase de luz da fotossíntese é a parte do processo fotossintético que requer a presença de luz. Assim, a luz inicia reações que resultam na transformação de parte da energia luminosa em energia química.

As reações bioquímicas ocorrem nos tilacóides do cloroplasto, onde são encontrados pigmentos fotossintéticos que são excitados pela luz. Estes são clorofila a, clorofila b e carotenóides.

Fase clara e fase escura. Maulucioni, do Wikimedia Commons

Vários elementos são necessários para que as reações dependentes de luz ocorram. Uma fonte de luz dentro do espectro visível é necessária. Da mesma forma, a presença de água é necessária.

O produto final da fase leve da fotossíntese é a formação de ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato). Essas moléculas são utilizadas como fonte de energia para a fixação de CO ₂ na fase escura. Da mesma forma, durante esta fase, o O ₂ é liberado, um produto da quebra da molécula de H ₂ O.

Requisitos

Para que ocorram reações dependentes de luz na fotossíntese, é necessário compreender as propriedades da luz. Da mesma forma, é necessário conhecer a estrutura dos pigmentos envolvidos.

A luz

A luz tem propriedades de onda e partícula. A energia do sol chega à Terra na forma de ondas de diferentes comprimentos, conhecidas como espectro eletromagnético.

Cerca de 40% da luz que atinge o planeta é luz visível. Isso é encontrado em comprimentos de onda entre 380-760 nm. Inclui todas as cores do arco-íris, cada uma com um comprimento de onda característico.

Os comprimentos de onda mais eficientes para a fotossíntese são os do violeta ao azul (380-470 nm) e do vermelho-laranja ao vermelho (650-780 nm).

A luz também possui propriedades de partículas. Essas partículas são chamadas de fótons e estão associadas a um comprimento de onda específico. A energia de cada fóton é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. Quanto mais curto for o comprimento de onda, maior será a energia.

Quando uma molécula absorve um fóton de energia luminosa, um de seus elétrons é energizado. O elétron pode deixar o átomo e ser recebido por uma molécula aceptora. Este processo ocorre na fase leve da fotossíntese.

Pigmentos

Na membrana tilacóide (estrutura do cloroplasto) existem vários pigmentos com a capacidade de absorver a luz visível. Pigmentos diferentes absorvem comprimentos de onda diferentes. Esses pigmentos são clorofila, carotenóides e ficobilinas.

Os carotenóides fornecem as cores amarela e laranja presentes nas plantas. Ficobilinas são encontradas em cianobactérias e algas vermelhas.

A clorofila é considerada o principal pigmento fotossintético. Essa molécula possui uma longa cauda hidrofóbica de hidrocarbonetos, que a mantém presa à membrana tilacóide. Além disso, possui um anel de porfirina que contém um átomo de magnésio. A energia da luz é absorvida neste anel.

Existem diferentes tipos de clorofila. A clorofila a é o pigmento que intervém mais diretamente nas reações à luz. A clorofila b absorve luz em um comprimento de onda diferente e transfere essa energia para a clorofila a.

No cloroplasto, aproximadamente três vezes mais clorofila a é encontrada do que clorofila b.

Mecanismo

- Fotossistemas

As moléculas de clorofila e os outros pigmentos são organizados dentro do tilacóide em unidades fotossintéticas.

Cada unidade fotossintética é composta por 200-300 moléculas de clorofila a, pequenas quantidades de clorofila b, carotenóides e proteínas. Existe uma área chamada centro de reação, que é o local que usa a energia da luz.

Imagem: Fase clara da fotossíntese. Autor: Somepics.

Os outros pigmentos presentes são chamados de complexos de antenas. Eles têm a função de capturar e passar luz para o centro de reação.

Existem dois tipos de unidades fotossintéticas, chamadas fotossistemas. Eles diferem porque seus centros de reação estão associados a proteínas diferentes. Eles causam uma ligeira mudança em seus espectros de absorção.

No fotossistema I, a clorofila a associada ao centro de reação tem um pico de absorção de 700 nm (P ₇₀₀). No fotossistema II, o pico de absorção ocorre em 680 nm (P ₆₈₀).

-Fotólise

Durante este processo, ocorre a quebra da molécula de água. Photosystem II participa. Um fóton de luz atinge a molécula P ₆₈₀ e leva um elétron a um nível de energia mais alto.

Os elétrons excitados são recebidos por uma molécula de feofitina, que é um aceptor intermediário. Posteriormente, eles cruzam a membrana do tilacóide, onde são aceitos por uma molécula de plastoquinona. Os elétrons são finalmente transferidos para o P ₇₀₀ do fotossistema I.

Os elétrons cedidos por P ₆₈₀ são substituídos por outros da água. Uma proteína contendo manganês (proteína Z) é necessária para quebrar a molécula de água.

Quando o H ₂ O é quebrado, dois prótons (H ⁺) e o oxigênio são liberados. É necessário que duas moléculas de água sejam clivadas para que uma molécula de O _{2 seja liberada}.

-Fotofosforilação

Existem dois tipos de fotofosforilação, dependendo da direção do fluxo de elétrons.

Fotofosforilação não cíclica

Tanto o fotossistema I quanto o II estão envolvidos nele. É chamado de não cíclico porque o fluxo de elétrons ocorre em apenas uma direção.

Quando ocorre a excitação das moléculas de clorofila, os elétrons se movem através de uma cadeia de transporte de elétrons.

Ela começa no fotossistema I quando um fóton de luz é absorvido por uma molécula P ₇₀₀. O elétron excitado é transferido para um aceptor primário (Fe-S) contendo ferro e sulfeto.

Em seguida, passa para uma molécula de ferredoxina. Posteriormente, o elétron vai para uma molécula de transporte (FAD). Isso o leva a uma molécula de NADP ⁺ que o reduz a NADPH.

Os elétrons transferidos pelo fotossistema II na fotólise irão substituir aqueles transferidos pelo P ₇₀₀. Isso ocorre por meio de uma cadeia de transporte composta por pigmentos contendo ferro (citocromos). Além disso, as plastocianinas (proteínas que apresentam cobre) estão envolvidas.

Durante esse processo, as moléculas de NADPH e ATP são produzidas. Para a formação do ATP, intervém a enzima ATPsintetase.

Fotofosforilação cíclica

Ocorre apenas no fotossistema I. Quando as moléculas do centro de reação P ₇₀₀ são excitadas, os elétrons são recebidos por uma molécula P ₄₃₀.

Posteriormente, os elétrons são incorporados à cadeia de transporte entre os dois fotossistemas. No processo, são produzidas moléculas de ATP. Ao contrário da fotofosforilação não cíclica, o NADPH não é produzido e o O ₂ não é liberado.

Ao final do processo de transporte de elétrons, eles retornam ao centro de reação do fotossistema I. Por esse motivo, é denominado fotofosforilação cíclica.

Produtos finais

No final da fase de luz, o O ₂ é liberado no meio ambiente como um subproduto da fotólise. Esse oxigênio sai para a atmosfera e é usado na respiração de organismos aeróbios.

Outro produto final da fase leve é ​​o NADPH, uma coenzima (parte de uma enzima não protéica) que participará da fixação do CO ₂ durante o ciclo de Calvin (fase escura da fotossíntese).

O ATP é um nucleotídeo usado para obter a energia necessária exigida nos processos metabólicos dos seres vivos. Isso é consumido na síntese de glicose.

Referências

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