Fotossíntese: Conversão de Luz em Energia

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FOTOSSÍNTESE – FOTO (LUZ) + SÍNTESE (PRODUÇÃO)
A fotossíntese pode ser definida como a conversão de energia luminosa em energia química. Para isso, os
organismos fotossintetizantes utilizam energia solar, água e moléculas de gás carbônico do ambiente,
produzindo então matéria orgânica (glicose) e gerando como resíduo o gás oxigênio, que é extremamente
importante para todos os organismos aeróbios.
Equação balanceada do processo de fotossíntese.
A fotossíntese ocorre nos cloroplastos, mais especificadamente nos tilacoides e no estroma dessa organela.
Esse processo metabólico pode ser dividido em tuas etapas: a etapa fotoquímica (fase clara) e a etapa química
(fase escura). 
ETAPA FOTOQUÍMICA 
(FASE CLARA OU ETAPA LUMINOSA)
A etapa fotoquímica, ocorre na membrana plasmática dos tilacoides do cloroplasto, e como o próprio nome já
diz, é a etapa que necessita diretamente da presença de luz. Nesta etapa ocorre a fotólise da água (quebra da
molécula de água através da energia luminosa) e a fotofosforilação (adição de fosfato através da energia
luminosa). 
Basicamente a fotofosforilação consiste na captação de energia luminosa por moléculas de clorofilas e
carotenoides presentes nos fotossistemas com a finalidade de produzir energia, ATP. Existem dois tipos de
fotossistemas, o fotossistema I, também chamado de P700 e o fotossistema II, também chamado de P680 (os
nomes dos fotossistemas se referem a capacidade máxima do espectro de luz que pode ser captado pelos
fotossistemas). 
Em cada fotossistema existe o que chamamos de “complexo antena”. Nesse complexo existem muitas
clorofilas e carotenoides que captam os fótons de energia luminosa proveniente da luz solar. Esses fótons
energizam os elétrons presentes nas clorofilas, que se deslocam para o centro de reação desse complexo
antena, de onde são captados por compostos intermediários, dentre eles o citocromo (molécula aceptora de
elétrons). Todo esse processo de captação de energia luminosa e excitação de elétrons tem início através do
FSII (fotossistema II).
Toda vez que os citocromos ficam negativamente carregados, ou seja, quando elétrons (que tem carga negativa
– e-) passam por eles, cargas positivas (prótons de hidrogênio - H+) acabam sendo atraídas, sendo bombeadas
do estroma do cloroplasto para dentro do lúmen do tilacoide, onde se acumulam. 
O acúmulo de prótons de hidrogênio causa uma diferença de concentração entre o lúmen do tilacoide e o
estroma do cloroplasto. Essa diferença de concentração, obriga esses prótons a voltarem para o estroma. O
caminho de volta é feito através da ATP sintase (bomba de ATP). 
Cada vez que prótons de hidrogênio passam pela ATP sintase, fornecem energia necessária para fosforilar um
ATP (ADP + Pi – adição de fósforo inorgânico).
Esse processo se repete por toda a sequência de transportadores de elétrons, até que cheguem ao FSI
(fotossistema I). Do FSI os elétrons podem seguir por dois caminhos distintos: seguir adiante e serem captados
pela enzima NADP redutase (fotofosforilação acíclica) ou voltar para o citocromo (fotofosforilação cíclica).
FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA
Na fotofosforilação acíclica a enzima NADP redutase recebe os elétrons carregados pelos citocromos e reduz
(carrega negativamente) a molécula de NADP (que é um transportador de elétrons) para NADPH,
transportando consigo 2 elétrons. Chamamos esse processo de fotofosforilação acíclica pois o elétron sai do
FSII e termina transportado pelo NADPH em direção a etapa química da fotossíntese, ou seja, início e fim
diferentes.
Como o FSII perde elétrons para o FSI, o saldo de elétrons fica negativo, devendo esse ser reposto para que o
processo de fotossíntese não pare. É aí que entra a água. A reposição desses elétrons que saem do FSII é feita
através da fotólise de moléculas de água, como você pode observar na imagem acima.
A fotólise da água é a quebra da molécula de água através da luz, liberando gás oxigênio, prótons de
hidrogênio e os elétrons que retornam ao FSII. 
O oxigênio liberado na fotólise da água vai para o ambiente. Diferentemente do que sempre pensamos, o
oxigênio que respiramos não vem do gás carbônico que a planta capta do ambiente e sim da quebra de
moléculas de água.
FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
Na fotofosforilação cíclica os elétrons que chegam ao FSI voltam para o citocromo, cedendo energia para que
mais prótons de hidrogênio sejam transportados para o lúmen do tilacoide. Esse tipo de fotofosforilação é
importante pois fornece uma concentração maior de prótons de hidrogênio e consequentemente uma produção
maior de ATP, necessário na etapa química da fotossíntese.
ETAPA QUÍMICA (FASE DE ESCURO)
A etapa química da fotossíntese ocorre no estroma do cloroplasto. É nesta etapa que ocorre a captação do CO 2
atmosférico e a conversão desse em glicose. Apesar de ser chamada de “fase de escuro”, a etapa química não
ocorre somente a noite, e sim concomitantemente com a fase clara da fotossíntese. 
Para que a etapa química ocorra são necessários os compostos produzidos na etapa fotoquímica da fotossíntese
(NADPH e ATP), são eles que serão utilizados para fixar o CO2 atmosférico por meio da enzima rubisco e a
partir desse carbono fixado, produzir compostos importantes como o PGAL (fosfogliceraldeído) que formarão
a glicose ou outros glicídios ao fim do processo.
O processo de organificação desse carbono captado da atmosfera, passa por um ciclo de reações de
carboxilação (adição de carbono), redução (adição de hidrogênios) e regeneração (adição de ATP) chamado
Ciclo de Calvin-Benson.
Antes de iniciarmos o passo a passo das reações do ciclo de Calvin-Benson, é muito importante destacar que
ele está representado em duplicidade na imagem acima, ou seja, as quantidades de cada molécula representam
duas voltas completas do ciclo. A cada volta que o ciclo dá são incorporados 3 moléculas de CO2 para formar
1 molécula de PGAL (com 3 carbonos). Lembre-se que esse PGAL dará origem a glicose (molécula com 6
carbonos), logo, são necessários 2 moléculas de PGAL e portanto duas voltas no ciclo para que a glicose possa
ser formada.
O ciclo se inicia com a incorporação de 6 moléculas de carbono atmosférico (CO2) a 6 moléculas de um
composto chamado ribulose 1-5 bifosfato (RuBP) sob ação da enzima Rubisco. 
Após a incorporação do carbono, são formados 12 moléculas de PGA (ácido fosfoglicérico). A formação
dessas moléculas da origem a etapa de redução do ciclo, onde são incorporados ao PGA fosfatos energéticos
através da entrada de 12 ATPs, e hidrogênios através da entrada de 12 NADPH, provenientes da etapa
fotoquímica da fotossíntese. 
Quando as moléculas de NADPH entram nas reações do ciclo, eles retiram 1 fosfato energético de cada
molécula de PGA. Esse fosfato energético volta para a etapa fotoquímica da fotossíntese.
Essa incorporação de energia e hidrogênios resulta na produção de 12 moléculas de um composto orgânico
chamado de PGAL (fosfogliceraldeído). 
Desses 12 PGAL formados, apenas 2 servirão para formar glicose e a partir dela outros tipos de glicídios,
como amido por exemplo. As outras 10 moléculas restantes passam para a fase seguinte do ciclo chamada de
regeneração. Nesta fase serão incorporadas mais moléculas de ATP com o objetivo de regenerar a RuBP,
reiniciando o ciclo.
Note que são necessárias muito mais moléculas de ATP do que NADPH, motivo pelo qual a fotofosforilação
cíclica se repete muito mais vezes do que a fotofosforilação acíclica durante a fase clara da fotossíntese.