Como funciona a respiração das plantas e a fotossíntese?

A respiração das plantas envolve processos de quebra e transformação de moléculas, produzidas durante a fotossíntese, para gerar energia para seu desenvolvimento. Essas moléculas podem ser açúcares como a glicose, a sacarose e a frutose e, após várias etapas de transformação, temos, como produto final, água, gás carbônico e energia livre na forma de ATP, que pode ser utilizada em outros processos metabólicos.

Aquela clássica equação que vemos durante as aulas de biologia do ensino médio explica o processo de respiração:

 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Energia
Glicose + Oxigênio → Gás Carbônico + Água + Energia

Uma molécula de glicose, juntamente com 6 moléculas de oxigênio, consegue formar 6 moléculas de gás carbônico, 6 moléculas de água e energia livre, que será utilizada em outros processos bioquímicos¹ e desenvolvimento de novas estruturas como folhas, flores, frutos e sementes. 

A sacarose é a principal molécula utilizada neste processo, porém, não é a única. Proteínas e gorduras também podem ser degradadas para gerar energia, a diferença é que os compostos intermediários gerados são diferentes e, portanto, necessitam de outras etapas para conseguirem entrar no ciclo de degradação.

Este processo ocorre nas mitocôndrias² das células e é considerado aeróbico, já que a quebra da glicose envolve o oxigênio.  Também é possível ocorrer respiração na ausência do oxigênio, sendo considerado então anaeróbico. 

A fotossíntese, termo que significa “síntese utilizando a luz”, é geralmente definida como o processo pelo qual um organismo consegue obter seu alimento. Esse processo é realizado graças à energia solar, que é capturada e transformada em energia química, e ocorre em tecidos ricos em cloroplastos, sendo um dos tecidos mais ativos o parênquima clorofiliano encontrado nas folhas.

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Tópicos deste artigo

→ Etapas da fotossíntese

Nas plantas, a fotossíntese acontece nos cloroplastos e caracteriza-se pelas diversas reações químicas observadas. Essas reações podem ser agrupadas em dois processos principais.

• Reações luminosas: ocorrem na membrana do tilacoide (sistemas de membranas internas do cloroplasto).

• Reações de fixação de carbono: ocorrem no estroma do cloroplasto (fluido denso no interior da organela).

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→ Fotossistemas

Antes de entender cada reação que ocorre na fotossíntese, devemos conhecer o local em que algumas dessas reações acontecem. As reações luminosas acontecem, por exemplo, na membrana do tilacoide, mais precisamente nos chamados fotossistemas.

Os fotossistemas são unidades nos cloroplastos em que estão inseridas as clorofilas a e b e os carotenoides. Nesses fotossistemas, é possível perceber duas porções denominadas de complexo antena e centro de reação. No complexo antena são encontradas moléculas de pigmento que captam a energia luminosa e as leva para o centro de reação, um local rico em proteínas e clorofila.

No processo de fotossíntese, é possível verificar a presença de dois fotossistemas ligados por uma cadeia transportadora de elétrons: o fotossistema I e o fotossistema II. O fotossistema I absorve luz com comprimentos de onda de 700 nm ou mais, enquanto o fotossistema II absorve comprimentos de onda de 680 nm ou menos. Vale destacar que a denominação de fotossistema I e II foi dada na ordem de suas descobertas.

→ Reações luminosas

Nas reações luminosas, inicialmente a energia luminosa entra no fotossistema II, onde é aprisionada e levada até as moléculas de clorofila P680 do centro de reação. Essa molécula de clorofila é excitada, seus elétrons são energizados e transportados da clorofila em direção a um receptor de elétrons. A cada elétron transferido, ocorre a substituição desse por um elétron proveniente do processo de fotólise da água.

Pares de elétrons saem do fotossistema I por uma cadeia transportadora de elétrons, impulsionando a produção de ATP (grande fonte de energia química) pelo processo conhecido como fotofosforilação. A energia absorvida pelo fotossistema I é transferida para moléculas de clorofila P700 do centro de reação. Os elétrons energizados são capturados pela molécula da coenzima NADP+ e são substituídos na clorofila pelos elétrons provenientes do fotossistema II. A energia formada nesses processos é guardada em moléculas de NADPH e ATP.

Leia também: O que é ATP?

Mapa Mental: Fotossíntese

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→ Fixação do carbono

Nas reações de fixação do carbono, o NADPH e o ATP produzidos anteriormente nas reações luminosas são usados para reduzir o dióxido de carbono a carbônico orgânico. Nessa etapa, ocorre uma série de reações denominadas ciclo de Calvin. Nesse ciclo, três moléculas de CO2 combinam-se com um composto denominado ribulose-1,5-bifosfato (RuBP), formando um composto intermediário instável que se quebra produzindo seis moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA).

As moléculas de PGA são então reduzidas a seis moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (PGAL). Cinco moléculas de PGAL rearranjam-se e formam três moléculas de RuBP. O ganho do ciclo de Calvin então é de uma molécula de PGAL, a qual servirá para a produção de sacarose e amido.

→ Equação da fotossíntese

A equação balanceada para a fotossíntese pode ser descrita da seguinte forma:

É importante destacar que, geralmente, observa-se na equação da fotossíntese a formação da glicose como carboidrato produzido. Entretanto, no processo de fotossíntese, os primeiros carboidratos produzidos são os açúcares constituídos por apenas três carbonos.

→ Importância da fotossíntese para o ecossistema

A fotossíntese é, sem dúvida, essencial para os ecossistemas, sendo responsável, por exemplo, pelo fornecimento de oxigênio, o qual é utilizado por grande parte dos seres vivos para processos de obtenção de energia (respiração celular). Não podemos esquecer-nos ainda de que os organismos fotossintetizantes fazem parte do primeiro nível trófico das cadeias e teias alimentares, sendo eles, portanto, a base na cadeia trófica.

Na fotossíntese, as plantas e outros organismos fotossintetizantes conseguem converter a energia solar em energia química. Ao ser consumida, a energia acumulada pelos produtores passa para o próximo nível trófico. Desse modo, podemos concluir que, para um ecossistema funcionar adequadamente, esse depende da captura de energia solar e sua conversão para a biomassa dos organismos fotossintetizantes.

Leia também: Cadeia e teia alimentar

→ Fotossíntese e quimiossíntese

A fotossíntese e a quimiossíntese são dois processos realizados por organismos autotróficos. A quimiossíntese destaca-se por ser um processo em que a energia solar não é necessária, sendo esse um processo realizado por muitos organismos que vivem em ambientes extremos, como fontes hidrotermais nos abismos oceânicos. Na quimiossíntese, ocorre a síntese de moléculas orgânicas utilizando-se a energia química proveniente de compostos inorgânicos. Na fotossíntese, por sua vez, observa-se um processo em que compostos orgânicos são formados utilizando-se a energia luminosa absorvida por pigmentos especiais.

→ Resumo da fotossíntese

• A fotossíntese é um processo em que a energia solar é capturada e utilizada na produção de moléculas orgânicas.

• A fotossíntese acontece nos cloroplastos.

• Clorofila e carotenoides estão arranjados nos tilacoides dos cloroplastos, em unidades chamadas de fotossistemas.

  Como funciona a respiração das plantas é a fotossíntese?

  Relação entre respiração e fotossíntese Para a sobrevivência da planta, outro processo é fundamental: a fotossíntese. Nesse sentido, um fenômeno depende do outro. Ambos estão diretamente conectados, pois a respiração celular é responsável por gerar gás carbônico, essencial para a fotossíntese.

  Como funciona o processo de respiração das plantas?

  Durante a respiração, energia livre é liberada e parte é incorporada em forma de ATP, uma fonte de energia que pode ser prontamente utilizada na manutenção e no crescimento da planta.

  Como ocorre o processo de fotossíntese das plantas?

  É durante a fotossíntese que ocorre uma série de reações químicas que transformam, através da energia solar, substâncias inorgânicas (água e gás carbônico), em orgânicas (glicose), produzindo o alimento necessário para a sobrevivência da planta, além de ser fonte de energia para os animais.