Fase leve da fotossíntese: mecanismo e produtos - Ciência - 2023

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o Estágiofotossíntese luminosa 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 para, clorofila b e carotenóides.

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 CO2 na fase escura. Além disso, durante esta fase, O é liberado.2, produto da quebra da molécula H2OU.


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.

Aproximadamente 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 tem 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. Clorofila para é o pigmento que intervém mais diretamente nas reações à luz. Clorofila b absorve a luz em um comprimento de onda diferente e transfere essa energia para a clorofila para.

Cerca de três vezes mais clorofila é encontrada no cloroplasto para que clorofila b.

Mecanismo

- Fotossistemas

As moléculas de clorofila e os outros pigmentos se organizam dentro do tilacóide em unidades fotossintéticas.

Cada unidade fotossintética é composta por 200-300 moléculas de clorofila para, 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.

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, clorofila para associado ao centro de reação tem um pico de absorção de 700 nm (P700) No fotossistema II, o pico de absorção ocorre em 680 nm (P680).

-Fotólise

Durante este processo, ocorre a quebra da molécula de água. Photosystem II participa. Um fóton de luz atinge a molécula P680 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 P700 do fotossistema I.

Os elétrons que foram cedidos pelo P680 eles são substituídos por outros da água. Uma proteína contendo manganês (proteína Z) é necessária para quebrar a molécula de água.

Quando o H quebrar2Ou, dois prótons (H+) e oxigênio. Duas moléculas de água são necessárias para serem clivadas para que uma molécula de O seja liberada2.

-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 segue em apenas uma direção.

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

Ele começa no fotossistema I quando um fóton de luz é absorvido por uma molécula P700. 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 dá a uma molécula de NADP+ o que o reduz a NADPH.

Os elétrons transferidos pelo fotossistema II na fotólise irão substituir aqueles transferidos por P700. Isso ocorre por meio de uma cadeia de transporte composta de 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 P700 estão excitados, os elétrons são recebidos por uma molécula P430.

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, NADPH não é produzido e O não é liberado2.

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 é liberado2 para o meio ambiente como um subproduto da fotólise. Esse oxigênio sai para a atmosfera e é usado na respiração de organismos aeróbicos.

Outro produto final da fase leve é ​​o NADPH, uma coenzima (parte de uma enzima não proteica) que participará da fixação do CO2 durante o ciclo de Calvin (fase escura da fotossíntese).

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

Referências

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