Ask A Biologist
In com Uma Energia e Out com Outra
As reacções dependentes da luz têm lugar na membrana tioide, dentro dos cloroplastos. Como são reacções ‘dependentes’ da luz, pode-se adivinhar que estas reacções necessitam de luz para funcionar. Lembre-se que a finalidade desta primeira parte da fotossíntese é converter a energia solar em outras formas de energia?
As reações dependentes da luz da fotossíntese requerem luz solar. Imagem de Mell27.
As plantas não podem usar a energia da luz directamente para fazer açúcares. Em vez disso, a planta muda a energia da luz para uma forma que pode usar: energia química. A energia química está à nossa volta. Por exemplo, os carros precisam da energia química da gasolina para funcionar. A energia química que as plantas utilizam é armazenada em ATP e NADPH. O ATP e o NADPH são dois tipos de moléculas portadoras de energia. Estas duas moléculas não estão apenas nas plantas, pois os animais também as utilizam.
A Receita de Energia
As plantas precisam de água para fazer o NADPH. Esta água é separada para libertar electrões (partículas subatómicas carregadas negativamente). Quando a água é quebrada ela também cria oxigênio, um gás que todos respiramos.
Os elétrons devem viajar através de proteínas especiais presas na membrana tilóide. Eles atravessam a primeira proteína especial (a proteína do fotossistema II) e descem pela cadeia de transporte dos elétrons. Depois passam por uma segunda proteína especial (proteína do fotosistema I).
Fotosistema I e Photosistema II
Passem um segundo… os primeiros elétrons passam pelo segundo fotosistema e segundo passam pelo primeiro? Isso parece muito confuso. Por que eles nomeariam os fotossistemas dessa forma?
As moléculas de água são quebradas para liberar os elétrons. Estes elétrons então se movem para baixo um gradiente, armazenando energia em ATP no processo. Imagem de Jina Lee.
Fotosistema I e II não se alinham com a rota que os elétrons tomam através da cadeia de transporte porque não foram descobertos nessa ordem.
Fotosistema I foi descoberto primeiro. Mais tarde, o fotossistema II foi descoberto e encontrado mais cedo na cadeia de transporte de elétrons. Mas era tarde demais, o nome ficou preso. Os electrões primeiro viajam através do fotossistema II e depois do fotossistema I.
A cadeia de transporte de electrões
Apesar do fotossistema II e I, os electrões recolhem energia da luz solar. Como é que eles fazem isso? A clorofila, que está presente nos fotossistemas, absorve a energia da luz. Os electrões energizados são então usados para fazer NADPH.
A cadeia de transporte de electrões é uma série de moléculas que aceitam ou doam electrões facilmente. Movendo-se passo a passo através destas, os electrões são movidos numa direcção específica através de uma membrana. O movimento dos íons de hidrogênio é acoplado a isto. Isto significa que quando os elétrons são movidos, os íons de hidrogênio também se movem.
ATP é criado quando os íons de hidrogênio são bombeados para o espaço interno (lúmen) do tilóide. Os íons de hidrogênio têm uma carga positiva. Como nos ímãs, as mesmas cargas repelem, assim os íons de hidrogênio querem se afastar uns dos outros. Eles escapam do tilacóide através de uma proteína de membrana chamada ATP synthase. Movendo-se através da proteína eles dão-lhe energia, como a água movendo-se através de uma barragem. Quando os íons de hidrogênio se movem através da proteína e descem pela cadeia de transporte de elétrons, o ATP é criado. É assim que as plantas se transformam à luz solar em energia química que podem utilizar.
O Ciclo Calvin: Building Life from Thin Air
Como é que algo como o ar se torna a madeira de uma árvore? A resposta está no que compõe o ar.
Como o ar que envolve uma árvore pode ser transformado em material de árvore? Através de um conjunto complexo de reacções que utilizam o carbono do ar para fazer outros materiais. Imagem de André Karwath.
O ar contém diferentes elementos como oxigênio, carbono e nitrogênio. Estes elementos compõem moléculas como o dióxido de carbono (CO2). O dióxido de carbono é feito de um átomo de carbono e dois átomos de oxigênio. As plantas retiram o átomo de carbono do dióxido de carbono e usam-no para construir açúcares.
Isto é feito usando o ciclo Calvin. O ciclo de Calvin ocorre dentro dos cloroplastos, mas fora dos tilacóides (onde o ATP foi criado). O ATP e o NADPH das reações dependentes da luz são usados no ciclo Calvin.
As partes do ciclo de Calvin são às vezes chamadas de reações independentes da luz. Mas não deixe o nome enganá-lo… essas reações requerem luz solar para funcionar.
A proteína RuBisCO também ajuda no processo de transformar carbono do ar em açúcares. RuBisCO funciona lentamente, por isso as plantas precisam de muito. Na verdade, RuBisCO é a proteína mais abundante no mundo!
Os produtos do ciclo Calvin são usados para fazer a glicose simples do açúcar. A glicose é usada para construir açúcares mais complexos como o amido e a celulose. O amido armazena energia para a planta e a celulose é o material de que as plantas são feitas.
Imagens via Wikimedia Commons. Imagem das mudas por Bff.