Como o gás oxigênio é produzido na fotossíntese?

Escrito por david chandler | Traduzido por pamela oliveira
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Como o gás oxigênio é produzido na fotossíntese?
O oxigênio é gerado nas reações da fase clara da fotossíntese (plants image by Dave from Fotolia.com)

A fotossíntese é o processo pelo qual plantas e algumas bactérias e protozoários sintetizam moléculas de açúcar a partir de dióxido de carbono, água e luz solar. A fotossíntese pode ser dividida em duas etapas - as reações dependentes da luz e as independentes dela (ou escuras). Durante as reações fotoquímicas, um elétron é retirado da molécula de água liberando os átomos de oxigênio e hidrogênio. Os átomos livres de oxigênio se combinam formando o gás que é então liberado.

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Reações fotoquímicas

O objetivo das reações fotoquímicas na fotossíntese é gerar energia para as reações da fase escura. A energia captada da luz solar é transferida para elétrons. Conforme os elétrons passam por uma série de moléculas, um gradiente de prótons é formado nas membranas. Os prótons fluem de volta pela membrana passando por enzimas chamadas de ATP sintases que geram ATP, uma molécula de energia usada nas reações escuras nas quais o dióxido de carbono é usado para produzir açúcar. Esse processo é chamado de fotofosforilação.

Fotofosforilação cíclica e acíclica

As fotofosforilações cíclica e acíclica se referem à fonte e ao destino dos elétrons usados para gerar o gradiente de prótons e, sucessivamente, o ATP. Na fotofosforilação cíclica, os elétrons são reciclados de volta para o ciclo fotossintético, no qual são reenergizados e passam novamente pelas reações da fase clara. Entretanto, na fotofosforilação acíclica, o ponto final do elétron está na criação na molécula de NADPH, também usada nas reações de escuro. Isso requer a entrada de um novo elétron para que as reações de claro continuem. A necessidade desse elétron é o que gera o oxigênio.

Cloroplastos

Em eucariotos fotossintéticos, como algas e plantas, a fotossíntese ocorre em uma organela celular especializada chamada cloroplasto. Dentro dos cloroplastos existem membranas tilacoides que criam os meios externo e interno para a fotossíntese. As membranas tilacoides estão presentes em todos os organismos fotossintéticos, bactérias inclusas, mas apenas os eucariotos as alojam dentro dos cloroplastos. A fotossíntese começa em fotossistemas localizados dentro de membranas tilacoides. Conforme as reações fotoquímicas progridem, os prótons se acumulam nos espaços dentro das membranas criando um gradiente através delas.

Fotossistemas

Fotossistemas são estruturas complexas envolvendo pigmentos que ficam dentro da membrana tilacoide que energizam os elétrons usando a luz solar. Cada pigmento está sintonizado com uma parte específica do espectro luminoso. O principal pigmento é a clorofila - que tem o papel secundário de reunir elétrons para serem usados nas reações seguintes da fase clara. Na molécula de clorofila existem íons que se ligam a moléculas de água. Conforme a clorofila passa energia para os elétrons e a envia para fora do sistema às moléculas receptoras, o elétron é reposto a partir das moléculas de água.

Formação de oxigênio

Conforme os elétrons são retirados das moléculas de água, elas são quebradas em seus átomos. Os átomos de oxigênio de duas moléculas se juntam para formar o gás (O2). Os átomos de hidrogênio, que são simples prótons na ausência de seus elétrons, auxiliam na formação do gradiente de prótons pela membrana tilacoide. O oxigênio diatômico é liberado, e a clorofila se liga a outra molécula de água para repetir o processo. Devido às reações envolvidas, quatro elétrons devem ser energizados pela clorofila para gerar uma única molécula de oxigênio.

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