Biologia para Majors I (Português)

Identifique os componentes básicos e as etapas da fotossíntese

Os processos em todos os organismos – de bactérias a humanos – requerem energia. Para obter essa energia, muitos organismos acessam a energia armazenada comendo, ou seja, ingerindo outros organismos. Mas de onde se origina a energia armazenada nos alimentos? Toda essa energia pode ser rastreada até a fotossíntese.

A fotossíntese é essencial para toda a vida na Terra; tanto as plantas quanto os animais dependem disso. É o único processo biológico que pode capturar energia originada no espaço sideral (luz solar) e convertê-la em compostos químicos (carboidratos) que todo organismo usa para alimentar seu metabolismo. Em resumo, a energia da luz solar é capturada e usada para energizar os elétrons, que são armazenados nas ligações covalentes das moléculas de açúcar. Qual a duração e estabilidade dessas ligações covalentes? A energia extraída hoje pela queima de carvão e produtos de petróleo representa a energia solar capturada e armazenada pela fotossíntese há cerca de 300 milhões de anos.

Plantas, algas e um grupo de bactérias chamadas cianobactérias são os únicos organismos capazes de realizando fotossíntese (Figura 1). Porque eles usam luz para fabricar seus próprios alimentos, eles são chamados de fotoautotróficos (literalmente, “autoalimentadores usando luz”). Outros organismos, como animais, fungos e a maioria das outras bactérias, são chamados de heterotróficos (“outros alimentadores”), porque eles precisam contar com os açúcares produzidos pelos organismos fotossintéticos para suas necessidades de energia. Um terceiro grupo muito interessante de bactérias sintetiza açúcares, não usando a energia da luz solar, mas extraindo energia de compostos químicos inorgânicos; portanto, eles são referidos como quimioautotróficos.

Figura 2. Fotoautotróficos incluindo (a) plantas, (b) algas, e (c) cianobactérias sintetizam seus compostos orgânicos via fotossíntese usando a luz solar como fonte de energia. Cianobactérias e algas planctônicas podem crescer em áreas enormes na água, às vezes cobrindo completamente a superfície. Em um orifício de fundo do mar (d), os quimioautotróficos, como essas (e) bactérias termofílicas, capturam energia de compostos inorgânicos para produzir compostos orgânicos. O ecossistema ao redor das aberturas possui uma grande variedade de animais, como vermes tubulares, crustáceos e polvos, que obtêm energia das bactérias. (crédito a: modificação do trabalho de Steve Hillebrand, US Fish and Wildlife Service; crédito b: modificação do trabalho por “eutrofização & hipóxia” / Flickr; crédito c: modificação do trabalho por NASA; crédito d: Universidade de Washington, NOAA; crédito e: modificação do trabalho de Mark Amend, Centro de Pesquisa Submarina da Costa Oeste e Regiões Polares, UAF, NOAA)

Figura 2. A energia armazenada nas moléculas de carboidratos da fotossíntese passa pela cadeia alimentar. O predador que come esses cervos recebe uma parte da energia que se originou na vegetação fotossintética que o cervo consumiu. (crédito: modificação do trabalho de Steve VanRiper, Serviço de Pesca e Vida Selvagem dos EUA)

A importância da fotossíntese não é apenas que ela pode capturar a energia da luz solar. Um lagarto tomando sol em um dia frio pode usar a energia do sol para se aquecer. A fotossíntese é vital porque evoluiu como uma forma de armazenar a energia da radiação solar (a parte “foto”) como elétrons de alta energia nas ligações carbono-carbono das moléculas de carboidratos (a parte “síntese”). Esses carboidratos são a fonte de energia que os heterótrofos usam para alimentar a síntese de ATP por meio da respiração. Portanto, a fotossíntese alimenta 99 por cento dos ecossistemas da Terra. Quando um predador de topo, como um lobo, ataca um cervo (Figura 2), o lobo está no final de um caminho de energia que vai das reações nucleares na superfície do sol à luz, à fotossíntese, à vegetação, ao cervo e, finalmente, ao lobo.

O que você aprenderá a fazer

• Identifique os reagentes e produtos da fotossíntese
• Descreva o visível e espectros eletromagnéticos de luz conforme se aplicam à fotossíntese
• Descreva as reações dependentes de luz que ocorrem durante a fotossíntese
• Identifique as reações independentes de luz na fotossíntese

Atividades de aprendizagem

As atividades de aprendizagem desta seção incluem o seguinte:

• Uma visão geral da fotossíntese
• Espectros de luz
• reações dependentes de luz
• reações independentes de luz
• fotossíntese
• autoverificação: fotossíntese

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