Fotossíntese

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Rondônia
Campus Colorado do Oeste
Fotossíntese
Elaborado por: T.a. Ivan Júnior de Oliveira Vian
Contato: ivan071322@gmail.com
Facebook: Ivan Júnior
Fevereiro de 2016

Introdução
A síntese de compostos orgânicos a partir de recursos inorgânicos requer
energias que são adquiridas pelos organismos fotossintetizantes na forma de ATP
(energia) e NADPH (gerado pela oxidação de G6P - glicose-6-fosfato - que é um
açúcar fosforilado numa via glicolítica alternativa) num processo conhecido como
fotossíntese. Esse processo inicia-se com a absorção de luz solar por pigmentos
presentes nas células das plantas. A luz absorvida dirige uma serie de reações
fotossintéticas que levam a formação de carboidratos e outros componentes
orgânicos e celulares a partir do dióxido de carbono e água.
A fotossíntese constitui a rota por qual praticamente toda energia entra em
nossa biosfera. A cada ano, mais de 100 bilhões de toneladas de açúcar são
produzidas através de organismos fotossintetizantes em uma escala mundial. Até
mesmo os combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), são produtos da
fotossíntese que se realizou há milhões de anos atrás.
A energia armazenada em compostos orgânicos pode ser utilizada em outros
processos metabólicos dentro da planta ou servir de fonte de energia para todas as
outras formas de vida. Assim, na eventual falta de energia solar qualquer tipo de
vegetação morreria, interrompendo-se a cadeia alimentar do planeta.

Fotossíntese
A fotossíntese consiste em um processo biológico pelo qual as plantas que
em suas células transportam pigmentos que são capazes de absorver a energia
solar e converter o gás carbônico e a água em substâncias orgânicas e oxigênio. Em
outras palavras a fotossíntese é um processo físico-químico e de nível celular,
realizado pelos seres vivos que possuem clorofila e que utilizam dióxido de carbono
e água, para obterem glicose através da energia proveniente do sol, conforme o
esquema a seguir:
Na fotossíntese, as plantas absorvem uma parte da luz solar, que é
armazenada pela clorofila (pigmento verde presente nas folhas das plantas). Mesmo
as plantas que possuem outras cores, também possuem clorofila. Essa energia
luminosa "estocada" é usada para transformar o gás carbônico presente no ar e na
água absorvida pelas raízes, posteriormente em seiva bruta, onde o produto final é a
sacarose, um tipo de açúcar usado como alimento pelas plantas.
A fotossíntese inicia a maior parte das cadeias alimentares do mundo. Sem
ela, os animais e muitos outros seres heterotróficos (seres que são incapazes de
produzir seu próprio alimento), certamente seriam incapazes também de sobreviver
porque a base da sua alimentação está sempre ligada à substâncias
orgânicas proporcionadas pelas plantas de coloração característica verde.
Processo Fotossintético:
1- A região pilífera (pelos) existentes nas raízes das plantas absorvem a água e os
sais minerais do solo. Esse material é chamado de seiva bruta.
2- A seiva bruta percorre os microscópicos vasos condutores que saem da raiz,
seguem pelo xilema (vaso condutor localizado no caule que transporta água e sais
para toda a planta) e chegam até as folhas.
3- Enquanto a seiva bruta realiza esse trajeto, o gás carbônico existente na
atmosfera se infiltra na planta através de poros microscópicos conhecidos como
estômatos e que estão presentes na superfície das folhas.
4- Nas folhas, devido à energia solar acumulada pela clorofila, a água e o gás
carbônico provocam reações entre si, produzindo-se assim a seiva elaborada.
5- A sacarose é conduzida pelo floema para todas as partes da planta. Ela utiliza
parte desse alimento para se desenvolver e a outra parte fica armazenada na raiz,
caule, sementes e até na parede celular de suas células, sob a forma de amido,
ácidos graxos, aminoácidos e celulose.
Luz solar 12H2O 6CO2 6O2 6H2O C6H12O6
@%

Etapas da Fotossíntese
A fotossíntese ocorre em duas etapas, que envolvem várias reações
químicas: a primeira é a fase clara também chamada de fotoquímica, e a segunda é
a fase escura também conhecida como fase química.
Em linhas gerais, os eventos principais da fotossíntese são a absorção da
energia da luz pela clorofila; a redução de um aceptor de elétrons chamado NADP,
que passa a ser NADPH2; a formação de ATP e a síntese de glicose.
Fase fotoquímica: Quebra da água e liberação de oxigênio
Esta fase ocorre na membrana tilacoidal e dela participam um complexo de
pigmentos existente nos grana (aceptores de elétrons) moléculas de água e a luz.
Como resultado desta fase pode ser destacado a produção de oxigênio, ATP e
também a formação de uma substância chamada NADPH2. Tanto o ATP quanto o
NADPH2; serão utilizadas na fase escura.
Nessa etapa, a clorofila, ao ser iluminada, perde elétrons, o que ocasiona
“vazios” na molécula. O destino dos elétrons perdidos e a reocupação desses vazios
podem obedecer a dois mecanismos que se diferem, chamados de fotofosforilação
cíclica e de fotofosforilação acíclica.
1- Fotofosforilação Cíclica: No chamado fotossistema I, predomina a clorofila a. Esta,
ao ser iluminada, perde um par de elétrons excitados que são muito ricos em
energia. Estabelece-se, na molécula da clorofila, um "vazio" de elétrons. O par de
elétrons é recolhido por uma série de citocromos, substâncias que aceitam elétrons
adicionais, tornando-se instáveis e transferindo esses elétrons para outras
moléculas.
À medida que passam pela cadeia de citocromos, os elétrons vão
gradativamente perdendo energia, que é empregada na fosforilação (produção de

ATP pela união de mais um grupo de fosfato a uma molécula de ADP). Como essa
fosforilação é possível devido à energia luminosa, captada pelos elétrons da
clorofila, ela é chamada de fotofosforilação.
Após a passagem pela cadeia de citocromos, os elétrons retornam à molécula
da clorofila, ocupando o "vazio" que haviam deixado. Como os elétrons retornam
para a clorofila, o processo é cíclico.
2- Fotofosforilação acíclica: Esse mecanismo emprega dois sistemas
fotossintetizantes: o fotossistema I e o fotossistema II. No fotossistema I,
predomina a clorofila a, enquanto no fotossistema II, predomina a clorofila b.
A clorofila a iluminada perde um par de elétrons ativados, recolhidos por um
aceptor especial que pode ser chamado de ferridoxina. Ao mesmo tempo, a
clorofila b, excitada pela luz, perde um par de elétrons que, depois de
atravessarem uma cadeia de citocromos, ocupa o "vazio" deixado na molécula da
clorofila a. Durante a passagem desses elétrons pela cadeia de citocromos, há uma
liberação de energia e uma produção de ATP. Como o vazio de elétrons da
clorofila a não é preenchido pelos mesmos elétrons que saíram dessa molécula, o
mecanismo é chamado fotofosforilação acíclica.
No interior dos cloroplastos, a água é decomposta na presença da luz. Essa
reação é a fotólise da água, também conhecida como reação de Hill.
Dos produtos da fotólise da água, os elétrons vão ocupar os vazios deixados
pela perda de elétrons pela clorofila b. Os prótons de Hidrogênio, juntamente com
os elétrons perdidos pela clorofila a, irão transformar o NADP em NADPH. Ao
mesmo tempo, oxigênio é liberado. Esse é um aspecto importante da
fotossíntese: todo o oxigênio gerado no processo provém da fotólise da água.
Os seres fotossintetizantes utilizam a água como fonte de átomos de
hidrogênio para a redução do NADP. Esses átomos de hidrogênio são
posteriormente empregados na redução do CO2 até carboidrato, o que acontece na
fase química da fotossíntese.
Fase escura ou química: Produção de Glicose
Nessa fase, a energia contida no ATP e o hidrogênio do NADPH2, são
utilizados para a construção de moléculas de glicose. A síntese de glicose ocorre
durante um complexo ciclo de reações chamado ciclo das pentoses ou ciclo de
Calvin-Benson, do qual participam vários compostos simples.
Durante o ciclo, moléculas de CO2 unem-se umas as outras formando cadeias
carbônicas que levam à produção de glicose. A energia necessária para o

estabelecimento das ligações químicas ricas em energia é proveniente do ATP e o
hidrogênio que promoverá a redução do CO2 que é fornecido pelo NADPH2.
Ciclo de Calvin-Benson
O ciclo começa com a reação de uma molécula de CO2 com um açúcar de
cinco carbonos conhecido como ribulose difosfato catalisada pela
enzima rubisco (ribulose bifosfato carboxilase/oxigenase, RuBP), uma das mais
abundantes proteínas presentes no reino dos vegetais.
Forma-se, então, um composto instável de seis carbonos, que logo se quebra
em duas moléculas de três carbonos cada. O ciclo prossegue até que no final, é
produzida uma molécula de glicose e é regenerada a molécula de ribulose
difosfato.
Porém, para que o ciclo tenha sentido lógico, é preciso admitir a reação de
seis moléculas de CO2 com seis moléculas de ribulose difosfato, resultando em
uma molécula de glicose e a regeneração de outras seis moléculas de ribulose
difosfato.
A redução do CO2 é feita a partir do fornecimento de hidrogênios pelo
NADH2 e a energia é fornecida pelo ATP.
O esquema apresentado é apenas uma simplificação do ciclo de Calvin, pois
na verdade, as reações desse ciclo se parecem com as que ocorrem na glicólise, só
que em sentido inverso.
É correto admitir, também, que o ciclo origina unidades do tipo CH2O, que
poderão ser canalizadas para a síntese de glicose, sacarose, amilase e, inclusive,
aminoácidos, ácidos graxos e glicerol.
Fatores que podem influenciar na Fotossíntese
1- Concentração de CO2;

O CO2 é o substrato empregado na etapa química como fonte do carbono
que é incorporado em moléculas orgânicas. As plantas contam, naturalmente, com
duas fontes principais de CO2: o gás proveniente da atmosfera, que penetra nas
folhas através de pequenas aberturas chamadas estômatos, e o gás liberado na
respiração celular.
Sem o CO2, a intensidade da fotossíntese é nula. Aumentando-se a
concentração de CO2 a intensidade do processo também se eleva.
Entretanto, essa elevação não é constante e nem ilimitada. Quando todo o sistema
enzimático envolvido na captação do carbono estiver saturado, novos aumentos na
concentração de CO2 não serão acompanhados por elevação na taxa fotossintética.
2- Temperatura;
Na etapa química, todas as reações são catalisadas por enzimas, e essas
têm a sua atividade influenciada pela temperatura. De modo geral, a elevação de 10
°C na temperatura duplica a velocidade das reações químicas.
Porém, a partir de temperaturas próximas a 40 °C começa a
ocorrer alterações enzimáticas, e a velocidade dessas alterações tende a
diminuir. Portanto, existe uma temperatura ótima na qual a atividade
fotossintetizante é máxima, e que não é a mesma para todos os vegetais.
3- Comprimento de onda
Todos os organismos fotossintéticos contêm um ou mais pigmentos orgânicos
capazes de absorver a radiação visível que iniciará às reações fotoquímicas da
fotossíntese. Esses pigmentos podem ser extraídos das folhas com solventes
orgânicos. Em algumas plantas, os principais pigmentos fotossintéticos são as
clorofilas (a e b) e os carotenoides. As clorofilas são os pigmentos que dão às
plantas a sua cor verde característica. A clorofila a é verde-azulada e a b é verde-

amarelada. A clorofila a ocorre em todos os organismos fotossintéticos que liberam
O2. A clorofila b, cujo teor é de cerca de 1/3 do da clorofila a, está presente nas
folhas de plantas superiores (plantas que possuem vasos condutores de seiva) e
nas algas verdes. Os máximos de absorção (comprimento de onda correspondente
a um pico na curva de absorção de luz) da clorofila a são 420 e 660 nm nas regiões
azul e vermelho, respectivamente. Os máximos de absorção da
clorofila b correspondem, respectivamente, a 435 e 643 nm nas regiões azul e
vermelho, como está ilustrado abaixo.
4- Intensidade Luminosa;
Quando uma planta é colocada em completa escuridão, ela não realiza
fotossíntese. Aumentando-se a intensidade luminosa, a taxa da fotossíntese também
aumenta. Todavia, a partir de certo ponto, novos aumentos na intensidade de
iluminação não são acompanhados por elevação na taxa da fotossíntese. A
intensidade luminosa deixa de ser um fator limitante da fotossíntese quando todos
os sistemas de pigmentos já estiverem sendo excitados e a planta não tem como
captar essa quantidade adicional de luz. Atingiu-se então o ponto de saturação
luminosa.
Aumentando-se ainda mais a intensidade de exposição à luz, chega-se a um
ponto a partir do qual a atividade fotossintética passa a não acontecer mais. Trata-se
do ponto de inibição da fotossíntese pelo excesso de luz.
5- Compensação fótica e fotoperiodísmo;

Dos compostos orgânicos elaborados pela fotossíntese:
I. parte é empregada na organização do próprio vegetal;
II. parte é metabolizada e libera a energia indispensável à manutenção das
atividades da planta, através das reações de respiração e fermentação;
III. parte é consumida como alimento pelos animais;
IV. parte é decomposta pela ação de microrganismos;
V. parte passa a se fossilizar, podendo, no futuro, servir como combustível.
O oxigênio liberado pela fotossíntese é usado na respiração da maioria dos
seres vivos. Certas bactérias e fungos, através da quimiossíntese, também
sintetizam matéria orgânica.
As células vegetais, assim como a maioria das células vivas, realizam a
respiração aeróbica, processo que absorve O2 e elimina CO2. A intensidade
desse processo não é influenciada pela luz, e a célula o realiza tanto em locais
claros como em locais escuros.
Já a intensidade da fotossíntese é influenciada pela luz. Com respeito às
trocas gasosas, a fotossíntese tem papel inverso ao da respiração, pois absorve CO2
e elimina O2, como mostra o gráfico abaixo:
Ponto I: Nessa situação, sob baixa luminosidade, a intensidade da fotossíntese é
também baixa, de tal forma que a intensidade da respiração é superior a ela. Assim,
a planta absorve O2 e elimina CO2 para o meio ambiente.
Ponto II: corresponde à intensidade luminosa na qual a intensidade da fotossíntese
é igual a da respiração celular. Portanto, o oxigênio liberado pela fotossíntese é
consumido na respiração celular, e CO2 liberado na respiração celular é consumido
na fotossíntese. Sendo assim, as trocas de gases entre a planta e o ambiente são
nulas. Esta intensidade luminosa é chamada de Ponto de Compensação Luminoso
(PCL) ou Ponto de Compensação Fótico. As plantas que vivem preferencialmente
em locais pouco iluminados (plantas umbrófilas, por exemplo) têm PCL baixo. Já as
que vivem em locais bem iluminados (plantas heliófilas, por exemplo) têm PCL
elevado.

Ponto III: sob intensa luminosidade, a fotossíntese é predominante em relação a
respiração. Assim, a planta absorve CO2 e elimina O2 para o ambiente. Como a
produção de compostos orgânicos é superior ao consumo, nesta situação a planta
cresce e incorpora matéria orgânica.
Ponto IV: quando uma planta é colocada em completa obscuridade, ela não realiza
fotossíntese. Aumentando a intensidade luminosa, a taxa da fotossíntese também
aumenta. Todavia, a partir de certo ponto, novos aumentos na intensidade de
iluminação não são acompanhados por aumentar na taxa da fotossíntese. A
intensidade luminosa deixa de ser um fator limitante da fotossíntese quando todos
os sistemas de pigmentos já estiverem sendo excitados e a planta não tem como
captar essa quantidade adicional de luz. Atingiu-se então o ponto de saturação
luminosa.
6- Ponto de compensação luminoso (fótico);
O ponto de compensação luminoso é o momento em que a velocidade
da fotossíntese e da respiração são iguais. Para determinar o ponto de
compensação luminoso da planta, deve ser feito uma analogia correspondente a
intensidade da luz, da respiração e da fotossíntese.
É de fácil percepção, as ideias de como a fotossíntese e a respiração de certa forma
se contrapõem, como está descrito em imagem abaixo:
Durante o ponto de compensação luminoso, os dois processos se tornam
inativos, pois a glicose e o oxigênio (O2) sintetizados pela fotossíntese são
absorvidos pela respiração. E o dióxido de carbono (CO2) sintetizado na respiração é
absorvido na fotossíntese.
Ainda assim, as plantas com o ponto de compensação luminoso alto,
possuem a intensidade da fotossíntese maior que a intensidade da respiração. O
que quer dizer que a glicose e o oxigênio são mais produzidos do que absorvidos,
resultando no desenvolvimento da planta.
As plantas com o ponto de compensação luminoso alto são chamadas
de umbrófilas. E as plantas com o ponto de compensação baixo são chamadas
de heliófilas.
No gráfico abaixo estão representados os pontos de compensação fótica das
plantas ombrófilas e das plantas heliófilas.
Ação dos herbicidas na Fotossíntese

Herbicidas são produtos químicos que tem poder de controlar ervas daninhas,
interferindo assim com a forma como elas crescem. Isso só acontece através de
vários “modos de ação” (MOA), que em última análise, podem bloquear a
germinação das sementes ou o estabelecimento de mudas e impedem à produção
de carboidratos essenciais, proteínas ou lipídios pelas plantas, ou desidratam folhas
e caules.
Existem vários tipos de MOA de herbicidas. Alguns afetam a fotossíntese de
várias maneiras para finalmente desviar o fluxo de energia da luz solar. Eles
destroem as membranas e desidratam folhas.
Quatro são os tipos de herbicidas que afetam principalmente a fotossíntese.
Paraquat e seu herbicida irmão, o diquat, são os únicos membros do primeiro tipo.
Quando a energia solar é captada pela clorofila, ela é transferida em um fluxo de
elétrons através do “Fotossistema I”, o que pode causar amarelecimento e
ressecamento. Quase todas as plantas verdes são afetadas pelo paraquat, o que o
torna um herbicida não seletivo de amplo espectro.
O segundo tipo bloqueia a transferência de energia através do ‘Fotossistema
II’. Herbicidas desse tipo se ligam a uma proteína envolvida na cadeia de
transmissão, reduzindo sua eficácia. Isso retarda o crescimento da planta.
Um terceiro tipo, os inibidores da protoporfirinogênio oxidase (PPO),
interferem com uma enzima envolvida na produção de clorofila e outras moléculas
de grande importância na fotossíntese. Sem clorofila nova, as folhas amarelam e
consequentemente a fotossíntese diminui.
O quarto tipo de inibidor da fotossíntese, impede a produção de pigmentos de
folhas chamadas carotenóides. Herbicidas desta categoria têm vários alvos
diferentes, mas todos resultam em plantas tratadas que desbotam e se tornam
esbranquiçadas.
O quinto tipo é o glufosinato. Embora seja um inibidor enzimático, ele afeta a
fotossíntese indiretamente, e seus sintomas que aparecem mais rápido se atribuem
à destruição da membrana, resultando em desidratação.
MOA, controle de ervas daninhas
1- A fotossíntese é afetada levando à destruição das membranas celulares, o efeito
específico é muito mais rápido do que outros desidratantes.

2- As folhas amarelam e ressecam especialmente se expostas à luz solar;
3- A fotossíntese é afetada levando à destruição das membranas celulares, porém,
mais lentamente do que por outros desidratantes.
4- Amarela e resseca as folhas a partir das pontas, bordas e entre os vasos.

Considerações Finais
O conhecimento do processo de fotossíntese é de extrema importância para
todos os seres humanos de forma específica. Pois na verdade, de forma mais
simples o processo de fotossíntese nada mais é do que uma cadeia ou um ciclo,
onde as plantas “inspiram” do gás carbônico produzido por seres humanos, animais
e outros e “expiram” gás oxigênio, ao contrario dos outros seres vivos que “inspiram”
gás oxigênio e “expiram” gás carbônico. Sendo assim, se uns dos processos forem
interrompidos de alguma forma certamente a vida se extinguiria, a não ser que
utilizando do ponto de vista científico forem criados equipamentos produtores de O2
ou de CO2.
Em outras palavras o processo de fotossíntese é um dos processos mais
importantes que existem, sendo ele o responsável pela manutenção dos níveis de
oxigênio na Terra, além de ser também um dos responsáveis pela vida de diversos
seres na Terra.
Mas na opinião do grupo, foi um tema que achamos interessante de
pesquisar, tanto para conhecimentos técnicos, como para conhecimentos biológicos.

Literatura Consultada
Sites:
Fotossíntese
Disponível em:< https://pt.wikipedia.org/wiki/Fotoss%C3%ADntese> Acesso em: 20 de fevereiro de
2016.
Aspectos básicos da fotossíntese:
Disponível em: <http://migre.me/t2QVD> Acesso em : 19 de fevereiro de 2016.
Compensação fótica e fotoperiodísmo:
Disponível em: < http://guiadoestudante.abril.com.br/estudar/biologia/resumo-biologia-compensacao-
fotica-fotoperiodismo-646775.shtml> Acesso em: 20 de fevereiro de 2016.
Ponto de compensação fótico:
Disponível em: < http://www.colegioweb.com.br/fotossintese/ponto-de-compensacao-luminoso-
fotico.html> Acesso em: 20 de fevereiro de 2016.
Ação dos herbicidas na fotossíntese:
Disponível em: < http://paraquat.com/portugues/banco-de conhecimentos/produ %C3%A
7%C3%A3o-e-prote%C3%A7%C3%A3o-da-lavoura/modo-de-a%C3%A 7%C3%A3o-como-os-
herbicidas-funcionam> Acesso em 20 de fevereiro de 2016.
Livro:
Fisiologia Vegetal: fotossíntese, respiração, reações hídricas e nutrição mineral / Ricardo A. Marenco,
Nei F. Lopes. 3 ed., atual. ampl. – Viçosa, MG, Ed. UFV, 2009.

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