Fotossíntese
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A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, seres autotróficos, ou vegetais verdes e alguns outros organismos transformam energia luminosa em energia química processando o dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e minerais em compostos orgânicos e oxigênio gasoso (O2). Através do processo aqueles produzem o seu próprio alimento, constituído essencialmente por açúcares, como a glicose. É com a fotossíntese que se inicia toda a cadeia alimentar. Sem esta, os animais e os outros seres heterotróficos seriam incapazes de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substâncias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes.
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A relação da cor verde das plantas com a luz
Já na antiguidade Aristóteles havia observado e descrito que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a cor verde. Mas somente em 1771, o estudo do processo fotossintético começou a ser observado por Joseph Priestley. Aquele químico inglês, confinando uma planta numa redoma de cristal comprovou a produção de uma substância que permitia a combustão, e que, em certos casos avivava a chama de um carvão em brasa. No futuro acabou se descobrindo que a dita substância era um gás, o oxigênio.
A descoberta da utilização do carbono do ar
Na segunda metade do século XVIII, Jan Ingenhousz, físico-químico holandês, sustentou que o dióxido de carbono do ar era utilizado como nutriente pelas plantas. A comprovação se deu em seguida por diversos químicos daquele século que repetiram as experiências do cientista holandês.
A incorporação da água pelas plantas
Nicolas-Théodore de Saussure, já no início do século XIX descobriu que os vegetais incorporavam água a seus tecidos. Ao avançar do tempo, os conhecimentos sobre nutrição vegetal foram se desfraldando.
A descoberta da retirada de nutrientes do solo
Uma observação importante, foi que o nitrogênio, assim como diversos sais e minerais eram retirados do solo pelas plantas. E que a energia proveniente do Sol se transformava em energia química, ficando armazenada numa série de produtos em virtude de um processo que então acabou sendo chamado de fotossíntese.
A substância chamada de clorofila, foi isolada na segunda década do século XIX. Ainda naquele século, se descobriu que a clorofila é a responsável pela cor verde das plantas, além de desempenhar papel importante na síntese da matéria orgânica. Julius von Sachs demonstrou que a clorofila se localizava nos chamados orgânulos celulares, que depois, através de estudos mais acurados, foram chamados de cloroplastos.
A reprodução do ciclo da clorofila em laboratório
Ao avançarem as técnicas bioquímicas, em 1954 foi possível o isolamento e extração daqueles orgânulos intactos. Foi Daniel Israel Arnon, quem obteve cloroplastos a partir das células do espinafre conseguindo reproduzir em laboratório as reações completas da fotossíntese.
As etapas da produção de clorofila
Com estas técnicas, se descobriu, por exemplo que a fotossíntese ocorre em duas etapas:
- A etapa clara, onde a luz solar é captada e a molécula de água se decompõe para utilização do hidrogênio e liberação do oxigênio.
- A etapa escura, onde se observa um ciclo descoberto pelo bioquímico norte-americano Melvin Calvin. Nessa fase chamada de ciclo de Calvin, o carbono que provém do dióxido de carbono do ar é fixado e integrado numa molécula carboidratada.
O processo da clorofila
As folhas das plantas contêm células fotossintetizadoras, que contêm clorofila, esta é ordenada em estruturas chamadas decloroplastos, estes possuem forma alongada, elíptica ou globular e são revestidos de uma membrana dupla. Estas estruturas são sensíveis à luz.
A clorofila é responsável pela absorção de energia luminosa que será utilizada para numa reacção complexa onde o dióxido de carbono reage com a água, formando-se glicose (base dos hidratos de carbono), que é armazenada e utilizada pelas plantas, libertando-se, como resíduo desta operação, moléculas de oxigénio.
Organismos fotossintetizadores
Além das plantas verdes, incluem-se entre os organismos fotossintéticos certos protistas (como as diatomáceas e as euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.
Os elementos necessários à fotossíntese
São, portanto, necessárias três coisas para se realizar a fotossíntese:
- água;
- energia luminosa do sol;
- dióxido de carbono;
Água
A água é recebida nas folhas, trazida pela seiva bruta através do caule, e captada pela raiz na zona pilosa.
Dióxido de carbono
O dióxido de carbono é absorvido da atmosfera, pelas folhas, através dos estomas e reduzido à forma de carbohidrato através do Ciclo de Calvin.
Energia solar
A energia solar é captada pela clorofila. A clorofila tem uma função catalizadora das reacções envolvidas na fotossíntese. isto quer dizer que a clorofila não é consumida durante as reacções. Apenas as activa. Pode-se dizer que a função da clorofila é transformar a energia luminosa do sol em energia química.
O acúmulo dos elementos fotossintetizados
O alimento produzido durante a fotossíntese é, posteriormente acumulado em vários órgãos das plantas, essencialmente sob a forma de amido:
- em raízes (como as raízes tuberculosas da cenoura, do nabo, da batata-doce...);
- em caules (como o tubérculo da batata, o caule dos cactos, os rizomas de algumas plantas, etc);
- em folhas (como nas folhas escamiformes presentes nos bolbos da cebola e do alho);
- em frutos;
- em sementes (como é o caso do trigo, do milho, do girassol, amendoim, amêndoa, noz...);
A importância da fotossíntese
A importância da fotossíntese para a vida na Terra é enorme. A fotossíntese é o primeiro e principal processo de transformação de energia na biosfera. Ao alimentarmo-nos, parte das substâncias orgânicas, produzidas graças à fotossíntese, entram na nossa constituição celular, enquanto outras (os nutrientes energéticos) fornecem a energia necessária às nossas funções vitais, como o crescimento, a reprodução, etc...
Subprodutos remotos da fotossíntese
Indirectamente, mas não menos efectivamente, o petróleo e o carvão, que são utilizados pelo ser humano como fonte de energia, têm origem na fotossíntese, pois, são produtos orgânicos provenientes de seres vivos (plantas ou seres que se alimentavam de plantas) de outras eras geológicas.