4º Tema - Obtenção de matéria pelos seres autotróficos
Alguns seres vivos têm a capacidade de produzir compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos. Estes seres são denominados de seres autotróficos.
Para que o processo de autotrofia ocorra, estes seres utilizam energia luminosa - seres fotoautotróficos - ou energia resultante de reacções de oxidação-redução de determinados compostos químicos - seres quimioautotróficos.
Fotossíntese
Este processo é realizado pelas cianobactérias, pelas algas e pelas plantas. Estes seres utilizam a energia luminosa para produzir compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono e água. Pode dizer-se que convertem energia luminosa em energia química.
A equação que traduz a fotossíntese é:
6CO2 + 12H2O -----> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Os pigmentos fotossintéticos possuem a capacidade de captar a energia luminosa.
Existe uma correlação entre o espectro de absorção dos pigmentos fotossintéticos e o espectro de acção da fotossíntese.
A fotossíntese compreende duas fases:
- a fase dependente da luz (fase fotoquímica)
- a fase não dependente directamente da luz (fase química)
Fase dependente da luz
Quando as moléculas de clorofila são atingidas pela luz, origina-se uma corrente de electrões que se propaga ao longo de uma série de proteínas (aceptores) que se encontram dispostas ao longo da membrana interna do cloroplasto.
Este fluxo de electrões liberta energia que é utilizada para formar ATP, a partir de moléculas de ADP e de um grupo fosfato (Pi). Diz-se que há transfomação de energia luminosa em energia química. Este fluxo de electrões permite também a formação de moléculas de NADPH, a partir de NADP+.
Os electrões que são perdidos pela clorofila são repostos pela molécula de água, que sofre um fenómeno de fotólise, que permite a separação dos átomos de hidrogénio do átomo de oxigénio.
Deste modo, pode-se resumir a fase dependente da luz em:
- conversão da energia luminosa em energia química;
- desdobramento da molécula de água em hidrogénio e oxigénio - fotólise da água;
- fosforilação de ADP, formando-se ATP (molécula responsável pelo armazenamento da energia química directamente utilizável pela célula)
- redução de NADP+ a NADPH, por acção do hidrogénio libertado durante a fotólise da água.
Fase não dependente directamente da luz (ciclo de Calvin)
O ciclo de Calvin apresenta 3 fases fundamentais:
- Fixação do CO2;
- produção de compostos orgânicos;
- regeneração da ribulose difosfato (RuDP).
De uma forma mais abrangente:
- Ciclo de Calvin tem início com a combinação do CO2 com uma pentose - ribulose difosfsto (RuDP) -, originando um composto intermédio, instável, com 6 carbonos.
- Este composto origina, imediatamente, duas moléculas com 3 átomos de carbono - ácido fosfoglicérico (PGA);
- As moléculas de PGA são fosforiladas pelo ATP e depois reduzidas pelo NADPH, provenientes da fase dependente da luz, formando aldeído fosfoglicérico (PGAL);
- Por cada 12 moléculas de PGAL, 10 são utilizadas para regenerar a RuDP e duas são utilizadas para sintetizar compostos orgânicos;
- Para se formar uma molécula de glicose, é necessário que o ciclo seja realizado 6 vezes, gastando-se 6 moléculas de CO2, 18 moléculas de ATP e 12 moléculas de NADPH.
Quimiossíntese
Alguns tipos de bactérias têm a capacidade de obter energia através da oxidação de substâncias inorgânicas e usam essa energia para fixar dióxido de carbono, produzindo assim compostos orgânicos.
Este processo é denominado de quimiossíntese.
A quimiossíntese é um processo semelhante à fotossíntese, na medida em que conduz à produção de compostos orgânicos. É possível distinguir duas fases da quimiossíntese:
- Uma fase de produção de ATP e NADPH, durante a qual ocorre a oxidação de compostos minerais como NH3, CO2 e H2S. É através desta oxidação que se obtém protões e electrões, que são transportados ao longo de uma cadeia, para produzir ATP e reduzir o NADP+ a NADPH;
- uma segunda fase, na qual ocorre o ciclo das pentoses e, tal como na fotossíntese, produzem-se compostos orgânicos a partir do CO2 absorvido, do poder redutor do NADPH e da energia contida no ATP, gerados na primeira fase.