Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

Na presença de uma fonte de energia, os seres vivos autotróficos são capazes de produzir matéria orgânica a partir de substâncias minerais, ou seja, conseguem sintetizar o seu próprio alimento. Esta fonte de energia, na grande maioria das formas de vida autotróficas, é a energia luminosa do Sol. No entanto, alguns seres vivos são capazes de utilizar uma fonte diferente, a energia química contida em algumas moléculas inorgânicas.

Os seres fotoautotróficos recorrem à luz como fonte de energia para a produção de matéria orgânica, num processo designado por fotossíntese.

Os seres quimioautotróficos obtêm a energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos, num processo denominado quimiossíntese.

ALGUNS CONCEITOS PARA COMPREENDER A FOTOSSÍNTESE

O ATP 

A energia luminosa e a química não são utilizadas diretamente pelas células, parte dessa energia é transferida para um composto - o ATP - ADENOSINA TRIFOSFATO que é fonte de energia que é utilizável pela célula.

As células não têm armazenadas grandes quantidades de ATP e a transferência de energia depende do ciclo ATP - ADP.

Na fotossíntese e na quimiossíntese a produção de ATP é fundamental para a formação dos compostos orgânicos.

Ciclo ATP - ADP
Dá-se a reação de hidrólise (ATP + água), sai um ião fosfato  liberta-se energia (reação exoenergética) e o Trifosfato passa a Difosfato.

Para o Difosfato passar a Trifosfato têm-se de juntar o ião fosfato e liberta-se água, é o processo inverso, chama-se Fosforilação do ADP e a reação é endoenergética (necessita de energia).

Cloroplasto
Os cloroplastos é um organito existente nas plantas e algumas bactérias (cianobactéria). É no cloroplasto que se encontram os pigmentos que são fundamentais na fotossíntese (clorofia a e b).

Os cloroplastos para além da clorofila têm outros pigmentos, por exemplo os carotenos (laranja), mas em menor quantidade.As moléculas de clorofila estão dispostas nas membranas dos tilacóides. A clorofila  é capaz de absorver energia luminosa e transformá-la em energia química.

Fonte: http://www.tudosobreplantas.net/ 

Captação de energia luminosa
Os pigmentos fotossintéticos são substâncias que captam a luz solar e iniciam todo o processo da fotossíntese.

A Clorofila absorve radiações de diferentes comportamentos de onda, mas não absorve os que correspondem à cor verde e como os reflete, apresentam essa cor.

Fotossíntese

Fotossistemas

É nas membranas dos tilacóides que existem os pigmentos fotossintéticos agrupadas em fotossistemas.
Existem, conhecidos, dois tipos de fotosistemas I e o II que atuam em conjunto.
A molécula da clorofila do fotossistema II é especializada em absorver energia luminosa com um comprimento de onda 680 nm. A do fotossistema I em energia com comprimento de onda de 700 nm.
Genericamente a fotossíntese pode-se traduzir por esta equação:

6 CO₂ + 6 H₂O --------> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 

_{Há produção de oxigénio proveniente da água e de glicose do dióxido de carbono.}

_{A fotossíntese compreende dois processos complementares:}

        _{-a fase fotoquímica (reações que dependem da luz),}

        _{-e a fase química (não depende diretamente da luz).}

Fase Fotoquímica

Nesta fase, também designada por fase dependente da luz, a energia luminosa, captada pelos pigmentos fotossintéticos, é convertida em energia química, que vai ser utilizada na fase seguinte. Nesta etapa ocorrem:

Fotólise da água:
Desdobramento da molécula de água em hidrogénio e oxigénio na presença de luz:

O oxigénio é libertado e os hidrogénios cedem os seus eletrões, que vão ser captados pela clorofila quando oxida.

Oxidação da clorofila:
 A clorofila, quando excitada pela luz, perde eletrões ficando oxidada. Esses eletrões vão ser transferidos ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras de eletrões até serem captados por um transportador de eletrões, que fica reduzido.

Fosforilação:
Ao longo da cadeia transportadora de eletrões ocorrem reações de oxidação-redução com libertação de energia. Esta energia é utilizada na fosforilação do ADP em ATP num processo denominado fotofosforilção.

Fonte: AREAL EDITORES

Fase química

Nesta fase, também designda por fase não dependente da luz, ocorre a redução do CO₂ e a síntese de compostos orgânicos num ciclo de reações conhecido com ciclo de Calvin.

Fonte: http://www.infoescola.com

É constituída por 3 fases:

1ª Fixação do Carbono
O CO₂ combina-se com a ribulose difosfato (RuBP) que origina um composto com 6 carbonos instáveis.

2ª Produção de compostos orgãnicos
Este composto instável dá origem imediatamente a 2 moléculas com 3 carbonos cada uma, o ácido fosfoglicérico (PGA).

3ª Regeneração do aceitador
O ATP atua nestas 2 moléculas e estas são reduzidas pelo NDPH, formando o aldeído fosfoglicérico (PGAL). Por cada 12 PGAL, são utilizados 10 PGAL para regenerar a ribulose difosfato.

Para se formar uma molécula de glicose é necessário que o ciclo ocorra 6 vezes gastando-se:

                            - 6 moléculas de CO2;

                            -18 moléculas de ATP;

                            -12 de NADPH.

Quimiossíntese

Os seres quimioautotróficos (grupo de bactérias sulfurosas, nitrificantes e ferrosas), são os protagonistas deste processo. Sintetizam matéria orgânica a partir da oxidação de compostos inorgânicos.

Utilizam a energia proveniente da oxidação na formação de ATP, protões H+ e eletrões, para fixar o dióxido de carbono e sintetizar a matéria orgânica. Os compostos são: amoníaco (NH3), dióxido de carbono (CO2) ou Sulfureto de Hidrogénio (H2S). 

Distinguem-se 2 fases:

1- Dá-se oxidação dos compostos, formam-se  eletrões e protões que são transportado numa cadeia para produzir ATP e NADPH, através da redução do NADP(+).

2- Produção de compostos orgânicos a partir do dióxido de carbono, do ATP e do poder redutor de NADPH.

Fonte: AREAL EDITORES