Obtenção de matéria por seres autotróficos
Existem seres vivos capazes de produzir compostos orgânicos a partir de substâncias minerais, utilizando uma fonte de energia. Estes seres são designados autotróficos. Para que este processo se realize , estes seres utilizam energia luminosa - seres fotoautotróficos - ou energia resultante de reacções de oxidação-redução de determinados compostos quimicos - seres quimioautotróficos.
Fotossintese
Os seres fotoautotróficos utilizam a energia luminosa para produzir compostos orgânicos a partir de CO2 e H2O. Por isso, pode dizer-se que estes seres convertem a energia luminosa em energia quimica.
6CO2 + 12H2O ----------------luz, clorofila-------------------------- C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
A clorofila é um pigmento de cor verde, sintetizado pelas células dos seres fotossinteticos, fundamental para a captação de energia luminosa.
Este gráfico revela a experiência feita por Engelmann, que queria responder a uma pergunta " será que todos os comprimentos de onda são igualmente eficazes no processo da fotossintese?"
Na sua experiência, Engelmann pôde verificar que as bactérias aeróbias se concentravam nas zonas onde incidia o azul-violeta e o vermelho-alaranjado. Estes resultados permitiram estabelecer uma relação entrea a taxa de fotossintese e a radiação absorvida pelos pigmentos fotossintéticos, dado que existe maior produção de oxigénio nas zonas iluminadas pelos comprimentos de ondas absorvidos por estes pigmentos.
Admite-se que as clorofilas e os outros pigmentos estão dispersos na bicamada fosfolipidica da membrana interna dos seus cloroplastos.
A fotossintese compreende duas fases: fase fotoquimica e a fase quimica
Fase fotoquimica
Quando as moléculas de clorofila são atingidas pela luz, origina-se uma corrente de electrões que se propaga ao longo de uma série de proteinas. Este fluxo de electrões liberta energia que é utilizada para formar ATP a partir de ADP e de um grupo fosfato. Por isso há transformação de energia luminosa em quimica. Além disso este fluxo permite formar moléculas de NADPH. Os electrões perdidos pela clorofila são repostos pela molécula de água, que sofre fotólise, o que permite a separação dos átomos de hidrogénio e de oxigénio.
Durante a fase dependente da luz verifica-se:
- conversão da energia luminosa em energia quimica
- fotólise da água - H2O ---- 2H+ + 2e-+1/2 O2
- fosforilação de ADP, formando-se ATP - ADP + P + Energia ------ATP +H2O
- redução de NADP+a NADPH - NADP+ + 2e- ------------ NADPH + H+
Fase Quimica
Ciclo de Calvin: fixação de CO2, produção de compostos argânicos, regeneração de RuDP
- Combinação do CO2, com uma pentose - RuDP - originando um composto instável de 6 carbonos
- Este composto origina duas moléculas com 3 átomos de carbono PGA
- As moléculas de PGA são fosforiladas pelo ATP e posteriormente reduzidas pelo NADPH formando PGAL
- Por cada 12 moléculas de PGA, 10 são utilizadas para regenerar RuDPe duas são utilizadas para sintetizar compostos orgânicos.
- Para se formar uma molécula de glicose, é necessártio que este ciclo se realize 6 vezes.
Quimiossintese
A quimiossintese é semelhante á fotossintese, na medida em que conduz á produção de compostos orgânicos. Tal como na fotossintese é possivel distinguir duas fases:
- produção de ATP e NADPH. Durante esta fase, ocorre a oxidação de compostos minerais como NH3, CO2 e H2S. Esta oxidação permite a obtenção de protões e electrões que são transportados ao longo de uma cadeia, no sentido de produzir ATP e reduzir o NADP+ a NADPH
- depois, ocorre o ciclo das pentoses e tal como na fotossintese, produzem-sen compostos orgânicos a partir do CO2 absorvido, do poder redutor do NADPH e da energia contida no ATP, gerados na primeira fase.