ÁREA: Química Orgânica
TÍTULO: O Papel da Luz no Metabolismo Fotossintético
AUTORES: SILVA,V.B. (UFRPE) ; ALMEIDA,D.P.G. (UFRPE)
RESUMO: Nesse trabalho desenvolvemos uma pesquisa bibliográfica, voltada para o Papel da Luz na fotossíntese e todo histórico dessa descoberta, além da sua importância na economia da natureza.
A fotossíntese é um metabolismo que capacita às plantas, algas e bactérias a armazenarem energia através da luz, que é absorvida sobre tudo pelos complexos antena. A luz absorvida é usada em várias reações e depois de uma série de transformações físicas e químicas, oxidam a água à oxigênio molecular e reduzem NADP à NADPH. Outra porção de energia é rapidamente convertida em energia química durante a formação de ATP [1].
Resgatar esse processo é parte fundamental na conscientização da importância dos organismos fotossintetizantes para a manutenção dos Recursos Naturais e, consequentemente, a vida na Terra.
PALAVRAS CHAVES: papel da luz, fotossíntese e recursos naturais
INTRODUÇÃO: A vida na Terra depende, fundamentalmente, da energia proveniente do Sol. A fotossíntese é um dos processos biológicos de maior importância capaz de aproveitar essa energia e transformá-la em formas utilizáveis [2]. Uma grande parte dos recursos energéticos do planeta, os combustíveis fósseis - petróleo, gás, carvão -, resultam da atividade fotossintética. Parte do Carbono atmosférico é fixado pelas plantas terrestres e aquáticas, durante o processo da fotossíntese.
Sendo um processo fisiológico que distingue os vegetais, a fotossíntese, caracteriza-se pela síntese de carboidratos e pela liberação de oxigênio.
Todo esse mecanismo de transformação energética foi estudo de vários cientistas. Mas em relação ao papel da luz na fotossíntese é importante destacar o trabalho de Daniel Arnon e Colaboradores, durante o período de 1954 a 1969, que depois de isolarem os cloroplastos de células de espinafre sem o advento da tecnologia atual (Fig. 1A e 1B), descobriram que o nucleotídeo ATP, assim como o NADPH eram produzidos através de uma série de reações de oxi-redução que eles chamaram de Fosforilação Fotossintética, já que era a luz responsável pela energia usada nessas transformações [3].
Na década de 1950, paralelo aos trabalhos de Arnon, Calvin organizou um grupo na University of Califórmia, com o objetivo de seguir o trajeto do carbono na fotossíntese, tendo C14O2 como uma de suas principais ferramentas, assim eles elucidaram toda série de reações pelas quais o CO2 é convertido à carboidratos, pelo chamado Ciclo de Calvin [4].
O conjunto complexo de etapas individuais que constituem a fotossíntese e, suas principais reações químicas já foram identificadas, mas sem dúvida, muitos passos adicionais ainda serão descobertos [1].
MATERIAL E MÉTODOS: Em 1953, Arnon e sua equipe conseguiram remover os cloroplastos das folhas de espinafre por meio de uma técnica que preservava a capacidade destas organelas sozinhas de efetuarem o processo integral da fotossíntese das plantas verdes, sem nenhum suprimento externo de energia, a não ser a luz visível.
As experiências (fig.1A e 1B) demonstraram que assimilação de carbono nos cloroplastos isolados, era de fato o inverso das reações de decomposição dos carboidratos, e que a energia necessária ao processo era fornecida conjuntamente pelo ATP e NADPH.
Então iluminaram um preparado de cloroplastos isolados, mas não forneceram grandes quantidades de ADP, fosfato inorgânico e TPN (Trifosfopiridina nucleotídeo), hoje conhecido como NADP. O resultado foi o desprendimento de oxigênio e o acumulo de ATP e NADPH. Então extraíram as enzimas para assimilação de dióxido de carbono, eliminando a parte verde dos cloroplastos e com ela a clorofila absorvente de luz.
Usando ATP e NADPH produzidos na presença de luz, as enzimas continuavam assimilar dióxido de carbono no escuro e a produzir os mesmos carboidratos que os cloroplastos completos que as folhas verdes intactas produzem. Confirmou que esses dois nucleotídeos eram essenciais e que somente podiam ser sintetizados na presença de luz, continuaram as investigações dando ênfase, principalmente, ao caminho que levaria à produção de ATP.
Sem matéria-prima para produzir carboidratos ou para reduzir o NADP+ a NADPH, os cloroplastos utilizavam a energia luminosa para combinar o terceiro radical fosfato ao ADP formando desta forma o ATP, que se acumulava em quantidades substanciais no final do experimento[5].
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Arnon e seus colaboradores concluíram que o papel da luz no ato fotoquímico inicial é apenas elevar a energia dos elétrons na clorofila. Depois disso, a química celular assume a situação, transferindo os elétrons excitados em diferentes trajetos, onde sua energia é convertida em energia química sob a forma de compostos metabólicos ricos em energia como o ATP e o NADPH. Desta forma, conclui que a essência da fotossíntese é a conversão da luz em energia química.
A fig. 1 mostra os aparelhos usados pelo grupo de Química Bio-orgânica da Universidade da Califórnia no experimento de Arnon.
CONCLUSÕES: Entender a fotossíntese é compreender que esse processo é o mais importante da terra, pois supre as necessidades da maioria das formas de vida. Levando em conta que o sol é um gigantesco reator atômico, e se pudermos captar a energia luminosa que chega a terra com a eficácia das plantas verdes, não teremos necessidade de queimar as reservas de energia potencial que existem no subsolo. Conservar os recursos naturais implica em usá-los de forma econômica e racional para que, os renováveis não se extingam por mau uso e os não renováveis não se extingam rapidamente.
AGRADECIMENTOS: Ao Prof. Dr. Hélio Cabral por nos fornecer material de pesquisa para esse trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] AZCON-BIETO, J.; TALON, M. Fisiologia y bioquímica vegetal. Espanha, 1993.
[2] TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 2004.
[3] ARNON, D. I. The cloroplasts as a functional unit em photosyntesis. In: Handbuch der pflanzenphysiologie. Springer_Verlag, 1960. Vol. 5, págs. 773-829.
[4] KENNEDY, D. Textos of scientific American. Stanford university, 1969. Vol. 8, págs 101-112.
[5] ARNON, D. I. Conversion of lightinto chemical energy em photosynthesis. In: Nature. Julho, 1959. Vol. 184, págs.10-21.
