A principal diferença entre a fotossíntese é a quimiossíntese está no fato de que a fotossíntese

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A maior parte da vida na Terra depende do processo de fotossíntese realizado pelos organismos produtores. Entretanto, há locais em que a falta de luz impossibilita a fotossíntese, como em regiões de grande profundidade oceânica ou no interior do solo. Nesse quadro, um processo semelhante, mas que não depende de luz, ganha espaço: a quimiossíntese.

Assim como a fotossíntese, a quimiossíntese é um processo autotrófico de conversão de moléculas de carbono, como dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4), em matéria orgânica que será utilizada como alimento pelo organismo. Porém, no lugar da energia luminosa, as reações que compõem a quimiossíntese utilizam a energia liberada pela oxidação de determinadas moléculas inorgânicas. Essa fonte de energia vem de moléculas contendo elementos como enxofre (S), hidrogênio (H), nitrogênio (N), manganês (Mg) ou ferro (Fe). Os organismos quimiossintetizantes incluem bactérias e arqueobactérias que vivem em ambientes carentes de luz.

Uma das reações de quimiossíntese mais conhecidas vem de bactérias que utilizam sulfeto de hidrogênio (H2S) como uma fonte de energia, funcionando como base de diversas cadeias alimentares de áreas próximas a fontes termais submarinas. Essas bactérias existem como organismos vivos livres ou formam relações de simbiose com outros organismos dessa região. Um bom exemplo dessas relações é o caso dos poliquetas conhecidos como pogonóforos. Esses animais são anelídeos que formam tubos verticais próximos a fontes termais no fundo dos oceanos e se associam a bactérias quimiossintetizantes, que vivem em um órgão do sistema digestivo do poliqueta. Estas bactérias produzem glicose (C6H12O6) a partir da oxidação do sulfeto de hidrogênio liberado pelas fontes termais, proporcionando assim uma fonte de alimento tanto para si quanto para o hospedeiro pogonóforo. A equação geral do processo de quimiossíntese utilizando sulfeto de hidrogênio é a seguinte:

12 H2S + 6 CO2 = C6H12O6 + 6 H2O + 12 S

Pode-se observar que a reação acima é semelhante à reação que produz glicose através da fotossíntese, exceto o fato que a fotossíntese libera gás oxigênio, enquanto a quimiossíntese produz enxofre sólido. Os grânulos de enxofre amarelo são visíveis no citoplasma de bactérias que realizam a reação.

Além dessa, bactérias que vivem no solo no ambiente terrestre também são capazes de realizar quimiossíntese, sendo mais conhecidas as que utilizam compostos de nitrogênio como fonte de energia. Essas bactérias são chamadas de nitrobactérias e pertencem aos gêneros Nitrosomonas e Nitrobacter, sendo essenciais no ciclo do nitrogênio em nosso planeta.

As bactérias do gênero Nitrosomonas oxidam a amônia (NH3) presente no solo, transformando-o em íon nitrito (NO2–) e liberando energia. Em seguida, essa energia é utilizada para a produção de glicose a partir de gás carbônico. Abaixo estão as equações gerais das reações de quimiossíntese realizadas pelas Nitrosomonas:

2 NH3  + 3 O2 = 2 NO2– + 2 H2O + 2H+ + Energia

6 CO2 + 6 H2O + Energia = C6H12O6 + 6 O2

As bactérias do gênero Nitrobacter, por sua vez, oxidam o íon nitrito (NO2–) transformando-o em íon nitrato (NO3–) em uma reação que também libera energia. Da mesma forma que as Nitrossomonas, as Nitrobacter utilizam essa energia para produzir moléculas orgânicas de glicose a partir do CO2, seguindo as seguintes reações:

2 NO2–  + O2 = 2 NO3– + Energia 

6 CO2 + 6 H2O + Energia = C6H12O6 + 6 O2

Referências:

Amabis, J. M. & Martho, G. R. 2006. Fundamentos da Biologia Moderna: Volume único. 4ª Ed. Editora Moderna: São Paulo, 839 p.

Smith, C. 2012. Chemosynthesis in the deep-sea: life without the sun. Biogeosciences Discussions, 9: 17037-17052.

Sites:

http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/curriculum/section6.pdf

http://oceanexplorer.noaa.gov/facts/photochemo.html

https://www.thoughtco.com/chemosynthesis-definition-and-examples-4122301

http://www.unioeste.br/cursos/cascavel/biotecnologia/aulas/2008/aula_bact_fixadora_N_2008.pdf

Hoje trazemos uma resumo de Fotossíntese e Quimiossíntese! Tudo pra você entender bem a matéria e arrasar nos vestibulares. Confira!

Os seres autotróficos são aqueles que produzem o próprio alimento — a partir de substâncias inorgânicas — e se encontram na base da cadeia alimentar. Esse processo pode ocorrer a partir da transformação de energia solar — como na fotossíntese — ou de energia química — como na quimiossíntese — em matéria orgânica.

Fotossíntese

O cloroplasto — que possui como principal pigmento a clorofila — é a organela vegetal na qual ocorre a fotossíntese. O granum é o conjunto de tilacóides onde se encontram os pigmentos fotossintéticos (clorofila) e no qual ocorre a fase fotoquímica. Já no estroma acontece a fase enzimática da fotossíntese.

A fase fotoquímica também pode ser chamada de fase clara e ocorre nos tilacóides. Este processo depende diretamente da energia solar, já que assim que energizados, os elétrons presentes na clorofila mudam para um orbital mais energético, sendo levados por transportadores, como o citocromo.

A fase fotoquímica é dividida em duas:

• Fosforilação cíclica: Ocorre apenas no fotossistema I, presente na clorofila a. Após os elétrons se ligarem aos transportadores, eles liberam energia, fazendo com que o ADP se conecte ao fósforo, formando o ATP. Ao perder a energia, os elétrons voltam ao orbital de baixa energia e retornam ao fotossistema I.

• Fosforilação acíclica: Envolve o fotossistema I (clorofila a) e o fotossistema II (na clorofila b). Após serem transportados e perderem energia formando o ATP, os elétrons não retornam ao fotossistema I, sendo capturados pelos NADP. Com isso, o fotossistema I fica oxidado e são transportados elétrons do fotossistema II ao fotossistema I.

Nesta etapa também ocorre a fotólise da água (quebra da água pela energia luminosa), para que o fotossistema II não fique oxidado.

Na fotólise da água são liberados dois hidrogênios (que serão capturados pelos transportadores NADP), dois elétrons (que irão balancear o fotossistema II) e gás oxigênio, que é liberado na atmosfera.

A fase fotoquímica gera como produtos finais o ATP e elétrons (NADP2H), que serão utilizados na fase enzimática, além de oxigênio, que será liberado na atmosfera.

Fase Enzimática

A fase enzimática ocorre no estroma e há o consumo de gás carbônico, ATP e de NADP2H. Como ela utiliza produtos da fase fotoquímica, também depende da luz para acontecer, sendo incorreto chamá-la de fase escura.

• Ciclo de Calvin-Benson: A cada duas voltas deste ciclo, forma-se uma molécula de glicose. Neste ciclo, três moléculas de CO~2~, provenientes da atmosfera, são fixados pela enzima rubisco e, utilizando os ATP e NADP provenientes da fase clara, sofrem reações até formarem uma molécula de três carbonos, chamada PGAL (aldeído fosfoglicérico). Ao realizar uma segunda volta no ciclo de Calvin, haverão duas moléculas de PGAL soltas, que irão reagir formando a frutose e, posteriormente, a glicose.

O produto final da fase enzimática é a glicose.

O metabolismo CAM pode ocorrer em plantas que vivem em climas áridos, com alta intensidade luminosa.

As plantas com metabolismo CAM deixam seus estômatos fechados durante o dia, e abertos durante a noite. No escuro, eles sequestram gás carbônico e o armazenam em forma de ácido málico. Já na claridade, as plantas utilizam este ácido para realizar a fotossíntese.

Fatores que Influenciam a Fotossíntese

Quando fazemos um resumo de Fotossíntese, precisamos mostra que há alguns fatores que influenciam a taxa de fotossíntese, como:

• Variação de Temperatura: As enzimas que atuam na fotossíntese possuem uma temperatura ideal, que aumenta a velocidade da reação. O aumento da temperatura pode desnaturar estas enzimas, diminuindo a taxa de fotossíntese.

• Concentração de Gás Carbônico: O gás carbônico participa da fase enzimática da fotossíntese. Após uma certa concentração, a taxa de fotossíntese se estabiliza, pois a quantidade máxima de gás carbônico necessário para realizar a fotossíntese já foi saturada.

A intensidade luminosa também influencia a taxa de fotossíntese, como veremos abaixo.

Relação Fotossíntese x Respiração

A fotossíntese depende da luz para ocorrer, porém a respiração ocorre independentemente da incidência luminosa. Quanto mais luz no ambiente, maior será a taxa de fotossíntese (até chegar ao ponto de saturação luminosa), enquanto que a taxa de respiração é constante independente da iluminação do ambiente.

• A: Ponto de compensação fótica – ocorre quando a taxa de fotossíntese é igual a taxa de respiração.
• B: Ponto de saturação luminosa – ocorre quando o cloroplasto já está em sua atividade máxima, ou seja, não consegue realizar mais fotossíntese, mesmo aumentando a intensidade luminosa.

Quando a taxa de fotossíntese é maior que a taxa de respiração, ela acumula reserva e cresce de tamanho. Quando a taxa de fotossíntese é menor que a taxa de respiração, a planta gasta sua reserva energética.

Quimiossíntese

O processo da quimiossíntese é semelhante ao da fotossíntese, porém a energia utilizada na reação não vem da luz, mas sim de reações químicas, como a oxidação de substância inorgânicas. Portanto, a energia utilizada na reação é química.

Esta reação ocorre, por exemplo, nas bactérias que participam do ciclo do nitrogênio. Nela a ação entre de Nitrito + Oxigênio — para a produção de Nitrato — desprende energia química, que será utilizada para realizar a quimiossíntese e a produção de matéria orgânica.

Agora que você já conhece o resumo de fotossíntese e quimiossíntese, que tal testar os seus conhecimentos realizando os exercícios abaixo? Vamos lá!

Resumo de Fotossíntese: Exercícios

1) (FUVEST) O gás carbônico e o oxigênio estão envolvidos no metabolismo energético das plantas. Acerca desses gases pode-se dizer que:

a) o oxigênio é produzido apenas à noite;b) o oxigênio é produzido apenas durante o dia;c) o gás carbônico é produzido apenas à noite;d) o gás carbônico é produzido apenas durante o dia;

e) o oxigênio e o gás carbônico são produzidos dia e noite.

2) (ENEM 2009) A fotossíntese é importante para a vida na Terra. Nos cloroplastos dos organismos fotossintetizantes, a energia solar é convertida em energia química que, juntamente com água e gás carbônico (CO~2~), é utilizada para a síntese de compostos orgânicos (carboidratos). A fotossíntese é o único processo de importância biológica capaz de realizar essa conversão. Todos os organismos, incluindo os produtores, aproveitam a energia armazenada nos carboidratos para impulsionar os processos celulares, liberando CO~2~ para a atmosfera e água para a célula por meio da respiração celular. Além disso, grande fração dos recursos energéticos do planeta, produzidos tanto no presente (biomassa) como em tempos remotos (combustível fóssil), é resultante da atividade fotossintética.

As informações sobre obtenção e transformação dos recursos naturais por meio dos processos vitais de fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem concluir que:

a) o CO2 e a água são moléculas de alto teor energético.b) os carboidratos convertem energia solar em energia química.c) a vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do Sol.d) o processo respiratório é responsável pela retirada de carbono da atmosfera

e) a produção de biomassa e de combustível fóssil, por si, é responsável pelo aumento de CO2 atmosférico.

3) (UFPR 2010) O gráfico abaixo representa o resultado de um experimento em que foi medida a velocidade da fotossíntese em função da temperatura na folha de um vegetal mantida sob iluminação constante.

Com base nesse gráfico e nos conhecimentos acerca do processo de fotossíntese, assinale a alternativa correta.

a) A temperatura atua como fator limitante da fotossíntese porque o calor desnatura as proteínas responsáveis pelo processo.b) O aumento da temperatura ocasiona um aumento na velocidade de fotossíntese porque a entrada de oxigênio na folha torna-se mais rápida com o aumento da temperatura.c) O aumento da temperatura faz com que a fotossíntese se acelere por conta do aumento da fosforilação cíclica dependente de O2.d) Num experimento em que a temperatura fosse mantida constante e a luminosidade fosse aumentando, o resultado permitiria a construção de um gráfico que seria igual ao apresentado.

e) Em temperaturas muito baixas, a velocidade da fotossíntese é pequena em consequência da baixa produção de CO2 necessário ao processo.

4) As bactérias quimiossintetizantes são capazes de viver em ambientes sem luz e sem matéria orgânica. Isso é possível porque:

a) as bactérias quimiossintetizantes utilizam apenas glicose dos alimentos para produzir energia.b) as bactérias quimiossintetizantes realizam a oxidação de substâncias inorgânicas para obter energia.c) as bactérias quimiossintetizantes utilizam apenas água e gás carbônico para produzir energia.

d) as bactérias quimiossintetizantes utilizam gás carbônico e glicose para produzir energia.

Gabarito

1) B

2) C

3) A

4) B

E aí, foi bem nos exercícios? Nos conte nos comentários o que achou do nosso resumo de fotossíntese e quimiossíntese e aproveite também para navegar pela nossa categoria de Biologia na hora de se preparar para o vestibular.