As adaptações fotossintéticas das plantas
Escrito por Guilherme Levi, Levi Mariano e Luíza Helena
O processo de fotossíntese é um dos mais importantes que acontecem na Terra, toda a vida do nosso planeta é dependente deste processo. Os organismos que realizam fotossíntese são plantas, algas e algumas bactérias que possuem clorofila, mas até mesmo os animais carnívoros dependem da fotossíntese, pois comem outros animais que alimentam-se de vegetais. A maior parte dos recursos energéticos disponíveis no Planeta, como o petróleo e o carvão, derivados de seres vivos, foram armazenados em matéria orgânica produzida pela fotossíntese. Neste texto você irá conhecer algumas variações e adaptações das plantas neste processo.
A fotossíntese consiste em dois processos acoplados. Um deles é de caráter fotoquímico e compreende a absorção de luz e o transporte de elétrons,, e o outro é bioquímico ou Ciclo de Calvin, que está ligado com a captação do gás carbônico (CO2). A formação dos compostos que ligam em cadeias os átomos de carbono retêm a energia absorvida a partir da luz nas ligações químicas das moléculas formadas.
A fotossíntese possui 2 etapas, uma etapa fotoquímica e outra química, a qual compreende o Ciclo de Calvin, o foco deste artigo. O Ciclo de Calvin pode ser dividido em 3 etapas: Carboxilação ou Fixação do Carbono, Redução (Produção de açúcares) e Regeneração. A primeira etapa consiste na combinação de CO2 com uma molécula aceptora de 5 carbonos, a 1,5-ribulose-bisfosfato (RuBP), originando 2 moléculas com 3 carbonos. Na segunda etapa as duas moléculas de 3 carbonos são reduzidas a carboidratos usando ATP e NADPH. A terceira etapa é quando a molécula aceptora é regenerada e uma molécula de carboidrato é exportada.
Contudo, ao mesmo tempo que essa enzima se mostra como essencial para a fotossíntese, ela também apresenta um risco. A Rubisco apresenta uma função secundária que é a chamada fotorrespiração (oxigenase), nesse caso a rubisco combina a 1,5-ribulose-bisfosfato (RuBP) com o oxigênio molecular (O2). Nessa reação a RuBP é quebrada em duas moléculas: uma molécula composta por 2 carbonos e a outra uma composta por 3 carbonos. Contudo a molécula de 2 carbonos não pode entrar no ciclo de calvin, por essa razão a planta precisará gastar mais energia para recuperar o carbono perdido. O fator responsável por determinar qual das suas funções a Rubisco irá realizar é a temperatura, em temperaturas elevadas a Rubisco desenvolve alta afinidade pelo O2 enquanto em baixas temperaturas ele tem grande afinidade pelo CO2.
Fonte: MAJEROWICZ, 2004
Conforme o seu metabolismo fotossintético, ou seja, a sua capacidade de fixar o carbono, as plantas podem ser encaixadas em 3 diferentes grupos: C3, C4 e CAM.
As plantas pertencentes ao grupo C3 são as “comuns”, representando cerca de 95% da biomassa do mundo. A via fotossintética das plantas C3 é mesma representada pelo ciclo de Calvin, essas plantas possuem apenas a enzima Rubisco como meio para a fixação do carbono e o produto final dessa etapa para as plantas C3 é um composto formado por 3 carbonos (3-fosfoglicerato ou glicerato 3-fosfato).
As plantas C4 se diferenciam das C3 por apresentarem uma rota alternativa para a fixação do carbono, que passam a acontecer nas células da bainha de feixe, da fixação do carbono, as quais acontecem no mesofilo.
Fonte: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26819/figure/A2575/?report=objectonly
No início, o piruvato é transformado em fosfoenolpiruvato (PEP),a partir daí juntamente com a PEP carboxilase — molécula que não tem tendência a se ligar com O2 — assimila o CO2 formando o oxaloacetato — molécula com 4 carbonos e responsável pelo nome “C4”. O oxaloacetato se transforma em malato e então vai para o Ciclo de Calvin. A partir disso o ciclo ocorre normalmente.
Por um lado, esse processo apresenta vantagens, por possuir menos risco de a RUBISCO reagir com O2. Por outro lado, para transformar o piruvato em PEP, é necessária a transformação de ATP em AMP, o que representa uma grande perda energética para a planta.
Em relação ao terceiro tipo, temos as plantas CAM. A palavra CAM significa metabolismo ácido das crassuláceas, tem esse nome pois foi descoberto pela primeira vez em plantas da família Crassulaceae (nome vindo do latim suculenta). Sabe-se atualmente que cerca de 25 famílias de plantas fazem esse processo. Esse mecanismo é uma adaptação em plantas de meios áridos e semiáridos, onde há uma grande luminosidade e o clima é caracterizado por baixa e irregular precipitação.
As plantas CAM tem a capacidade de abrir seus estômatos durante a noite permitindo a difusão do CO2 para o interior das folhas, este CO2 é fixado em oxaloacetato pela PEP carboxilase (mesma presente nas plantas C4) e convertido em malato ou outro tipo de ácido orgânico. O ácido orgânico é armazenado no interior de vacúolos até o dia seguinte. Na luz do dia, as plantas CAM não abrem seus estômatos, mas fazem fotossíntese. Isto porque os ácidos orgânicos são transportados para fora dos vacúolos e quebrados para liberar CO2, que entra no ciclo de Calvin. Esta liberação controlada mantém uma alta concentração e reduz o nível de perda da H2O (água) e do CO2 , assim algumas dessas plantas conseguem evitar a perda de água ao manter os estômatos fechados durante o dia.
Fonte: Blog do Profº Djalma Santos
Como já foi dito, esse metabolismo adaptado ocorre em aproximadamente 25 famílias, abaixo você pode ver algumas imagens de suculentas e cactos que são exemplos de plantas CAM:
