Os vegetais verdes possuem, nas suas células, organoides chamados cloroplastos, onde se processa o fenômeno da fotossíntese. Os cloroplastos transformam a energia luminosa em energia química através da equação:
12H2O + 6CO2 luz clorofila C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
A fotossíntese pode ser subdividida em duas etapas: fotoquímica ou luminosa e química ou escura.
Na fase fotoquímica, a energia luminosa, absorvida pelas clorofilas, será utilizada na síntese de dois compostos energéticos, o ATP e o NADPH2. A síntese de ATP se faz a partir do ADP e fosfato e é chamada fotofosforilação. O NADPH2 se forma quando a molécula da água é quebrada nos seus componentes, isto é, oxigênio e hidrogênio. O oxigênio é liberado como subproduto da fotossíntese, e o hidrogênio é utilizado na redução do NADP a NADPH2.
Na fase química ocorre: absorção e fixação de CO2; redução do CO2 pelo NADPH2, consumindo a energia do ATP e produzindo a glicose, rica em energia.
Os vegetais, os animais e os decompositores liberam a energia dos compostos sintetizados, na fotossíntese, durante a respiração. A respiração aeróbia ocorre nas mitocôndrias dos eucariontes e pode ser expressa através da equação:
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 12H2O + 6CO2 + Energia
A energia liberada é utilizada na manutenção dos fenômenos vitais.
Podemos dividir a respiração celular nas seguintes etapas: glicólise, Ciclo de Krebs e cadeia respiratória.
Alguns dos ATPs formados durante a respiração celular são produzidos diretamente durante o processo de glicólise, outros se originam da fosforilação oxidativa que ocorre durante a cadeia respiratória e da qual participam as moléculas de NADH2, FADH2 e GTP, formadas durante a glicólise e o ciclo de Krebs.
Eis, a seguir, mais detalhadamente, o que se produz em cada uma das etapas:
1. Glicólise
Ocorre no citoplasma da célula e produz ácido pirúvico a partir de glicose. Esse processo gera 2 ATPs e 2 NADH2. Cada NADH2 produzido na glicólise será convertido em 3 ATPs durante a cadeia respiratória. Portanto, ao final de todos os processos, pode-se dizer que o saldo total da glicólise é de 8 ATPs.
Para cada molécula de glicose degradada são formadas 2 moléculas de ácido pirúvico. Antes da próxima etapa, o ácido pirúvico reage com a coenzima A originando a acetil-coenzima A (acetil-CoA). Nesse processo formam-se 2 NADH2 que irão originar, durante a cadeia respiratória, 6 ATPs. Portanto, o saldo total da conversão ácido pirúvico em acetil-CoA é de 6 ATPs.
2. Ciclo de Krebs
Ocorre na matriz mitocondrial. Durante o ciclo são formados: 6 NADH2, que irão originar 18 ATPs durante a cadeia respiratória; 2 moléculas de FADH2 sendo que, cada uma, durante a cadeia respiratória, irá formar 2 ATPs (total = 4 ATPs), e 2 moléculas de GTP, sendo que cada uma originará 1 ATP durante a cadeia respiratória (total = 2 ATPs). Portanto, ao final da cadeia respiratória, o Ciclo de Krebs permitirá a formação de 24 ATPs.
3. Cadeia respiratória
Ocorre nas cristas mitocondriais e promove a conversão das moléculas produzidas durante as fases anteriores (NADH2, FADH2 e GTP) em moléculas de ATP.
Resumindo
- Glicólise produz: 2 ATP + 2 NADH2
Conversão do ácido pirúvico em acetil-CoA: 2 NADH2
- Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2 FADH2 + 2GTP
Cadeia transportadora de elétrons:
- 2 NADH2 (glicólise) = 6 ATPs
- 2NADH2 (conversão do ácido pirúvico)= 6 ATPs
- 6 NADH2 (Ciclo de Krebs) = 18 ATPs
- 2 FADH2 (Ciclo de Krebs)= 4 ATPs
- 2 GTP (Ciclo de Krebs)= 2 ATPs
Saldo total = 38 ATPs
Confira o ciclo da fotossíntese
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O Ciclo do carbono tem início quando as plantas e outros organismos autótrofos absorvem o gás carbônico da atmosfera para utilizá-lo na fotossíntese.
Nesse processo, o carbono é devolvido ao meio na mesma velocidade em que é sintetizado pelos produtores, pois a devolução de carbono ocorre continuamente por meio da respiração durante a vida dos seres.
No ciclo biológico do Carbono, podemos ter a total renovação do carbono atmosférico em até vinte anos.
Este processo ocorre na medida em que as plantas absorvem a energia solar e CO2 da atmosfera. Isso gera oxigênio e açúcares, como a glicose, por meio do processo conhecido como fotossíntese, o qual é a alicerce para o crescimento das plantas.
Por sua vez, os animais e as plantas consomem a glicose durante o processo de respiração, emitindo novamente CO2.
Com isso, a fotossíntese e a decomposição orgânica, por meio da respiração, renovam o carbono da atmosfera.
Em termos de equação química destes processos temos:
- 6CO2 + 6H2O + energia (luz solar) → C6H12O6 + 6O2 (fotossíntese)
- C6H12O6 (matéria orgânica) + 6O2 → 6CO2+ 6 H2O + energia (Respiração)
Com isso, a fotossíntese e a respiração, conduzem o carbono de sua fase inorgânica à fase orgânica e de volta a fase inorgânica, concluindo o ciclo biogeoquímico.
Também faz parte do ciclo biológico a remoção de grande parte do carbono da atmosfera excedendo os limites da respiração, quando a matéria orgânica acumula-se em depósitos sedimentares que se decompõem em combustíveis fósseis.
Outra forma de acelerar ainda mais o ciclo rápido e adicionar CO2 na atmosfera são os incêndios naturais. Eles consomem a biomassa e matéria orgânica, transferindo mais CO2 num ritmo maior do que aquele que remove naturalmente o Carbono a partir de sua sedimentação.
Esse processo causa o aumento das concentrações atmosféricas de CO2 rapidamente.
O Carbono e seu Ciclo
Como o quinto elemento mais abundante no Planeta, O Carbono (C) possui necessariamente duas formas, uma orgânica, existente nos organismos vivos e mortos, e outra inorgânica, presente nas rochas.
Assim, 99% desse carbono está na litosfera, a maior parte sob a forma inorgânica, armazenada em rochas sedimentares em depósitos de combustíveis fósseis.
O Carbono circula pelos oceanos, na atmosfera e no interior da Terra, no ciclo de longa duração definido "ciclo biogeoquímico". Esse processo está dividido em dois tipos. O ciclo "lento" ou geológico, no qual o carbono é sedimentado e comprimido sob as placas tectônicas, e, para o que nos interessa mais, o ciclo "rápido" ou biológico.
As Atividades Humanas e o Ciclo do Carbono
As ações humanas influenciam no ciclo global do carbono, uma vez que elas retiram o carbono armazenado nos depósitos fósseis numa velocidade superior à da absorção do carbono pelo ciclo.
Dessa forma, estamos potencializando o aumento das concentrações de CO2 na atmosfera, especialmente se considerarmos o fato de que este depósitos são queimados como combustíveis, acelerando ainda mais o processo.
A concentração de dióxido de carbono na atmosfera tem crescido a uma taxa de 0,4% ao ano. A extração e queima do petróleo, gás e carvão vem junto com destruição das florestas e, portanto, reduzimos a capacidade de absorção ao mesmo tempo em que aumentamos a emissão de Carbono.
Curiosidades
- Os oceanos são grandes depósitos de gás carbônico e realizam uma troca constante de carbono com a atmosfera.
- A concentração do carbono na atmosférica é a menor, pois a maior parte está nos oceanos e na crosta terrestre.
- A vida nos oceanos consome grandes quantidades de CO2, uma vez que baixas temperaturas no oceano aumentam a absorção do CO2 atmosférico, enquanto temperaturas mais altas podem causar a emissão de CO2.
- O Efeito Estufa é um sintoma do ciclo do carbono, uma forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante.
Teste seus conhecimentos com exercícios sobre ciclos biogeoquímicos.
Licenciada em Ciências Biológicas (2010) e Mestre em Biotecnologia e Recursos Naturais pela Universidade do Estado do Amazonas/UEA (2015). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela UEA.