Pigmentos Compreendentes
Existem diferentes tipos de pigmentos, e cada um absorve apenas certos comprimentos de onda (cores) da luz visível. Os pigmentos refletem a cor dos comprimentos de onda que eles não podem absorver.
Todos os organismos fotossintéticos contêm um pigmento chamado clorofila a, que o ser humano vê como a cor verde comum associada às plantas. A clorofila a absorve comprimentos de onda de ambos os extremos do espectro visível (azul e vermelho), mas não do verde. Como o verde é refletido, a clorofila aparece verde.
Figure 4. Plantas que normalmente crescem na sombra se beneficiam de ter uma variedade de pigmentos absorventes de luz. Cada pigmento pode absorver diferentes comprimentos de onda de luz, o que permite à planta absorver qualquer luz que passe através das árvores mais altas. (crédito: Jason Hollinger)
Outros tipos de pigmentos incluem a clorofila b (que absorve a luz azul e vermelha-alaranjada) e os carotenóides. Cada tipo de pigmento pode ser identificado pelo padrão específico de comprimentos de onda que absorve da luz visível, que é o seu espectro de absorção.
Muitos organismos fotossintéticos têm uma mistura de pigmentos; entre eles, o organismo pode absorver energia de uma gama mais ampla de comprimentos de onda de luz visível. Nem todos os organismos fotossintéticos têm pleno acesso à luz solar. Alguns organismos crescem debaixo de água onde a intensidade da luz diminui com a profundidade, e certos comprimentos de onda são absorvidos pela água. Outros organismos crescem em competição pela luz. As plantas no chão da floresta tropical devem ser capazes de absorver qualquer pedaço de luz que atravesse, porque as árvores mais altas bloqueiam a maior parte da luz solar (Figura 4).
Como funcionam as reações dependentes da luz
O objetivo geral das reações dependentes da luz é converter a energia luminosa em energia química. Esta energia química será utilizada pelo ciclo Calvin para alimentar a montagem de moléculas de açúcar.
As reacções dependentes da luz começam num agrupamento de moléculas de pigmento e proteínas chamado sistema fotográfico. Os fotossistemas existem nas membranas dos tilacóides. Uma molécula de pigmento no fotossistema absorve um fotão, uma quantidade ou “pacote” de energia luminosa, de cada vez.
Um fotão de energia luminosa viaja até atingir uma molécula de clorofila. O fóton faz com que um elétron na clorofila se torne “excitado”. A energia dada ao elétron permite que ele se liberte de um átomo da molécula de clorofila. A clorofila é portanto dita para “doar” um elétron (Figura 5).
Figure 5. A energia da luz é absorvida por uma molécula de clorofila e é passada ao longo de um caminho para outras moléculas de clorofila. A energia culmina em uma molécula de clorofila encontrada no centro de reação. A energia “excita” um de seus elétrons o suficiente para deixar a molécula e ser transferida para um aceitador de elétrons primário próximo. Uma molécula de água se divide para liberar um elétron, que é necessário para substituir o doado. Os íons oxigênio e hidrogênio também são formados a partir da divisão da água.
Para substituir o elétron na clorofila, uma molécula de água é dividida. Esta divisão liberta um electrão e resulta na formação de oxigénio (O2) e iões de hidrogénio (H+) no espaço tiacóide. Tecnicamente, cada quebra de uma molécula de água liberta um par de electrões, podendo assim substituir dois electrões doados.
A substituição do electrão permite à clorofila responder a outro fotão. As moléculas de oxigénio produzidas como subprodutos encontram o seu caminho para o ambiente circundante. Os íons de hidrogênio desempenham papéis críticos no restante das reações dependentes da luz.
Cutem em mente que o objetivo das reações dependentes da luz é converter a energia solar em portadores químicos que serão utilizados no ciclo Calvin. Em eucariotas, existem dois fotossistemas, o primeiro é chamado de fotossistema II, que é nomeado pela ordem de sua descoberta e não pela ordem de função.
Após o ataque do fóton, o fotossistema II transfere o elétron livre para o primeiro de uma série de proteínas dentro da membrana tialóide chamada cadeia de transporte de elétrons. Conforme o elétron passa ao longo dessas proteínas, a energia das bombas de membrana do elétron alimenta os íons de hidrogênio que movem ativamente os íons de hidrogênio contra seu gradiente de concentração do estroma para o espaço tilóide. Isto é bastante análogo ao processo que ocorre na mitocôndria, no qual uma cadeia de transporte de elétrons bombeia íons de hidrogênio do estroma mitocondrial através da membrana interna e para o espaço intermembrana, criando um gradiente eletroquímico. Após a utilização da energia, o elétron é aceito por uma molécula de pigmento no próximo fotossistema, que é chamado de fotossistema I (Figura 6).
Figure 6. Do fotossistema II, o elétron excitado viaja ao longo de uma série de proteínas. Este sistema de transporte de electrões utiliza a energia do electrão para bombear iões de hidrogénio para o interior do tilacóide. Uma molécula de pigmento no fotossistema I aceita o electrão.