O que acontece na fase clara?

São temas importantes relacionados a fotossíntese os seus fatores limitantes  (como dióxido de carbono, luz e água), suas etapas ( a fase clara e escura),  a comparação com a respiração ( e o conceito de ponto de compensação fótico), os experimentos relacionados e as estratégias CAM, C3 e C4. Trataremos aqui das duas fases da fotossíntese.

Para entendermos essas duas fases, é importante ter atenção à reação global da fotossíntese, abaixo. O carbono do dióxido de carbono será reduzido, formando glicose, em um processo endotérmico. Ou seja, a fotossíntese envolve transferência de elétrons. A molécula doadora de elétrons é a clorofila, quando estimulada pela luz.  Uma substância chamada de NADP será aceptora intermediária de elétrons nesse processo. Como processo endotérmico (absorve energia), é necessária a formação de ATP para fornecer energia para a glicose. Assim, a fotossíntese ocorre a transfomação de energia luminosa em energia química, armazenada no ATP.

Na fase clara, ocorre formação de ATP e NADPH2 que fornecerão, respectivamente, energia e elétrons para a fase escura, na qual a glicose é formada. A fotossíntese ocorre nas cianobactérias e, nos eucariotos, nos cloroplastos. Observe, abaixo, os tilacoides e o estroma dos cloroplastos, onde ocorrem, respectivamente, a fase clara e fase escura.

Fase clara (fotoquímica)

A fase clara ocorre em estruturas membranosas. Nos cloroplastos, ela ocorre nos tilacóides, que apresentam clorofila. Nas cianobactérias a fase clara ocorre na membrana plasmática. Isso porque nessas membranas existem substâncias chamadas de citocromos, que  participam do processo através de uma cadeia transportadora de elétrons.

Ocorre, nessa fase, a fotofosforilação, ou seja, a produção de ATP (fosforilação do ADP) com a participação da luz (daí o nome, fotofosforilação). A luz estimula a clorofila, que libera elétrons para uma cadeia transportadora constituida de citocromos na membrana dos tilacoides. A transferência de eletrons entre citocromos está ligada a síntese de ATP. Os elétrons podem retornar para a clorofila (fotofosforilação cíclica) ou não (fotofosforilação acíclica).

Observe, abaixo, a fotofosforilação cíclica, que produz ATP.

Na fotofosforilação acíclica, os elétrons transferidos pela clorofila não retornam para esse pigmento, sendo captados pelo NADP. A água é quebrada o que fornece elétrons para a clorofila, libera gás oxigênio e dois protons, que serão captados pelo NADP.  Assim, a fotofosforilação acíclica produz ATP (pela cadeia transportadora de elétrons) e NADPH.

Assim, a fase clara produz, alem de oxigênio,  NADPH e ATP, e esses dois serão reagentes na proxima etapa, a fase escura.

Fase "Escura" (química)

Na fase "escura", o dióxido de carbono é reduzido a glicose, processo endotérmico, em um processo chamado de Ciclo de Calvin-Benson . O agente redutor é o NADPH que transfere elétrons para o ciclo enquanto que o ATP fornece energia para o processo. A glicose é o produto do ciclo de Calvin.

Conclusões

Ao observarmos a equação global da fotossíntese devemos agora entender em que processo cada reagente é consumido e cada produto é liberado:

O CO2 é consumido na fase escura, no estroma do cloroplasto, na qual é produzida a glicose. A água é quebrada na fase clara (fotólise da água, na fotofosforilação acíclica), o que leva a produção de O2  e os hidrogênios são captados pelo NADP, que é convertido em NADPH, reagente  da fase escura.

Em resumo, a fase clara fornece ATP e NADPH para a fase escura formar glicose:

Ou localizando esses processos no cloroplasto:

Assim, apesar do nome fase "escura" percebemos que o ciclo de Calvin depende indiretamente da luz, já que os produtos da fase clara (NADPH e ATP) são reagentes do ciclo de Calvin.

Para saber Mais:

Metabolismo energético 2:nucleotídeos e metabolismo energético ( EM BREVE)

Quais os processos que acontecem na fase clara?

O que acontece na fase escura?

O que acontece na fase clara e na fase escura?

Quais são os processos que ocorrem exclusivamente na fase clara da fotossíntese?