Qual a relação entre fotossíntese é respiração das plantas?

Os Ciclos da Terra

O mundo natural tem tudo a ver com equilíbrio. Por meio do processo de evolução, os animais e as plantas desenvolveram o equilíbrio necessário para se beneficiar e sobreviver uns com os outros. Aqueles que não o fazem, muitas vezes morrem. Os ecossistemas que habitam desempenham um grande papel no que é necessário para sobreviver.

Um ecossistema não é apenas rochas, solo e clima, ele também inclui plantas e animais. Por esse motivo, muitas plantas e animais desenvolvem relacionamentos mutuamente benéficos. Uma árvore fornecerá uma superfície para as plantas trepadeiras alcançarem o céu, ou uma baleia será tratada por peixes que se adaptaram para comer a pele morta e parasitas no corpo da baleia.

É esse tipo de relacionamento que faz os ecossistemas da Terra funcionarem em uma espécie de ciclo. A presença de um animal ou planta depende dos outros no ecossistema. Um exemplo dessa relação é a fotossíntese de uma planta e a respiração celular de um animal.

Fotossíntese e Respiração

A fotossíntese ocorre quando as plantas pegam luz do sol, água do solo e dióxido de carbono do ar e os transformam em energia, na forma de glicose, para permitir que a planta funcione e cresça.

A respiração celular é onde as células dos animais obtêm oxigênio do ar e energia dos alimentos que comem, também muitas vezes na forma de glicose, e os usam para impulsionar suas funções.

Você já deve ter notado que essas equações são bastante semelhantes. Na verdade, eles são exatamente o oposto um do outro. Os subprodutos da fotossíntese são oxigênio e glicose. Os subprodutos da respiração celular são dióxido de carbono e água. Isso não é coincidência.

As plantas da Terra usam a fotossíntese para produzir as moléculas necessárias para a vida dos animais. E os animais usam a respiração celular para produzir as moléculas necessárias para a vida das plantas. Plantas e animais evoluíram juntos na Terra de maneiras que se complementam, porque isso beneficia a ambos.

Você pode se perguntar, como isso é possível? De onde vem a energia? Parece que a energia flui para frente e para trás para sempre. A energia extra que entra no sistema é proveniente da luz do sol, que é absorvida pelas plantas para alimentar todo o processo.

Essa conexão entre plantas e animais é um produto da evolução. Através do processo de evolução, a natureza criou uma simetria incrível; um belo ciclo e equilíbrio para os ecossistemas do mundo. Este ciclo faz parte do ciclo mais amplo que move o carbono, o elemento no qual toda a vida na Terra se baseia, por toda a biosfera terrestre.

Resumo da lição

Fotossíntese é como as plantas combinam luz, água e dióxido de carbono para produzir energia (glicose) e oxigênio. A glicose alimenta as funções das plantas e o oxigênio é liberado de volta para a atmosfera. A respiração celular é como os animais combinam glicose e oxigênio para produzir dióxido de carbono e água. Nesse processo, a reação alimenta as células dos animais. É a razão pela qual o corpo humano é capaz de funcionar.

Essas duas reações são exatamente opostas uma da outra. As plantas produzem as moléculas necessárias para os animais e os animais produzem as moléculas necessárias para as plantas. A terra contém esses ciclos naturais graças ao processo de evolução.

A vida, tal como atualmente se acha organizada em nosso planeta, depende em grande parte dos seres vivos fotossintetizantes. Poderíamos começar justificando essa afirmativa pelo fato de que a quase totalidade do gás oxigênio atmosférico, usado pela grande maioria dos seres vivos atuais na respiração celular, provém da fotossíntese realizada por plantas, algas e algumas bactérias.

Esse é, talvez, o aspecto que as pessoas mais relacionam com a fotossíntese, mas é muito importante sabermos que a produção de gás oxigênio não é o único evento importante da fotossíntese. Durante esse processo, os organismos fotossintetizantes fixam a energia luminosa do sol e a transformam em energia química, armazenando-a em moléculas de carboidratos (também produzidas durante o processo).

Esses carboidratos são utilizados pelo próprio organismo que os produziu, parte para a realização da respiração celular, que libera energia para seus processos vitais, e parte para a fabricação de diversas substâncias orgânicas importantes, como aminoácidos, lipídios, celulose etc.

Isso torna os organismos fotossintetizantes independentes de outros seres vivos para se alimentar e faz com que eles ocupem a base da grande maioria das cadeias alimentares, com os consumidores dependendo, direta ou indiretamente, do alimento produzido por eles.

A palavra fotossíntese (do grego photos, luz, synthesis, composição) diz respeito a esse processo no qual ocorre, em presença da luz, a produção de moléculas orgânicas ricas em energia, a partir de compostos inorgânicos pobres em energia (gás carbônico e água). A energia química armazenada nas moléculas orgânicas produzidas nesse processo fica, dessa forma, disponível para o organismo fotossintetizante e para seus possíveis consumidores.

As reações químicas da fotossíntese

Os vegetais e organismos unicelulares capazes de realizar a fotossíntese são os únicos seres vivos que conseguem transformar a energia luminosa (do Sol) em energia química. Isso quer dizer que essas criaturas captam a energia que os outros seres vivos não são capazes de absorver e tornam isso possível, ao modificar a forma da energia. Parece mágica, mas após inúmeros estudos sobre a fotossíntese, é possível demonstrar esse fenômeno por meio de equações químicas.

Para entender as reações químicas da fotossíntese, é preciso, primeiro, conhecer suas etapas, que são conhecidas como reação fotoquímica (ou fase clara) e reações de carboxilação (antigamente conhecida como fase escura). A primeira etapa difere da segunda, por ser indispensável a presença da luz solar nas reações. Contudo, não se pode esquecer que a fase "escura" depende indiretamente da luz, uma vez que, sem a primeira etapa, a segunda não se realiza.

Na fase clara, a luz promove a síntese de ATP e a oxidação fotoquímica da água que resulta em oxigênio. Também ocorre a redução de NADP a NADPH2, que é um nucleotídeo reduzido de piridina. Essas reações acontecem no interior das membranas dos cloroplastos, denominadas tilacóides, e suas equações simplificadas são:
 

As reações de carboxilação, por sua vez, necessitam do ATP e do NADPH2 produzidos na fase fotoquímica, e, essas reações ocorrem no estroma (parte solúvel dos cloroplastos). Nessa fase o dióxido de carbono e a água são combinados com moléculas de ribulose 1,5 bifosfato. Tal reação origina duas moléculas de fosfoglicerato que, são reduzidas e transformadas em carboidratos. A regeneração química da ribulose sustenta a continuidade desse ciclo, chamado Ciclo de Calvin.
 

Para se ter uma ideia de quanta energia o Ciclo de Calvin utiliza, basta saber que, para cada molécula de dióxido de carbono fixada, são consumidas duas moléculas de NAPH e três de ATP. Geralmente, a fase de carboxilação é representada de maneira muito simplificada pelas equações:
 

Ao somar todas as equações químicas acima, o resultado é a equação geral da fotossíntese:

E sua forma simplificada é:

Erros comuns em relação à fotossíntese

Há uma ideia muito difundida de que as plantas, durante a fotossíntese, transformam o gás carbônico em oxigênio.

Contudo, retomando os processos da fase clara da fotossíntese, percebemos que é durante a fotólise da água que se formam as moléculas de gás oxigênio que podem ser liberadas para o ambiente. É um erro, portanto, pensar que o gás oxigênio forma-se a partir do gás carbônico - ele é proveniente das moléculas de água que participam desse processo.

É comum também que as pessoas pensem que a fotossíntese é a respiração das plantas ou que elas fazem fotossíntese durante o dia e respiram à noite. Respiração celular e fotossíntese são processos distintos e ambos são realizados pelos vegetais, algas e também por algumas bactérias.

A respiração, ao contrário da fotossíntese, não depende da luz e é realizada ao longo de todo o dia. Nos períodos em que há grande luminosidade, a intensidade da fotossíntese é tal que o organismo produz gás oxigênio suficiente para a sua própria respiração celular e libera o excesso, dando a falsa impressão de que não respira, pois não está absorvendo o gás oxigênio da atmosfera.

Confira o ciclo da fotossíntese

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Veja errata.

Qual a relação entre fotossíntese é respiração das plantas?

Qual é a diferença entre a fotossíntese é respiração?

O que a fotossíntese é respiração celular têm em comum?