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Como funciona a fotossíntese

Nos anos 1600, Jan Baptist van Helmont cultivou um salgueiro em 200 libras de solo seco; após cinco anos, a árvore havia ganhado 164 libras e o solo perdido cerca de 2 onças.

De onde vem a massa de uma árvore?

Se você tivesse que adivinhar de onde vem a madeira de uma árvore, o solo pareceria a resposta óbvia. Van Helmont testou essa ideia. Secou 200 libras de terra em um forno, plantou uma muda de salgueiro de cinco libras e a regou apenas com água da chuva ou destilada durante cinco anos. A árvore passou a pesar cerca de 169 libras e 3 onças, mas o solo seco voltou a pesar 200 libras menos cerca de 2 onças. Ele concluiu que a madeira, a casca e as raízes haviam vindo apenas da água.

Ele estava parcialmente certo. A água entra na planta, mas a maior parte da massa seca de uma árvore é carbono, e esse carbono vem do ar. Plantas, algas e cianobactérias captam dióxido de carbono, um gás de baixa energia, e usam a energia da luz solar para formar açúcares, ricos em energia. A OpenStax Biology os chama de fotoautótrofos, organismos que produzem o próprio alimento usando luz. Animais, fungos e a maioria das bactérias são heterótrofos: vivem dos açúcares produzidos inicialmente pela fotossíntese.

A reação global costuma ser escrita como 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂, com a luz como fonte de energia. Seis moléculas de dióxido de carbono e seis de água se transformam em uma molécula de glicose e seis de oxigênio. A equação parece simples, mas o processo real envolve muitas etapas com moléculas intermediárias de curta duração.

ContextoPlantas que restauram o ar. Em 1771, o clérigo inglês Joseph Priestley queimou uma vela em um recipiente fechado até que o ar não permitisse mais a combustão. Colocou um ramo de hortelã dentro e, após vários dias, uma vela voltou a queimar naquele ar. Em 1779, o médico holandês Jan Ingenhousz publicou Experiments upon Vegetables, mostrando que a planta restaurava o ar apenas sob luz e somente com suas partes verdes. Em 1782, mostrou-se que a planta produz esse gás consumindo outro, o ar fixo, que havia sido identificado no ano anterior como dióxido de carbono.

Anos 1600: Van Helmont pesa um salgueiro e seu solo durante cinco anos.
1771: Priestley: um ramo de hortelã restaura o ar alterado por uma vela.
1779: Ingenhousz: apenas sob luz, somente as partes verdes.
1782: Demonstra-se que o oxigênio se forma com o consumo de ar fixo (dióxido de carbono).
1905: Blackman: fatores limitantes.

Dentro do cloroplasto

Em uma folha, a fotossíntese ocorre principalmente na camada intermediária, o mesofilo, dentro de organelas chamadas cloroplastos. Um cloroplasto tem uma membrana externa e outra interna. Dentro dele há discos achatados chamados tilacoides, organizados em pilhas chamadas grana, cercados por um líquido chamado estroma. A clorofila fica nas membranas dos tilacoides. A clorofila a absorve luz azul e vermelha das duas extremidades da faixa visível (400 a 700 nanômetros) e reflete a verde, por isso as folhas parecem verdes.

Um cloroplasto (fora de escala). A: um granum, uma pilha de tilacoides onde ocorrem as reações dependentes de luz. B: o estroma, onde se formam açúcares no ciclo de Calvin. C: a membrana dupla.

Duas etapas

As reações dependentes de luz ocorrem nas membranas dos tilacoides. A energia luminosa passa de um pigmento a outro, de 300 a 400 moléculas de clorofila em cada antena, até um centro de reação. Ali, a energia desprende um elétron, e o elétron perdido é reposto pela quebra da água. É dessa quebra que vem o oxigênio. A energia fica armazenada por um momento em duas moléculas transportadoras, ATP e NADPH. Cerca de 10 por cento do oxigênio é usado pelas próprias mitocôndrias da folha; o restante vai para o ar.

A segunda etapa, o ciclo de Calvin, ocorre no estroma. Uma enzima chamada RuBisCO liga uma molécula de dióxido de carbono a um açúcar de cinco carbonos, a RuBP, e o produto se divide em duas moléculas de três carbonos. ATP e NADPH permitem então transformá-las em um açúcar chamado G3P. Cada volta do ciclo fixa apenas um carbono, por isso são necessárias três voltas para exportar um G3P e seis para fornecer carbono suficiente para uma glicose. O nome antigo «reação escura» é enganoso: sugere que o ciclo só ocorre à noite ou sem luz, mas ele precisa do ATP e do NADPH produzidos nas reações luminosas.

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Mova o controle de luz e observe a curva. Sob luz fraca, a taxa sobe rapidamente; sob luz intensa, ela se estabiliza porque outro recurso passa a faltar.

Nesta simulação, usa-se um modelo didático inventado, com a taxa expressa como porcentagem do máximo possível. Você vê o formato de curvas reais de resposta à luz, não os números de uma planta específica.

Pontos-chave

Plantas, algas e cianobactérias produzem açúcar a partir de CO₂ e água usando luz.
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
Reações dependentes de luz: membranas dos tilacoides, quebra da água, liberação de O₂, produção de ATP e NADPH.
Ciclo de Calvin: estroma, fixação de CO₂ pela RuBisCO, três voltas por G3P, seis por glicose.

Fotoautótrofo	Organismo que produz o próprio alimento usando luz.
Cloroplasto	A organela onde ocorre a fotossíntese.
Tilacoide	Disco membranoso achatado com clorofila; suas pilhas são os grana.
Estroma	O líquido ao redor dos grana, local do ciclo de Calvin.
RuBisCO	A enzima que fixa CO₂ à RuBP.
G3P	Açúcar de três carbonos produzido no ciclo de Calvin.

De onde vem a maior parte da massa seca de uma árvore?
- Do dióxido de carbono do ar
- Dos minerais do solo
- Da própria luz solar
- Do oxigênio do ar
O salgueiro de van Helmont passou de 5 libras para cerca de 169 libras. Quantas libras ganhou (ignore as 3 onças)?
O solo perdeu cerca de 2 onças (1 libra = 16 onças). Quantas vezes o ganho de 164 libras da árvore foi maior que a perda do solo?
Qual gás o ramo de hortelã de Priestley repôs para que uma vela pudesse voltar a queimar?
- Oxigênio
- Dióxido de carbono
- Nitrogênio
- Vapor de água
O que Ingenhousz acrescentou em 1779?
- As plantas restauram o ar apenas sob luz e somente com as partes verdes
- As plantas absorvem dióxido de carbono
- A água é quebrada na fotossíntese
- O ciclo de Calvin
Onde ocorrem as reações dependentes de luz?
- Nas membranas dos tilacoides
- Estroma
- Na parede celular
- No núcleo
O oxigênio liberado por uma planta vem de qual molécula?
- Água
- Dióxido de carbono
- Glicose
- ATP
Quantas voltas do ciclo de Calvin fornecem o carbono para uma molécula de glicose?
Por que as folhas parecem verdes?
- A clorofila absorve luz azul e vermelha e reflete a verde
- A clorofila absorve luz verde
- As folhas emitem luz verde
- Os carotenoides absorvem luz vermelha
Por que «reação escura» é considerado hoje um nome inadequado para o ciclo de Calvin?
- Ele precisa de ATP e NADPH das reações luminosas, por isso não funciona independentemente da luz
- Ele só ocorre à noite
- Ele produz luz
- Ele ocorre fora do cloroplasto

Fontes deste curso (16)

-fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).

Data de verificação: 2026-10-17