O funcionamento da vida depende da obtenção de energia, para a realização das variadas tarefas concretizadas pelas células, tecidos e órgãos dos seres vivos.
A energia luminosa do sol é a fonte primária de energia para a biosfera.
Entretanto somente as plantas e outros organismos fotossintetizantes têm a capacidade de utilizá-la na fabricação de seu próprio alimento pela fotossíntese. São os seres autotróficos.
Já os demais seres, são heterotróficos, isto é dependem das plantas e de outros animais como fonte de alimento para obtenção de energia.
Mas para a realização do metabolismo energético em todos os seres vivos, autotróficos ou heterotróficos, a energia proveniente do sol precisa passar por transformações para ser utilizada pelos organismos.
O carbono e o oxigênio estão intimamente relacionados com o trabalho realizado pela maquinaria dos sistemas orgânicos através das transformações biológicas da energia.
A energia necessária aos processos biológicos está acumulada nas biomoléculas, através das ligações químicas existentes entre os átomos que formam estes compostos, principalmente os átomos de carbono.
O carbono está presente na natureza em duas formas, a forma orgânica e a forma inorgânica.
A forma orgânica compõe as biomoléculas dos organismos vivos. A forma inorgânica está dissolvida na atmosfera, na água e nas rochas.
A forma orgânica é a forma reduzida e a forma inorgânica é a forma oxidada.
As transformações biológicas da energia envolvem dois processos, a OXIDAÇÃO do carbono orgânico através da RESPIRAÇÃO CELULAR e a REDUÇÃO do carbono inorgânico através DA FOTOSSÍNTESE.
A OXIDAÇÃO do carbono orgânico se realiza com o rompimento das ligações químicas que armazenam energia, liberando-a para utilização pelas plantas e animais através da respiração celular.
Na respiração celular, oxigênio é assimilado nos processos metabólicos e os compostos de carbono são oxidados a dióxido de carbono que é liberado para o ambiente.
Durante o processo, moléculas energéticas são produzidas para utilização nos processos vitais.
Na oxidação do carbono orgânico durante a respiração celular o oxigênio é reduzido combinando-se com íons hidrogênio formando água.
Já a REDUÇÃO do carbono inorgânico envolve o armazenamento de energia através das ligações químicas realizadas durante a síntese de biomoléculas no processo de fotossíntese.
Na fotossíntese o carbono inorgânico dissolvido na atmosfera ou na água é assimilado pelos organismos fotossintetizantes que constroem ou sintetizam com ele moléculas orgânicas de carboidratos armazenadoras de energia através de reações químicas ativadas pela energia luminosa do sol em conjunto com a água e elementos inorgânicos do solo.
Durante a redução do carbono inorgânico, o oxigênio das moléculas de água é oxidado, sendo liberado em sua forma molecular para a atmosfera.
A redução acumula energia durante a fotossíntese e a oxidação libera energia durante a respiração celular.
A água entra nos organismos fotossintetizantes de duas formas.
Em uma delas, durante a respiração celular o oxigênio é reduzido e se combina com o hidrogênio ao final da cadeia respiratória formando água que é eliminada para a atmosfera ou reutilizada na fotossíntese.
A outra forma é através do processo de obtenção de água do solo, atividade vital para a realização da fotossíntese.
Nesse processo a água absorvida do solo sobe até as folhas. Essa subida se dá através de dois mecanismos.
Pela ascensão capilar devido às propriedades de adesão e coesão entre suas moléculas e os vasos condutores da planta.
E pelo gradiente hidráulico provocado pela maior concentração desse líquido na planta do que na atmosfera o que termina por bombeá-lo para o meio externo, provocando a sua evaporação. Parte dela no entanto é utilizada na fotossíntese.
Já a liberação de oxigênio ocorre pela oxidação da água através do rompimento das ligações químicas entre ele e o hidrogênio no processo chamado FOTÓLISE da água durante a fotossíntese.
Nesse processo a energia da luz solar é captada pelos pigmentos fotossintéticos em faixas de onda específicas nos cloroplastos.
A energia luminosa captada excita os elétrons da clorofila que são transferidos para moléculas aceptoras envolvidas no processo geral da fotossíntese.
Ao perder elétrons a clorofila recupera elétrons das moléculas de água o que torna as suas ligações frágeis e terminam por se decompor em íons H+ e átomos de oxigênio livres que se unem aos pares para formar o gás oxigênio, O2.
É bom entender bem que os organismos fotossintetizantes também utilizam oxigênio durante a respiração celular como os seres heterotróficos. Eles também necessitam em seus processos vitais da energia armazenada nos carboidratos.
No entanto eles produzem mais oxigênio liberando-o para a atmosfera durante a fotossíntese do que assimilam este elemento durante o seu metabolismo energético através da respiração celular.
Da mesma forma, os seres autotróficos também liberam dióxido de carbono para a atmosfera, durante a respiração celular. Mas em taxas bem menores do que aquelas absorvidas durante a fotossíntese.
Finalmente é necessário compreender que o CO2 entra nas plantas porque existe uma concentração deste gás bem maior na atmosfera do que nas células destes organismos onde é incessantemente consumido na fotossíntese.
Também é bom realçar que as plantas evaporam cerca de 500 gramas de água através de suas folhas para cada um grama de carbono assimilado.
