A fotossíntese é um processo pelo qual, utilizando a energia luminosa, os seres fotoautotróficos produzem matéria orgânica a partir de dióxido de carbono e água, com libertação de oxigénio.
A fotossíntese não se resume apenas às plantas; alguns protistas (por exemplo as algas) e as cianobactérias realizam-na também. Contudo, nestes últimos organismos, o processo tem lugar ao nível de lamelas internas localizadas no citoplasma ou em extensões da membrana citoplasmática. Nos seres eucariontes (plantas e algas), realiza-se nos cloroplastos.
Para a realização da fotossíntese são necessários pigmentos fotossintéticos que se localizam no interior dos cloroplastos. A função dos pigmentos é absorver energia luminosa e convertê-la em energia química, sendo responsáveis, também, pelas cores das folhas das plantas, nas diferentes fases do seu desenvolvimento. As clorofilas são as mais abundantes e imprimem uma cor verde; os carotenoides conferem tons amarelos e laranja característicos durante o outono, quando ocorre o processo de degradação das clorofilas, que deixam de mascarar a presenças dos carotenoides.
A energia emitida pelo Sol integra um largo espetro de radiações com diferentes comprimentos de onda designado por espetro eletromagnético. A radiação visível pelo olho humano corresponde aos comprimentos de onda entre 380 nm e 750 nm. Quando atravessa um prisma ótico, a luz visível decompõe-se nas suas radiações constituintes, desde o violeta até ao vermelho, como num arco-íris. A propagação da luz ocorre através de fotões.
Os vários tipos de pigmentos fotossintéticos apresentam estruturas diferentes e captam radiações de diferentes comprimentos de onda. Quando absorvem fotões, os eletrões dos pigmentos são excitados e passam para níveis energéticos superiores, podendo ser transmitidos a outras moléculas acetoras de eletrões. Ocorrem, assim, reações de oxidação-redução. Quando uma molécula perde um eletrão, sofre oxidação e fica oxidada. O aceitador de eletrões, por sua vez, ao receber o eletrão, sofre redução e fica reduzido.
Quando a luz incide sobre as folhas das plantas, as clorofilas absorvem, essencialmente, as radiações do espetro visível de comprimentos de onda correspondentes ao azul-violeta e ao laranja-vermelho, enquanto que as radiações correspondentes ao verde são refletidas e, por isso, vemos as folhas de cor verde. Há, deste modo, uma relação entre o espetro de absorção dos pigmentos fotossintéticos e o espetro de ação da fotossíntese, evidenciando a eficiência fotossintética em função dos comprimentos de onda das diferentes radiações absorvidas. As faixas com maior intensidade fotossintética são as azul-violeta e laranja-vermelho, pois são aquelas onde ocorre maior absorção. A menor intensidade fotossintética verifica-se na faixa do verde, pois existe uma menor absorção.
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