Seres autotróficos

Na presença de uma fonte de energia, os seres vivos autotróficos são capazes de produzir matéria orgânica a partir de substâncias minerais, ou seja, conseguem sintetizar o seu próprio alimento.
Esta fonte de energia, na grande maioria das formas de vida autotróficas, é a energia luminosa do Sol. Alguns seres vivos são capazes de utilizar, como fonte energética, a energia química contida em moléculas inorgânicas.
Seres fotoautotróficos- recorrem à luz como fonte de energia para a produção de matéria orgânica, num processo designado fotossíntese.
Seres quimioautotróficos- obtêm a energia a partir da oxidação de compostos orgânicos, num processo denominado quimiossíntese.

A equação simplificada do processo é a formação de glicose: 6H₂O + 6CO₂ → 6O₂ +C₆H₁₂O₆. Já a equação não simplificada do processo é: 12H₂O + 6CO₂ → 6O₂ +C₆H₁₂O₆ + 6H₂O.

Fotossíntese

O processo autotrófico mais comum na natureza é fotossíntese, realizada em grande escala por plantas, algas e cianobactérias.
A fotossíntes permite, com recurso a energia luminosa, produzir compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono e água, com libertação de oxigénio.



Pigmentos fotossintéticos

Os seres fotossintéticos são portadores de moléculas orgânicas especializadas na captação de energia luminosa, os pigmentos fotossintéticos.
É o caso das clorofilas (a, b, c, e d), que que conferem cor verde, das carotenóides (carotenos e xantofilas), que são pigmentos laranja e amarelo, ou das ficobilinas, de cor vermelha.



Cloroplasto

Nos eucariontes autotróficos os pigmentos estão concentrados em cloroplastos, organelos celulares formados por uma dupla membrana e cuja arquitectura interna está adaptada à realização da fotossíntese.
A membrana interna do cloroplasto prolonga-se para o interior do organelo em lamelas e pilhas de vesículas achatadas, os tilacóides.
Os pigmentos fotossintéticos inserem-se na membrana dos tilacóides.
O espaço interno restante é preenchido por um matriz, o estroma.

Absorção de energia luminosa

A luz visivel não é igualmente absorvida, ao longo do seu espectro (que oscila entre 350 e 750 nanómetros), pelos pigmentos fotossintéticos.
As clorofilas, os pigmentos mais abundantes nas plantas e nas algas verdes, apresentam picos de absorção nas faixas vermelho-alaranjada e azul-violeta do espectro de luz visível.
Este espectro de absorção dos pigmentos fotossintéticos é concordante com o espectro de acção da fotossíntese, o que indica o seu papel no processo.

Fases da fotossíntese

A fotossíntese desenvolve-se em duas etapas: a fase fotoquimica e a fase quimica.

Fase fotoquimica

Esta primeira fase depende directamente da luz. Quando a luz é captada pelos pigmentos, gera-se um fluxo de electrões ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras localizado na membrana dos tilacóides.
A energia libertada por esta corrente de electrões é utilizada na sintese do ATP.
Os electrões acabam por fluir até um aceitador final, uma molécula que fica reduzida (NADPH).
Os electrões perdidos pelas moléculas pigmentares são repostos por outros provenientes da fotólise da água em que, por acção da luz, a molécula da água é desdobrada em oxigénio, iões de hidrogénio e electrões.
O oxigénio é liertado no meio. No final desta fase pode dizer-se que a energia luminosa foi convertida em energia quimica (do ATP).

Fase quimica

O dióxido de carbono, captado do meio, combina-se com outras moléculas ricas em carbono, numa sequência ciclica de reacções em que parte das moléculas serve para produzir compostos orgânicos, como a glicose, e parte para regenerar as moléculas aceitadoras de dióxido de carbono.
Este processo, que tem lugar no estroma, implica redução das moléculas do ciclo por hidrogénios dedidos pelo NADPH formado na fase fotoquimica.
Implica, também, a mobilização de energia armazenada nas moléculas de ATP, igualmente sintetizadas na fase fotoquimica.

Quimiossintese

Tal como os seres fotossintéticos, os seres quimiossintéticos também produzem compostos orgânicas a partir da fixação do dióxido de carbono disponível no meio.
No entanto, os electrões não são obtidos da água mas de outras moléculas inorgânicas como o sulfureto de hidrogénio ou o amoníaco.
Em vez da energia solar, estes organismos utilizam a energia resultante da oxidação destes compostos.