É um processo complexo que envolve a utilização da energia luminosa na produção de substâncias orgânicas a partir do CO2 e de H2O, com a libertação de O2. Este processo ocorre únicamente em seres vivos que contenham pigmentos fotossíntéticos capazes de absorver a energia luminosa.
O processo de fotossíntese é vantajoso para os seres vivos:
- produz substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas;
- transforma energia luminosa em energia química (esta armazena-se nos compostos orgânicos sintetizados anteriormente);
- produz O2 .
Os principais pigmentos das plantas são as clorofilas, estas encontram-se nos cloroplastos, organelos responsáveis pela fotossíntese. Os diferentes pigmentos, localizados nos cloroplastos, absorvem as radiações de comprimento de onda correspondentes ao espectro de luz visível.
Pode-se afirmar então, que a fotossíntese se divide em duas fases:
- Fase fotoquímica ou fase dependente da luz: aqui é absorvida a energia solar e transformada em energia química. Nesta fase ocorre também o desdobramento da molécula de água em hidrogénio e oxigénio. Dá-se a oxidação da clorofila, onde esta, quando excitada pela luz, perde electrões, ficando oxidada. Também se pode dizer que ocorre fotofosforilação ou seja, ao longo da cadeia transportadora de electrões ocorrem reacções de oxidação-redução com libertação de energia. Esta energia é utilizada na fosforilação do ADP em ATP.
- Fase química ou fase não dependente da luz: nesta fase ocorre a redução do CO2 e a síntese de compostos orgânicos num ciclo de reacções - Ciclo de Calvin. Este comprende duas etapas:
- Fixação do CO2: este combina-se com uma pentose, formando um composto de 6 átomos de carbono, que origina, 2 moléculas de 3 átomos de carbono cada uma.
- Produção de compostos orgânicos: aqui as moléculas formadas anteriormente, sofrem fosforilação pelo ATP e são reduzidas pelos electrões e iões de H+, originando compostos orgânicos.
Quimiossíntese
Alguns tipos de bactérias têm a capacidade de obter energia através da oxidação de substâncas inorgânicas e usam essa energia para fixar CO2, produzindo assim compostos orgânicos.
Estes seres são designados quimiautotróficos, pois produzem os seus próprios compostos orgânicos, utilizando como fonte de energia a oxidação de compostos minerais, como o amoníaco (NH3), o dioxido de carbono (CO2) ou o sulfureto de hidrogénio (H2S).
A quimiossíntese pode, assim, ser considerada um processo de autotrofia alternativo à fotossintese. Nesta, tal como na fotossíntese, é possível distinguir 2 fases:
- Produção de ATP e redução de um transportador - da oxidação de compostos minerais libertam-se electrões (e-) e protões que vão sendo transportados ao longo de uma cadeia, ocorrendo a fosforilação de ADP em ATP e a redução do transportador.
- Fixação do CO2- esta fase corresponde à fase química da fotossíntese, existe, também um Ciclo de Calvin, onde intervêm as moléculas de ATP e do transportador produzidas na fase anterior. Há fixação do dióxido de carbono, que é reduzido, permitindo a formação de substâncias orgânicas.
A fotossíntese e a quimiossíntese apenas diferem em dois aspectos:
- na fonte de energia utilizada - energia solar (fotossíntese) e energia resultante da oxudação de compostos minerais (quimiossíntese);
- na fonte de protões e electrões - molécula de água (fotossíntese) e oxidação de compostos minerais (quimiossíntese)