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Esta é a página do laboratório do Dr. Carlos Hotta, do Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade de São Paulo.

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Quando criança, eu sonhava estudar dinossauros. Hoje em dia tenho outros sonhos mas ainda tenho brontossauros no meu jardim. Por Carlos Hotta.

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Segunda-feira
Nov262018

O estranho caso da água que sumiu da fotossíntese

Procure no google por “fórmula geral da fotossíntese”e você deverá ver que a maioria se parece com isso:

6 CO2 + 12 H2O -> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O (reação 1)

que nos diz que a fotossíntese produz glicose e oxigênio a partir de gás carbônico e água usando energia da luz.
 
Um detalhe curioso é que esta equação geral mostra que este processo consome H2O, mas também produz H2O. E eu decidir perguntar aos alunos por que escrevemos a equação assim, e não algo simplificado como:

6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2 (reação 2)

O que eu não sabia é que eu cairia em um poço sem fundo que muitos livros, mesmos os mais avançados, escondem.



Bom, a resposta que eu esperava é a seguinte: durante o processo da fotossíntese, o oxigênio é produzido a partir da quebra das moléculas de água. Se utilizássemos a reação mais simples (reação 2), haveria a impressão que o oxigênio do gás carbônico também seria separado. Uma maneira de se representar isto de forma didática é marcar este oxigênio na reação:

 6 CO2 + 12 H2O* -> C6H12O6 + 6 O*2 + 6 H2O (reação 3)
 
Perfeito. Mas daí os alunos perguntaram: onde são produzidas as seis moléculas de água no fim das reações 1 e 3? E eu…


…não sabia a resposta. E eu consultei o Google, e não achei a resposta (bom, achei esta resposta muito boa que diz que o oxigênio se perde na forma de fosfato, mas não entendi o que ele queria dizer com isso). E consultei os livros, e não achei a resposta. Se você olhar os esquemas representando a fotossíntese, não há um local onde há uma clara formação de água!!! E, se considerarmos hidrogênios e oxigênios separadamente, eu até sei onde esconder os hidrogênios extras, mas e o oxigênio? Alguém está desviando 6 átomos de oxigênio da reação!

Bom, eu pensei. Deve haver a formação de água em algum local do Ciclo de Calvin-Benson mas isto não deve estar indicado. Assim, consumido pela curiosidade, comecei a contar os oxigênios das moléculas do Ciclo de Calvin-Benson do Voet e Voet (4a ed.).

“Na reação da catalisada pela RuBisCO, os 11 oxigênio da ribulose 1,5-bisfosfato mais dois de CO2 resultam em duas moléculas com… 7 oxigênios?????”



Agora, não só esta reação não produz a água ou o oxigênio escondido, mas há o aparecimento de um oxigênio do nada!

Na verdade, este problema é explicado pelo fato da RuBisCO usar água para se quebrar uma molécula de seis C em duas moléculas de 3C. Por algum motivo, muitos livros simplesmente omitem este fato.

Resolvido este percalço, passei a contar os oxigênios nas demais reações. Uma dificuldade é que reação de fosforilação/desforforilação geralmente enmvolvem três oxigênios ao mesmo tempo, mas isto nem sempre é indicado. Após contabilizar os oxigênios de 14 moléculas diferentes em treze reações cheguei ao veredicto: das três reações onde fosfato inorgânico é produzido (Pi), em uma deles, ao invés de três oxigênios saírem com o átomo de fósforo, este átomo carrega 4 oxigênios! E assim, discretamente, aparecem os 6 oxigênios faltantes da reação.

Após checar outros esquemas, verifiquei que este Pi sempre sai com 4 oxigênios mesmo, não foi um jeitinho dado pelos Voet. A próxima pergunta é: por quê esta reação faz isso?

A resposta é que as enzimas envolvidas em desfosforilação geralmente são kinases/fosfatases e esta enzima é uma desidrogenase (a gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase). Assim, o resultado da reação é a redução do 1,3-bisfosfoglicerato causada pelo NADPH e a perda de um átomo extra de oxigênio.

Assim, podemos conluir que metade dos oxigênios do CO2 acabam fixados em carboidratos e a outra metade é perdida via fosfatos (estranhamente, era o que o link acima tjá tinha me dito e eu não tinha entendido). CONCLUINDO: as 6 moléculas de água representadas na equação geral da fotossíntese são apenas um grande tapete para onde os autores varrem uma história bem mais longa e mais difícil de se resumir.   

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