- Ce este fotosinteza?
- Tipuri de fotosinteză
- Caracteristicile fotosintezei
- Ecuația fotosintezei
- Fazele fotosintezei
- Importanța fotosintezei
Vă explicăm ce este fotosinteza, caracteristicile ei, ecuația și fazele. De asemenea, de ce este important pentru ecosistemele lumii.
Ce este fotosinteza?
Fotosinteza este procesul biochimic prin care plantelor, alge și bacterii convertit fotosintetic material anorganic (dioxid de carbon și apă) în material organic (zaharuri), profitând de Energie provenind din lumina soarelui. Acesta este mecanismul principal al nutriție dintre toate organisme autotrofe care au clorofilă, care este pigmentul esențial pentru procesul fotosintetic.
Fotosinteza constituie unul dintre cele mai importante mecanisme biochimice de pe planetă, deoarece implică fabricarea de nutrienți organici care stochează energie luminoasă provin de la Soare în diferite molecule utile (carbohidrați). De fapt, numele acestui proces vine de la vocile grecești Fotografie, „lumină și sinteză, „Compoziție”.
După fotosinteză, moleculele organice sintetizate pot fi folosite ca sursă de energie chimica pentru a susține procese vitale, cum ar fi respirația celulară și alte reacții care fac parte din metabolism al fiinte vii.
Pentru realizarea fotosintezei este necesară prezența clorofilei, un pigment sensibil la lumina soarelui, care conferă plantelor și algelor culoarea verde caracteristică. Acest pigment se găsește în cloroplaste, organele celulare de diferite dimensiuni, care sunt tipice pentru celule vegetale, în special celulele foliare (ale frunzelor). Cloroplastele conțin un set de proteină Y enzime care permit dezvoltarea unor reacții complexe care fac parte din procesul fotosintetic.
Procesul de fotosinteză este esențial pentru ecosistem iar pentru viaţă așa cum le cunoaștem, deoarece permite crearea și circulația materiei organice și fixarea materiei anorganice. În plus, în timpul fotosintezei oxigenate, se produce oxigenul de care majoritatea ființelor vii au nevoie pentru producerea lor. respiraţie.
Tipuri de fotosinteză
Se pot distinge două tipuri de fotosinteză, în funcție de substanțele folosite de organism pentru a desfășura reacția:
- Fotosinteza oxigenată. Se caracterizează prin utilizarea de Apă (H2O) pentru reducerea dioxid de carbon (CO2) consumat. În acest tip de fotosinteză, nu numai că se produc zaharuri utile pentru organism, dar se obține și oxigenul (O2) ca produs al reacției. Plantele, algele și cianobacteriile realizează fotosinteza oxigenată.
- Fotosinteza anoxigenă. Corpul nu folosește apă pentru a reduce dioxidul de carbon (CO2), ci folosește în schimb lumina soarelui pentru a descompune moleculele de hidrogen sulfurat (H2S) sau hidrogen gazos (H2). Acest tip de fotosinteză nu produce oxigen (O2) și în schimb eliberează sulf ca produs al reacției. Fotosinteza anoxigenă este realizată de așa-numitele bacterii cu sulf verde și violet, care conțin pigmenți fotosintetici grupați sub denumirea de bacterioclorofile, care sunt diferite de clorofila plantelor.
Caracteristicile fotosintezei
La plante și alge, fotosinteza are loc în organele numite cloroplaste.
În linii mari, fotosinteza se caracterizează prin următoarele:
- Este un proces biochimic prin care se profită de lumina soarelui pentru a obține compuși organici, adică sinteza nutrienților din elemente anorganice precum apa (H2O) și dioxidul de carbon (CO2).
- Poate fi executat de diverse organisme autotrofe, atâta timp cât au pigmenți fotosintetici (cea mai importantă este clorofila). Este procesul de nutriție a plantelor (atât terestre cât și acvatice), algelor, fitoplancton, bacterii fotosintetice. Câteva câteva animalelor sunt capabili de fotosinteză, inclusiv melcul de mare Elysia chlorotica și salamandra pătată Ambystoma maculatum (cel din urmă o face datorită simbioză cu o algă).
- La plante și alge, fotosinteza are loc în organele specializate numite cloroplaste, în care se găsește clorofila. Bacteriile fotosintetice posedă și clorofilă (sau alți pigmenți analogi), dar nu au cloroplaste.
- Există două tipuri de fotosinteză, în funcție de substanța folosită pentru fixarea carbonului din dioxidul de carbon (CO2). Fotosinteza oxigenată folosește apă (H2O) și produce oxigen (O2), care este eliberat în mediul înconjurător. Fotosinteza anoxigenă folosește hidrogen sulfurat (H2S) sau hidrogen gazos (H2) și nu produce oxigen, ci eliberează sulf.
- Încă din Grecia Antică, relația dintre lumina soarelui și plante era deja postulată. Cu toate acestea, progresele în studiul și înțelegerea fotosintezei au început să capete importanță datorită contribuțiilor unui set succesiv de oameni de știință din secolele al XVIII-lea, al XIX-lea și al XX-lea. De exemplu, primul care a demonstrat generarea de oxigen în plante a fost clerul englez Joseph Priestley (1732-1804), iar primul care a formulat ecuația de bază a fotosintezei a fost botanistul german Ferdinand Sachs (1832-1897). Mai târziu, cel biochimic Americanul Melvin Calvin (1911-1997), a adus o altă contribuție enormă, clarificând ciclul Calvin (una dintre fazele fotosintezei), care i-a adus Premiul Nobel pentru Chimie în 1961.
Ecuația fotosintezei
Ecuația generală pentru fotosinteza oxigenată este următoarea:
Modul corect de a formula chimic această ecuație, adică ecuația echilibrată pentru această reacție, este după cum urmează:
Fazele fotosintezei
Fotosinteza ca proces chimic are loc în două etape diferite: stadiul de lumină (sau de lumină) și stadiul de întuneric, așa numită deoarece doar prima este direct implicată în prezența luminii solare (ceea ce nu înseamnă că a doua are loc neapărat în întuneric). ).
- Etapă luminoasă sau fotochimică. În această fază, în interiorul plantei au loc reacții dependente de lumină, adică planta captează energie solara prin intermediul clorofilei și o folosește pentru a produce ATP și NADPH. Totul începe când molecula de clorofilă intră în contact cu radiația solară și electroni din învelișurile sale exterioare sunt excitate, ceea ce generează un lanț de transport de electroni (similar cu cel electricitate), care este folosit pentru sinteza ATP (adenozin trifosfat) și NADPH (nicotina adenin dinucleotide fosfat). Descompunerea unei molecule de apă într-un proces numit „fotoliză” permite unei molecule de clorofilă să recâștige electronul pe care l-a pierdut atunci când este excitată (excitarea mai multor molecule de clorofilă este necesară pentru a efectua faza luminoasă). Ca rezultat al fotolizei a două molecule de apă, se produce o moleculă de oxigen care este eliberată către atmosfera ca produs secundar al acestei faze a fotosintezei.
- Etapă întunecată sau sintetică. În această fază, care are loc în matricea sau stroma cloroplastelor, planta folosește dioxid de carbon și profită de moleculele generate în etapa anterioară (energie chimică) pentru a sintetiza substante substanțe organice printr-un circuit de reacții chimice foarte complexe cunoscut sub numele de Ciclul Calvin-Benson. În timpul acestui ciclu, și prin intervenția diferitelor enzime, formate anterior ATP și NADPH, glucoza este sintetizată din dioxidul de carbon pe care planta îl preia din atmosferă. Încorporarea dioxidului de carbon în compuși organic este cunoscut sub numele de fixare a carbonului.
Importanța fotosintezei
Fotosinteza este un proces vital și central în biosferă din mai multe motive. Primul și cel mai evident este că produce oxigen (O2), un gaz esențial pentru respirație atât în apă, cât și în apă. aer. Fără plante, majoritatea viețuitoarelor (inclusiv ființă umană) pur și simplu nu au putut supraviețui.
Pe de altă parte, prin absorbția acestuia din mediul înconjurător, plantele fixează dioxidul de carbon (CO2), transformându-l în materie organică. Acest gaz, pe care îl expirăm atunci când respirăm, este potențial toxic dacă nu este menținut în anumite limite.
Pentru că plantele folosesc dioxid de carbon pentru a-și produce singur alimente, scăderea vieții vegetale de pe planetă afectează creșterea acestui gaz în atmosferă, unde funcționează ca agent de încălzire globală. De exemplu, CO2 acționează ca un gaz de efect de sera, prevenind excesul căldură care ajunge la Pământ radiază în afara atmosferei. Se estimează că în fiecare an organismele fotosintetice fixează ca substanțe organice în jur de 100.000 de milioane de tone de carbon.