Fotosinteza: ce este și cum are loc
Fotosinteza este un proces de transformare a energiei luminoase în energie chimică, realizat de plante, alge și cianobacterii.
Imaginea editată și redimensionată de Samuel Austin este disponibilă pe Unsplash
Cuvântul fotosinteză înseamnă sinteza prin lumină și se referă la unul dintre cele mai importante procese biologice de pe Pământ. Prin eliberarea de oxigen și consumul de dioxid de carbon, fotosinteza a transformat lumea în mediul locuibil pe care îl cunoaștem astăzi. În plus, procesul este sursa primară de energie pentru toate ființele vii.
Fizicianul olandez Jan Ingenhousz a fost primul care a descoperit că plantele produc oxigen în prezența luminii solare, în 1779, fiind considerat descoperitorul fotosintezei. În 1782, Jean Senebier a adăugat că, pe lângă lumina soarelui, fotosinteza folosește dioxid de carbon. În 1818, Maria Pelletier și Joseph Caventou au inventat termenul „clorofilă” pentru a se referi la pigmentul verde dotat cu enzime fotoreceptoare care permit fotosinteza.
ce este fotosinteza
Fotosinteza poate fi definită ca un proces de transformare a energiei luminoase în energie chimică. Este realizat de plante, alge și cianobacterii, care sunt clasificate ca organisme autotrofe și fotosintetice, deoarece sunt capabile să-și producă propria hrană din lumină.
Importanța fotosintezei
Oxigenul produs de organismele fotosintetice este esențial pentru menținerea vieții pe planetă așa cum o cunoaștem. În plus, produsele generate din fotosinteză au modelat istoria materială a umanității, deoarece au dat naștere la resurse precum petrolul, gazele naturale, celuloza, cărbunele și lemnul de foc. Aceste resurse există ca urmare a transformării luminii solare în rezerve de energie (fotosinteză), urmate de alte procese geologice și tehnologice.
ecuația fotosintezei
Fotosinteza este un proces lung și complex care poate fi rezumat în linii mari prin următoarea ecuație:
- 6CO2 +12H2O + lumină → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Unde are loc fotosinteza
La plante și alge, fotosinteza are loc în interiorul cloroplastelor. La cianobacterii, se realizează cu lamele membranoase prezente în partea lichidă a citoplasmei.
Un cloroplast este un organel care are o membrană exterioară și o membrană interioară. Interiorul său are lamele membranoase, legate de mici buzunare numite tilacoizi. Spațiul interior este umplut cu stromă, un fluid vâscos care conține ADN, ribozomi și enzime care ajută la procesul de fotosinteză. În cadrul acestor tilacoizi și lamele se găsește clorofila.
Etapele fotosintezei
Fotosinteza poate fi împărțită în două faze: faza fotochimică și faza chimică.
Faza fotochimică apare doar în prezența luminii și apare în tilacoizi și lamelele membranoase. Funcția sa principală este de a transforma energia luminoasă în energie chimică. Este compus din două procese majore: fotoliza apei și fotofosforilarea.
Faza chimică nu depinde de lumină și se desfășoară într-o altă parte a cloroplastului, stroma. În ea, produsele din faza anterioară, fotochimia, se unesc cu CO2 atmosferic pentru a produce glucoză, apă și amidon, în așa-numitul Ciclu Calvin-Benson.
faza fotochimică
fotoliza apei
Fotoliza apei este prima etapă a fotosintezei și este momentul în care energia luminoasă primită favorizează descompunerea moleculelor de apă, generând oxigen, electroni și gaz H+. Oxigenul gazos este eliberat în atmosferă, în timp ce moleculele de hidrogen liber (H+) sunt atrase de un compus numit NADP+, dând naștere NADPH, care va fi folosit în faza chimică pentru a construi molecule de glucoză.
Acest pas este reprezentat de formulele:- H2O ⇾ 2H+ + 2 electroni + ½ O2
- NADP+ + H+⇾ NADPH
Fotofosforilarea
În fotofosforilare are loc formarea ATP, de la adăugarea unui fosfat anorganic (Pi) la o moleculă de ADP (adenozin difosfat), folosind energia luminoasă. Moleculele de ATP constituie principala formă de energie chimică sintetizată de ființele vii. Această etapă de fotofosforilare are loc în paralel cu fotoliza apei și fiecare dintre ele generează produse care vor fi utilizate în următoarea fază a fotosintezei.
Acest pas este reprezentat de formula: ADP + Pi ⇾ ATP
faza chimica
Ultima fază a fotosintezei este în faza chimică în care se folosește dioxidul de carbon din mediu sau din respirația celulară a plantei și se folosesc doi compuși generați în faza anterioară: ATP și NADPH. În această etapă are loc așa-numitul Ciclu Calvin-Benson, o secvență de reacții care generează glucoză, apă și amidon.
Concluzie
Fotosinteza este rezultatul unirii celor două faze descrise mai sus, faza fotochimică și faza chimică. Toate formele de viață de pe Pământ depind într-un fel de produsele generate de fotosinteză: oxigen și glucoză. În plus, fotosinteza este fundamentală pentru echilibrul compoziției atmosferice.
