- Cos'è la fotosintesi?
- Tipi di fotosintesi
- Caratteristiche della fotosintesi
- Equazione della fotosintesi
- Fasi della fotosintesi
- Importanza della fotosintesi
Spieghiamo cos'è la fotosintesi, le sue caratteristiche, l'equazione e le fasi. Inoltre, perché è importante per gli ecosistemi del mondo.
Cos'è la fotosintesi?
La fotosintesi è il processo biochimico mediante il quale impianti, alghe e batteri conversione fotosintetica materiale inorganico (anidride carbonica e acqua) in materiale organico (zuccheri), approfittando di Energia proveniente dal luce del sole. Questo è il meccanismo principale di nutrizione di tutti i organismi autotrofi che hanno clorofilla, che è il pigmento essenziale per il processo fotosintetico.
La fotosintesi costituisce uno dei meccanismi biochimici più importanti del pianeta poiché comporta la produzione di nutrienti organici che immagazzinano il energia luminosa proveniente da sole in diversi molecole utile (carboidrati). Infatti il nome di questo processo deriva dalle voci greche Foto, "luce e sintesi, "Composizione".
Dopo la fotosintesi, le molecole organiche sintetizzate possono essere utilizzate come fonte di energia chimica per supportare processi vitali, come la respirazione cellulare e altre reazioni che fanno parte del metabolismo del esseri viventi.
Per effettuare la fotosintesi è necessaria la presenza della clorofilla, pigmento sensibile alla luce solare, che dona alle piante e alle alghe la loro caratteristica colorazione verde. Questo pigmento si trova nei cloroplasti, organelli cellulari di varie dimensioni che sono tipici del cellule vegetali, in particolare le cellule fogliari (delle foglie). I cloroplasti contengono un insieme di proteina sì enzimi che consentono lo sviluppo di reazioni complesse che fanno parte del processo fotosintetico.
Il processo di fotosintesi è essenziale per la ecosistema e per il vita come li conosciamo, poiché consente la creazione e la circolazione della materia organica e la fissazione della materia inorganica. Inoltre, durante la fotosintesi ossigenata, viene prodotto l'ossigeno di cui la maggior parte degli esseri viventi ha bisogno per la loro produzione. respirazione.
Tipi di fotosintesi
Si possono distinguere due tipi di fotosintesi, a seconda delle sostanze utilizzate dall'organismo per effettuare la reazione:
- Fotosintesi ossigenata. Si caratterizza per l'uso di Acqua (H2O) per la riduzione di diossido di carbonio (CO2) consumata. In questo tipo di fotosintesi, non solo vengono prodotti zuccheri utili per l'organismo, ma si ottiene anche ossigeno (O2) come prodotto della reazione. Piante, alghe e cianobatteri svolgono la fotosintesi ossigenata.
- Fotosintesi anossigenica. Il corpo non usa l'acqua per ridurre l'anidride carbonica (CO2), ma usa invece la luce solare per abbattere le molecole di idrogeno solforato (H2S) o gas idrogeno (H2). Questo tipo di fotosintesi non produce ossigeno (O2) e rilascia invece zolfo come prodotto della reazione. La fotosintesi anossigenica è svolta dai cosiddetti batteri solforati verdi e viola, che contengono pigmenti fotosintetici raggruppati sotto il nome di batterioclorofille, che sono diversi dalla clorofilla delle piante.
Caratteristiche della fotosintesi
Nelle piante e nelle alghe, la fotosintesi avviene in organelli chiamati cloroplasti.
In generale, la fotosintesi è caratterizzata da quanto segue:
- È un processo biochimico di sfruttare la luce solare per ottenere composti organici, cioè la sintesi di nutrienti da elementi inorganici come acqua (H2O) e anidride carbonica (CO2).
- Può essere eseguito da vari organismi autotrofi, purché abbiano pigmenti fotosintetici (il più importante è la clorofilla). È il processo di nutrizione di piante (sia terrestri che acquatiche), alghe, fitoplancton, batteri fotosintetici. alcuni pochi animali sono capaci di fotosintesi, compresa la lumaca di mare Elysia clorotica e la salamandra pezzata Ambystoma maculatum (quest'ultimo lo fa grazie al simbiosi con un'alga).
- Nelle piante e nelle alghe, la fotosintesi avviene in organelli specializzati chiamati cloroplasti, in cui si trova la clorofilla. I batteri fotosintetici possiedono anche la clorofilla (o altri pigmenti analoghi), ma non hanno cloroplasti.
- Esistono due tipi di fotosintesi, a seconda della sostanza utilizzata per fissare il carbonio dall'anidride carbonica (CO2). La fotosintesi ossigenata utilizza l'acqua (H2O) e produce ossigeno (O2), che viene rilasciato nell'ambiente circostante. La fotosintesi anossigenica utilizza idrogeno solforato (H2S) o idrogeno gassoso (H2) e non produce ossigeno ma rilascia zolfo.
- Sin dall'antica Grecia, la relazione tra luce solare e piante era già postulata. Tuttavia, i progressi nello studio e nella comprensione della fotosintesi hanno cominciato ad acquisire importanza grazie ai contributi di una serie successiva di scienziati del XVIII, XIX e XX secolo. Ad esempio, il primo a dimostrare la generazione di ossigeno nelle piante fu l'ecclesiastico inglese Joseph Priestley (1732-1804) e il primo a formulare l'equazione di base della fotosintesi fu il botanico tedesco Ferdinand Sachs (1832-1897). Più tardi, il biochimico L'americano Melvin Calvin (1911-1997), ha dato un altro enorme contributo, chiarendo il ciclo di Calvin (una delle fasi della fotosintesi), che gli è valso il Premio Nobel per la Chimica nel 1961.
Equazione della fotosintesi
L'equazione generale per la fotosintesi ossigenata è la seguente:
Il modo corretto per formulare chimicamente questa equazione, ovvero l'equazione bilanciata per questa reazione, è il seguente:
Fasi della fotosintesi
La fotosintesi come processo chimico avviene in due fasi differenti: la fase chiara (o luminosa) e la fase oscura, così chiamata perché solo la prima è direttamente coinvolta in presenza di luce solare (il che non significa che la seconda avvenga necessariamente al buio ).
- Stadio luminoso o fotochimico. Durante questa fase, all'interno della pianta avvengono reazioni dipendenti dalla luce, cioè la pianta cattura il energia solare tramite clorofilla e la utilizza per produrre ATP e NADPH. Tutto inizia quando la molecola di clorofilla entra in contatto con la radiazione solare e elettroni dei suoi gusci esterni sono eccitati, che genera una catena di trasporto degli elettroni (simile al elettricità), utilizzato per la sintesi di ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotina adenina dinucleotide fosfato). La scomposizione di una molecola d'acqua in un processo chiamato "fotolisi" consente a una molecola di clorofilla di recuperare l'elettrone che ha perso quando eccitata (è necessaria l'eccitazione di più molecole di clorofilla per svolgere la fase leggera). Come risultato della fotolisi di due molecole d'acqua, viene prodotta una molecola di ossigeno che viene rilasciata al atmosfera come sottoprodotto di questa fase della fotosintesi.
- Palcoscenico scuro o sintetico. Durante questa fase, che avviene nella matrice o stroma dei cloroplasti, la pianta utilizza anidride carbonica e sfrutta le molecole generate durante la fase precedente (energia chimica) per sintetizzare sostanze sostanze organiche attraverso un circuito di reazioni chimiche altamente complesse note come Ciclo di Calvin-Benson. Durante questo ciclo, e attraverso l'intervento di diversi enzimi, ATP e NADPH precedentemente formati, il glucosio viene sintetizzato dall'anidride carbonica che la pianta preleva dall'atmosfera. L'incorporazione di anidride carbonica in composti organico è noto come fissazione del carbonio.
Importanza della fotosintesi
La fotosintesi è un processo vitale e centrale nella biosfera per molteplici ragioni. Il primo e più ovvio è che produce ossigeno (O2), un gas essenziale per la respirazione sia nell'acqua che nell'acqua. aria. Senza piante, la maggior parte degli esseri viventi (compresi i essere umano) semplicemente non potevano sopravvivere.
Le piante invece, assorbendola dall'ambiente circostante, fissano l'anidride carbonica (CO2), convertendola in materia organica. Questo gas, che espiriamo quando respiriamo, è potenzialmente tossico se non viene mantenuto entro certi limiti.
Perché le piante usano l'anidride carbonica per produrre le proprie cibo, la diminuzione della vita vegetale sul pianeta influisce sull'aumento di questo gas nell'atmosfera, dove funziona come agente di il riscaldamento globale. Ad esempio, la CO2 agisce come un gas di effetto serra, prevenendo l'eccesso calore che raggiunge il terra irradia dall'atmosfera. Si stima che ogni anno gli organismi fotosintetici fissino come sostanze organiche circa 100.000 milioni di tonnellate di carbonio.