Fotosinteza, explicăm procesul la flori și plante pe înțelesul tuturor

Fotosinteza, explicăm procesul la flori și plante pe înțelesul tuturor. Descoperă în articolul de blog o adevărată lecție de biologie.

Fotosinteza: introducere

Descoperită în secolul al XIX-lea, fotosinteza este un proces prin care plantele convertesc undele electromagnetice în energie chimică.

Aceasta din urmă susține creșterea și regenerarea plantelor.

Utilizând energia solară, plantele folosesc fotosinteza pentru a produce depozite de energie care sunt recoltate în lanțul alimentar.

Îndulcitorii pe bază de plante, precum glucoza și fructoza, sunt zaharuri formate din subproduse ale fotosintezei.

Subprodusele carbohidraților din fotosinteză oferă, de asemenea, o sursă importantă de combustibil pentru producerea de energie regenerabilă.

În plus, fotosinteza este esențială pentru formarea florilor la plante.

De exemplu, fibrele de celuloză conferă rigiditate tulpinilor plantelor. Mai apoi, oferă și o structură de susținere a mugurilor florali.

Plantele produc celuloză din subprodusele carbohidraților rezultați din procesul de fotosinteză. Acestea folosesc energia chimică generată în timpul respectivului proces.

În acest fel, data viitoare când priviți diverse aranjamente florale, o să știți ce se află în spatele florilor superbe. Continuați să citiți acest articol pentru a afla mult mai multe informații interesante.

Dacă vă aflați în căutarea unor servicii SEO nu ezitați de a intra în contact cu noi!

Procesul de fotosinteză

Lumina declanșează fotosinteza la plante. Undele electromagnetice, cum ar fi lumina, sunt compuse din fotoni. Ne referim la particule fără masă de energie electromagnetică.

Fotonii călătoresc prin straturile exterioare transparente ale unei plante și sunt absorbiți de proteine. Proteinele antenei sunt depozitele de stocare ale procesului de fotosinteză.

În cadrul unei antene proteine ​​sunt organite sensibile la lumină, numite cloroplaste. Cloroplastele conțin milioane de pigmenți clorofilici dispuși în membranele tilacoide.

Membranele tilacoide sunt structuri în formă de disc poziționate pentru a expune pigmenții clorofilei la fotoni.

Când un pigment de clorofilă absoarbe un foton, energia este transferată de la foton la molecule din pigmentul de clorofilă. Dacă transferul de energie are loc în prezența dioxidului de carbon și a apei, poate apărea fotosinteza.

În acest mod, se transformă energia fotonului absorbit în energie chimică. În continuare, se produc carbohidrați folosind energia chimică generată.

Fotosinteza generează oxigenul care este eliberat în mediu.

Plantele absorb dioxidul de carbon din mediu, contribuind la reducerea gazelor cu efect de seră. În frunzele plantei sunt stomate care permit absorbția dioxidului de carbon și degajarea oxigenului.

Apa este absorbită de rădăcinile unei plante din sol. Plantele pot elibera excesul de apă ca vapori din stomate.

Clorofila

Clorofila este esențială pentru procesul de fotosinteză.

Moleculele de clorofilă absorb în primul rând lumina din porțiunea vizibilă a spectrului electromagnetic. În timp ce moleculele de clorofilă absorb lumina roșie și albastră în mod eficient, reflectă cea verde, dându-le astfel o culoare verde.

Fotosinteza are loc în perechi de molecule de clorofilă, numite fotosisteme. O moleculă de clorofilă fotosistem I (P700) absoarbe lumina eficient la o lungime de undă de 700 nanometri.

Pe de altă parte, o moleculă de clorofilă fotosistem II (P680) absoarbe lumina eficient la o lungime de undă de 680 nanometri.

P700 generează energie chimică prin conversia unei molecule de nicotină adenină dinucleotidă (NADP-) în fosfat redus de nicotinamidă adenină dinucleotidă (NADPH), o stare energetică mai mare a NADP-.

P700 folosește energia de la absorbția unui foton de lumină pentru a energiza și elibera doi electroni. Se transferă împreună cu un ion hidrogen la NADP-, formând astfel starea de energie superioară NADPH.

P680 generează energie chimică prin transformarea adenozin difosfatului (ADP) în starea energetică superioară, adenozin trifosfat (ATP).

Similar cu P700, P680 eliberează electroni prin excitație folosind energia dintr-un foton absorbit. P680 transferă electronii ieșiți împreună cu o moleculă de fosfat la ADP pentru a forma ATP.

Atât NADPH redus, cât și ATP sunt depozite esențiale de energie chimică în procesul de fotosinteză.

Reacții dependente de lumină vs. reacții independente de lumină

Reacțiile dependente de lumină necesită energie din fotonii de lumină pentru a fi favorabile din punct de vedere energetic.

Pe de altă parte, reacțiile independente de lumină trag energie din alte surse, cum ar fi energia chimică.

Formarea NADPH redus din ioni NADP-, electroni și hidrogen e o reacție dependentă de lumină. Energia fotonică este necesară pentru a energiza electronii care declanșează reacția.

În mod similar, producerea de ATP din ADP, electroni eliberați și molecule de fosfat este o reacție dependentă de lumină.

Producerea de carbohidrați din NADPH și ATP reduse este o reacție independentă de lumină.

O enzimă, ribuloză-1,5-bisfosfat carboxilază/oxigenază (RuBisCo), eliberează energie chimică stocată în NADPH și ATP reduse pentru a:

• completa fixarea carbonului;
• reduce acidul 3-fosfogliceric (3-PGA);
• regenera molecula de ribuloză bisfosfat (RuBP).

Acest proces este cunoscut sub numele de ciclul Calvin.

După finalizarea a șase cicluri Calvin, enzima RuBisCo eliberează o moleculă de carbohidrați, gliceraldehidă 3-fosfat (G3P), ca produs secundar al fotosintezei.

RuBisCo preformează fixarea carbonului prin transferarea carbonului dintr-o moleculă de dioxid de carbon într-o moleculă RuBP pentru a forma 3-PGA.

RuBisCo captează în continuare energia chimică prin descompunerea moleculelor NADPH reduse în NADP + și hidrogen, precum și a moleculelor ATP în ADP și fosfat.

Folosind energia chimică obținută, RuBisCo reduce 3-PGA la carbohidratul G3P. De asemenea, regenerează moleculele RuBP folosind surplusul de G3P rămas în ciclul Calvin.

Fotosinteza C3 și C4

În fotosinteza C4, reacțiile dependente și independente de lumină apar în diferite tipuri de celule. Formarea dependentă de lumină a NADPH și ATP reduse are loc în celulele mezofilei.

Oxigenul e realizat ca un produs secundar, în timp ce RuBisCo produce carbohidrați în celulele învelișului folosind reacții independente de lumină.

Fotosinteza C4 este eficientă în medii uscate în care plantele trebuie să conserve apa.

În astfel de condiții, plantele închid stomatele frunzelor pentru a reduce pierderile de vapori de apă. Închiderea stomatelor reduce absorbția dioxidului de carbon și eliberarea de oxigen.

Astfel, reacțiile independente de lumină pot fi încetinite datorită unei reduceri a cantității de dioxid de carbon disponibilă pentru ciclul Calvin și a unei supraabundențe de oxigen.

În consecință, cum se poate crește eficiența utilizării dioxidului de carbon disponibil? În fotosinteza C4, dioxidul de carbon este combinat cu fosfoenolpiruvatul (PEP) pentru a forma malat (acid oxaloacetic).

După formare, moleculele de malat se transferă din celulele mezofilei în pachetul de celule ale tecii. În celulele învelișului, malatul se descompune prin decarboxilare, eliberând astfel dioxid de carbon în ciclul Calvin.

Fotosinteza C4 îmbunătățește eficiența utilizării dioxidului de carbon. În același timp, protejează enzima RuBisCo de la supraexpunerea la subprodusul de oxigen al reacțiilor dependente de lumină.

Fotosinteza C3 lipsește separarea spațială între procesele dependente de lumină și reacțiile independente de lumină. Această fotosinteză este ideală pentru plantele situate în medii temperate.

Într-adevăr, multe plante, cum ar fi porumbul, se bazează pe fotosinteza C4 pentru a supraviețui temperaturilor ridicate de vară. Cu toate acestea, peste 90% din plante utilizează fotosinteza C3.