Fotosinteza: ce este, rezumatul procesului și pașii

THE fotosinteză este un proces fotochimic care constă în producerea de energie prin lumina soarelui și fixarea carbonului din atmosferă.

Poate fi rezumat ca procesul de transformare a energiei luminii în energie chimică. Termenul fotosinteză are ca sens sinteza prin lumină.

Procesul de fotosinteză

Reprezentarea procesului de fotosinteză

Fotosinteza este un proces care are loc în interiorul celulei vegetale, din CO₂ (dioxid de carbon) și H₂O (apă), ca modalitate de a produce glucoză.

Plantele, algele, cianobacteriile și unele bacterii efectuează fotosinteza și se numesc ființe clorofile, deoarece au un pigment esențial pentru proces, clorofila.

Fotosinteza apare la cloroplaste, un organit prezent numai în celulele vegetale și unde se găsește pigmentul clorofilă, responsabil pentru culoarea verde a plantelor.

Pigmenții pot fi definiți ca orice tip de substanță capabilă să absoarbă lumina. Clorofila este cel mai important pigment din plante pentru absorbția energiei fotonice în timpul fotosintezei. Alți pigmenți participă, de asemenea, la proces, cum ar fi carotenoizii și ficobilinele.

Lumina soarelui absorbită are două funcții de bază în procesul de fotosinteză:

• Sporiți transferul de electroni prin compuși care donează și acceptă electroni.
• Generați un gradient de protoni necesar pentru sinteza ATP (adenozin trifosfat - energie).

Citește și despre părți de plante.

ecuația fotosintezei

Pe scurt, putem clarifica procesul de fotosinteză prin următoarea reacție:

H₂O și CO₂ sunt substanțele necesare realizării fotosintezei. Moleculele de clorofilă absorb lumina soarelui și descompun H₂O, eliberând O₂ și hidrogen. Hidrogenul se alătură CO₂ și formează glucoză.

Acest proces are ca rezultat ecuația generală de fotosinteză, care reprezintă o reacție de oxidare-reducere. H₂O donează electroni, precum hidrogenul, pentru a reduce CO₂ pentru a forma carbohidrați sub formă de glucoză (C₆H₁₂O₆).

Cu toate acestea, procesul fotosintetic este mai detaliat și are loc în două etape, așa cum vom vedea mai jos.

Etape de fotosinteză

Fotosinteza este împărțită în două etape: faza luminoasă și faza întunecată.

faza luminoasa

Faza clară, fotochimică sau luminoasă, așa cum o definește numele, sunt reacții care apar doar în prezența luminii și au loc în lamelele tilacoidelor cloroplastului.

Absorbția luminii solare și transferul de electroni are loc prin fotosisteme, care sunt seturi de proteine, pigmenți și transportori de electroni, care formează o structură în membranele tilacoide ale cloroplast.

Există două tipuri de fotosisteme, fiecare cu aproximativ 300 de molecule de clorofilă:

• Photosystem I: Conține un centru de reacție P.₇₀₀ și absoarbe preferențial lumina cu o lungime de undă de 700 nm.
• Photosystem II: Conține un centru de reacție P.₆₈₀ și absoarbe lumina de preferință de lungime de undă la 680 nm.

Cele două fotosisteme sunt legate printr-un lanț de transport al electronilor și acționează independent, dar complementar.

Două procese importante au loc în această fază: fotofosforilarea și fotoliza apei.

Fotosistemele sunt responsabile pentru absorbția luminii și transportul de electroni pentru producerea de energie

Fotofosforilarea

Fotofosforilarea este practic adăugarea unui P (fosfor) la ADP (adenozin difosfat), rezultând în formarea de ATP.

În momentul în care un foton de lumină este captat de moleculele de antenă ale fotosistemelor, energia sa este transferată către centrele de reacție, unde se găsește clorofila. Când fotonul lovește clorofila, acesta devine energizat și eliberează electroni care au trecut prin diferiți acceptori și s-au format, împreună cu H₂O, ATP și NADPH.

Fotofosforilarea poate fi de două tipuri:

• fotofosforilarea aciclică: Electronii eliberați de clorofilă nu se întorc la el, ci la celălalt fotosistem. Produce ATP și NADPH.
• Fotofosforilarea ciclică: Electronii revin la aceeași clorofilă care i-a eliberat. Formați doar ATP.

fotoliza apei

Fotoliza apei constă în descompunerea moleculei de apă prin energia luminii solare. Electronii eliberați în acest proces sunt folosiți pentru a înlocui electronii pierduți de clorofilă în fotosistemul II și pentru a produce oxigenul pe care îl respirăm.

Ecuația generală a fotolizei sau a reacției Hill este descrisă după cum urmează:

Astfel, molecula de apă este ultimul donator de electroni. ATP și NADPH formate vor fi utilizate pentru sinteza carbohidraților din CO₂. Cu toate acestea, acest lucru se va întâmpla în etapa următoare, faza întunecată.

faza întunecată

Faza întunecată, ciclul pentozei sau ciclul Calvin pot apărea în absența și prezența luminii și se întâmplă în stroma cloroplastului. În această fază, glucoza se va forma din CO₂. Astfel, în timp ce faza luminoasă asigură energie, în faza întunecată are loc fixarea carbonului.

Schema ciclului Calvin

Consultați un rezumat al modului în care apare ciclul Calvin:

1. Fixarea carbonului

• La fiecare cotitură a ciclului, o moleculă de CO₂ e adăugat. Cu toate acestea, este nevoie de șase ture complete pentru a produce două molecule de gliceraldehidă 3-fosfat și o moleculă de glucoză.
• Șase molecule de difosfat de ribuloză (RuDP), cu cinci atomi de carbon, se leagă de șase molecule de CO₂, producând 12 molecule de acid fosfogliceric (PGA), cu trei atomi de carbon.

2. Producția de compuși organici

• Cele 12 molecule de acid fosfogliceric (PGAL) sunt reduse la 12 molecule de aldehidă fosfoglicerică.

3. Regenerarea difosfatului ribuloza

• Dintre cele 12 molecule de aldehidă fosfoglicerică, 10 se combină între ele pentru a forma 6 molecule de RuDP.
• Cele două molecule de aldehidă fosfoglicerice rămase servesc la inițierea sintezei amidonului și a altor componente celulare.

Glucoza produsă la sfârșitul fotosintezei este descompusă și energia eliberată permite metabolismului celular să aibă loc. Procesul de descompunere a glucozei este respirație celulară.

Importanța fotosintezei

Fotosinteza este procesul de bază al transformării energiei în biosferă. Susține baza lanțului alimentar, în care hrănirea substanțelor organice furnizate de plantele verzi va produce hrană pentru ființe heterotrofe.

Astfel, fotosinteza își are importanța pe baza a trei factori principali:

• Promovează captarea de CO₂ atmosferic;
• Efectuează reînnoirea O₂ atmosferic;
• Conduce fluxul de materie și energie în ecosisteme.

Fotosinteza și Chemosinteza

Spre deosebire de fotosinteza care necesită apariția luminii, chemosinteza se întâmplă în absența luminii. Constă în producerea materiei organice din substanțe minerale.

Este practic un proces în doi pași efectuat numai de bacteriile autotrofe pentru a obține energie. În prima etapă, substanțele anorganice sunt oxidate și, în a doua etapă, dioxidul de carbon suferă o reducere, ducând la producerea de compuși organici.

Pasul 1: Compus anorganic + O₂ → Compuși anorganici oxidați + energie chimică
Etapa a II-a: CO₂ + H₂O + Energie chimică → Compuși organici + O₂

Aflați mai multe, citiți și:

• ciclul carbonului
• ciclul oxigenului
• Botanica: studiul plantelor