Fotosinteza reprezintă procesul biologic prin care plantele convertesc energia luminii în zahăr pentru a alimenta celulele vegetale. Compus din două etape, o etapă transformă energia luminii în zahăr, iar apoi respirația celulară transformă zahărul în trifosfat de adenozină, cunoscut sub numele de ATP, combustibil pentru toată viața celulară. Conversia luminii solare inutilizabile face plantele verzi.
În timp ce mecanismele fotosintezei sunt complexe, reacția generală are loc după cum urmează: dioxid de carbon + lumina soarelui + apă> glucoză (zahăr) + oxigen molecular. Fotosinteza are loc prin mai multe etape care au loc în două etape: faza luminoasă și faza întunecată.
Prima etapă: reacții la lumină
În procesul dependent de lumină, care are loc în grana, structura membranei stivuite în cloroplaste, energia directă a luminii ajută planta să producă molecule care transportă energie pentru utilizare în faza întunecată a fotosinteză. Planta folosește energia luminii pentru a genera co-enzima Nicotinamidă adenină dinucleotidă fosfat sau NADPH și ATP, moleculele care transportă energia. Legăturile chimice din acești compuși stochează energia și sunt utilizate în timpul fazei întunecate.
Etapa a doua: reacții întunecate
Faza întunecată, care are loc în stromă și în întuneric atunci când sunt prezente moleculele care transportă energia, este cunoscută și sub numele de ciclul Calvin sau C3 ciclu. Faza întunecată folosește ATP și NADPH generate în faza luminoasă pentru a face legături covalente C-C ale carbohidraților din dioxid de carbon și apă, cu ribuloză chimică bifosfat sau RuBP, o substanță chimică 5-C care captează carbonul dioxid. Șase molecule de dioxid de carbon intră în ciclu, care la rândul său produce o moleculă de glucoză sau zahăr.
Cum funcționează fotosinteza
O componentă cheie care determină fotosinteza este molecula clorofilă. Clorofila este o moleculă mare cu o structură specială care îi permite să capteze energia luminii și să o transforme în electroni cu energie ridicată, care sunt folosiți în timpul reacțiilor celor două faze pentru a produce în cele din urmă zahărul sau glucoză.
La bacteriile fotosintetice, reacția are loc în membrana celulară și în interiorul celulei, dar în afara nucleului. La plante și protozoari fotosintetici - protozoarele sunt organisme unicelulare aparținând eucariotei domeniu al vieții, care include plante, animale și ciuperci - fotosinteza are loc în interior cloroplaste. Cloroplastele sunt un tip de organite sau compartimente legate de membrană, adaptate pentru funcții specifice, cum ar fi crearea de energie pentru plante.
Cloroplastele - O poveste evolutivă
În timp ce cloroplastele există astăzi în alte celule, cum ar fi celulele vegetale, ele au propriul ADN și gene. Analiza secvenței acestor gene a dezvăluit că cloroplastele au evoluat din organisme fotosintetice care trăiesc independent legate de un grup de bacterii numite cianobacterii.
Un proces similar a avut loc atunci când strămoșii mitocondriilor, organitele din celule în care are loc respirația oxidativă, opusul chimic al fotosintezei. Potrivit teoriei endosimbiozei, teorie care a primit un impuls recent, datorită unui nou studiu publicat în revista Nature, ambii cloroplaste și mitocondriile au trăit odată ca bacterii independente, dar au fost cuprinse în strămoșii eucariotelor, ducând în cele din urmă la apariția plantelor și animale.