Faze ale fotosintezei și locația sa

Fotosinteza este procesul prin care plantele produc alimente folosind dioxid de carbon, apă și lumina soarelui. Dioxidul de carbon pătrunde în plantă prin porii mici din frunzele sale, numite stomate. Apa se deplasează către frunze prin vene din plantă după ce a fost absorbită de rădăcini.

În procesul de fotosinteză, energia din lumina soarelui este utilizată pentru a crea glucoză din CO₂ si H₂O. Această glucoză oferă hrană plantei. Deoarece multe forme de viață superioare depind atât de plante pentru a mânca, cât și de oxigen pentru a respira, acest proces este vital pentru supraviețuirea ecosistemelor.

Notă: Fotosinteza apare și la alge și la unele tipuri de bacterii. Accentul acestui post este pus pe fotosinteza la plante.

Fotosinteza apare la cloroplastele găsite în frunzele și tulpinile verzi ale plantelor. O frunză are zeci de mii de celule, fiecare dintre ele având 40 până la 50 de cloroplaste.

Fiecare cloroplast este împărțit în multe compartimente în formă de disc numite tilacoide, care sunt dispuse vertical ca un teanc de clătite. Fiecare stivă se numește granum (pluralul este grana) care este suspendat într-un fluid numit stroma.

Deși întregul proces poate dura mai puțin de un minut, procesul de fotosinteză este de fapt destul de complex.

Există două etape ale fotosintezei: reacții ușoare (partea foto) și reacții întunecate care sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de Ciclul Calvin (partea de sinteză) și fiecare dintre fazele fotosintezei are pași multipli.

Primul pas al fotosintezei se folosește energia luminii pentru a crea moleculele purtătoare de energie care vor fi utilizate în al doilea proces. Cunoscute sub numele de reacții la lumină, aceste reacții folosesc direct energia soarelui. Sute de molecule de pigment sunt conținute în fotocentrii din membrana tilacoidă și acționează ca antene pentru a absorbi lumina și a transfera energia către o moleculă de clorofilă.

Acești pigmenți fotosintetici permit plantelor să absoarbă lumina soarelui, care este necesară pentru a începe procesul. Lumina excită electronii, provocând o stare energetică mai mare. Acest lucru duce la conversia energiei de la soare la energia chimică pe care o furnizează hrană pentru plantă.

Molecule de clorofilă în plante alcătuiesc un centru de reacție care transferă electroni de mare energie către molecule acceptoare, care sunt apoi transferate printr-o serie de purtători de membrană. Acești electroni cu energie ridicată trec între molecule și duc la divizarea moleculelor de apă în oxigen, ioni de hidrogen și electroni.

În acest prim pas, o serie de reacții determină transformarea energiei solare în energie chimică și în două separate fotosisteme, electronii sunt transferați secvențial pentru a genera adenozin trifosfat (ATP) și nicotină adenină dinucleotidă fosfat (NADP⁺).

Unii dintre electronii cu energie mare continuă să reducă NADP⁺ către NADPH. Oxigenul produs este difuzat din cloroplast și scapă în atmosferă prin porii din frunză. ATP și NADPH produse în această primă etapă sunt utilizate în etapa următoare în care se creează glucoza.

Al doilea proces de fotosinteză are ca rezultat biosinteza glucidelor din CO₂. În această fază independentă de lumină (cunoscută anterior sub numele de întuneric), NADPH creat în primul pas furnizează hidrogenul care va fi formează glucoză în timp ce ATP-ul format în reacțiile dependente de lumină furnizează energia necesară sintetizării acestuia.

Cunoscut și sub numele de Ciclul Calvin, această fază are loc în stromă și are ca rezultat producerea de zaharoză, care va fi apoi folosit ca sursă de hrană și energie pentru plantă. Numită după Melvin Calvin, această fază folosește ATP și NADPH care au fost create în prima fază, împreună cu enzima ribuloză bifosfat carboxilază găsită în cloroplast.

Aici ribuloza servește drept catalizator pentru a „fixa” moleculele de carbon care sunt apoi transformate în carbohidrați care servesc ca sursă de energie a plantei.