Tutti gli esseri viventi hanno bisogno di energia per vivere. Prendono questa energia dal cibo. Ma hai mai visto le piante mangiare cibo? Allora, come ottengono la loro energia? Le piante ottengono la loro energia attraverso un processo chiamato fotosintesi che consente loro di produrre il cibo. Continua a leggere per saperne di più su questo interessante argomento.
obiettivi formativi
In questa lezione impareremo quanto segue
- Definizione di fotosintesi
- Reazioni chimiche che avvengono durante la fotosintesi
- Fasi del processo di fotosintesi che consente ai fototrofi di produrre il proprio cibo
- Due fasi principali della fotosintesi: reazione alla luce e reazione all’oscurità
- Quattro diversi tipi di pigmenti coinvolti nella fotosintesi
La fotosintesi è un processo mediante il quale i fototrofi convertono l’energia luminosa in energia chimica, che viene utilizzata per alimentare le attività cellulari. Assorbe i cloroplasti attraverso pigmenti come clorofilla a, clorofilla b, carotene e xantofilla.
Tutte le piante verdi e alcuni altri organismi autotrofi fanno affidamento sulla fotosintesi per utilizzare anidride carbonica, acqua e luce solare per sintetizzare i nutrienti. L’ossigeno è il sottoprodotto della fotosintesi.
Proprio come le piante verdi, anche altri organismi svolgono la fotosintesi. Questi includono procarioti come batteri viola, cianobatteri e batteri dello zolfo verde.
La reazione di fotosintesi può essere mostrata come:
Anidride carbonica + Acqua ========= Glucosio + Ossigeno
(Luce del sole)
Importanza della fotosintesi
La fotosintesi è essenziale per l’esistenza di tutta la vita sulla Terra. Svolge un ruolo importante nella catena alimentare. Permette alle piante di creare così il loro cibo, rendendole produttrici primarie.
La fotosintesi rilascia anche ossigeno nell'atmosfera. L’ossigeno è necessario alla maggior parte degli organismi per sopravvivere.
Sito della fotosintesi
La fotosintesi avviene nei cloroplasti delle piante e delle alghe blu-verdi. Tutte le parti verdi di una pianta, compresi gli steli verdi, le foglie verdi e i sepali, contengono cloroplasti.
I cloroplasti sono presenti solo nelle cellule vegetali e si trovano all'interno delle cellule del mesofillo delle foglie.
Equazione della fotosintesi
Nella fotosintesi, l'anidride carbonica e l'acqua reagiscono per formare due prodotti, vale a dire ossigeno e glucosio. Questa è una reazione endotermica.
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2
A differenza delle piante, non tutti i batteri producono ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi. I batteri che non producono ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi sono chiamati batteri fotosintetici anossigenici. I batteri che producono ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi sono chiamati batteri fotosintetici ossigenati.
Pigmenti fotosintetici
Nelle foglie sono presenti quattro diversi tipi di pigmenti:
- Clorofilla A
- Clorofilla B
- Xantofille
- Carotenoidi
Fasi del processo
A livello cellulare, il processo di fotosintesi avviene negli organelli cellulari chiamati cloroplasti. Questi organelli contengono un pigmento di colore verde chiamato clorofilla, responsabile della caratteristica colorazione verde delle foglie.
Strutturalmente, una foglia è composta da picciolo, epidermide e lamina. La lamina viene utilizzata per l'assorbimento della luce solare e dell'anidride carbonica durante la fotosintesi.
- Durante il processo di fotosintesi, l'anidride carbonica entra attraverso gli stomi, l'acqua viene assorbita dai peli radicali dal terreno e viene trasportata alle foglie attraverso i vasi xilematici. La clorofilla assorbe l'energia luminosa del sole per dividere le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno.
- L'idrogeno delle molecole d'acqua e l'anidride carbonica assorbita dall'aria vengono utilizzati nella produzione di glucosio. Inoltre, l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera attraverso le foglie come prodotto di scarto.
- Il glucosio è una fonte di cibo per le piante che fornisce energia per la crescita e lo sviluppo mentre il resto viene immagazzinato nelle radici, nelle foglie e nei frutti per il loro utilizzo successivo.
- I pigmenti sono altri componenti cellulari fondamentali della fotosintesi. Sono le molecole che conferiscono colore e assorbono la luce a una lunghezza d'onda specifica e riflettono la luce non assorbita. Tutte le piante verdi contengono principalmente clorofilla a, clorofilla b e carotenoidi presenti nei tilacoidi dei cloroplasti. Viene utilizzato principalmente per catturare l'energia luminosa. La clorofilla-a è il pigmento principale.
Due fasi della fotosintesi
Il processo di fotosintesi avviene in due fasi:
- Reazione dipendente dalla luce o reazione alla luce
- Reazione indipendente dalla luce o reazione al buio
Reazione alla luce della fotosintesi o reazione dipendente dalla luce
- La fotosintesi inizia con la reazione alla luce. Si effettua solo di giorno in presenza di luce solare. Nelle piante, la reazione alla luce avviene nelle membrane tilacoidi dei cloroplasti.
- All'interno delle membrane tilacoidi ci sono strutture simili a sacche chiamate Grana che raccolgono la luce.
- L'energia luminosa viene convertita in ATP e NADPH che vengono utilizzati nella seconda fase della fotosintesi. Viene utilizzata l'acqua e viene prodotto ossigeno.
L'equazione chimica nella reazione alla luce della fotosintesi può essere ridotta a:
2H2O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = O2 + 2NADPH + 3ATP
Reazione oscura della fotosintesi o reazione indipendente dalla luce
- Questa è anche chiamata reazione di fissazione del carbonio.
- È un processo indipendente dalla luce in cui le molecole di zucchero si formano dalle molecole di acqua e anidride carbonica.
- La reazione oscura avviene nello stroma del cloroplasto dove utilizzano i prodotti NADPH e ATP della reazione luminosa.
- Le piante catturano l'anidride carbonica dall'atmosfera attraverso gli stomi e procedono al ciclo di Calvin.
- Nel ciclo di Calvin, l'ATP e il NADPH formati durante la reazione alla luce guidano la reazione e convertono sei molecole di anidride carbonica in una molecola di zucchero o glucosio.
L'equazione chimica per la reazione oscura è
3CO2 + 6NADPH + 5H2O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi
(Dove G3P è gliceraldeide-3-fosfato)
