Conţinutul principal
Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 11
Lecția 1: Introducere în fotosintezăIntroducere în fotosinteză
Conversia energiei solare în energie chimică. Reacții de fotosinteză, acolo unde au loc și importanța lor ecologică.
Introducere
Ai îmbrățișat un copac recent? Dacă nu, s-ar putea să vrei să o faci. Tu, precum și restul populației umane, exiști datorită plantelor și altor organisme care captează lumina. De fapt, majoritatea vieții pe Terra este posibilă datorită faptului că soarele oferă o sursă continuă de energie pentru ecosisteme.
Toate organismele, inclusiv oamenii, au nevoie de energie pentru a alimenta reacțiile metabolice de creștere, dezvoltare și reproducere. Dar organismele nu pot utiliza energia luminoasă direct pentru nevoile lor metabolice. În schimb, trebuie întâi transformată în energie chimică prin procesul de fotosinteză.
Ce este fotosinteza?
Fotosinteza este procesul prin care energia luminoasă este transformată în energie chimică sub formă de zaharuri. Într-un proces determinat de energia luminoasă, moleculele de glucoză (sau alte zaharuri) sunt construite din apă și dioxid de carbon, oxigenul fiind eliberat ca produs secundar. Moleculele de glucoză oferă organismelor două resurse esențiale: energie și carbon fixat - organic.
- Energia. Moleculele de glucoză sunt conbustibilul celulelor: energia lor chimică poate fi recoltată prin procese ca respirația celulară și fermentația, care generează adenozintrifosfat—
- Carbon fixat. Carbonul din dioxidul de carbon -carbon anorganic- poate fi incorporat în molecule organice; acest proces se numește fixarea carbonului, iar carbonul din moleculele organice este numit și carbon fixat. Carbonul care nu este fixat și incorporat în zaharuri în timpul fotosintezei poate fi utilizat pentru a forma alte tipuri de molecule organice necesare celulelor.
Importanța ecologică a fotosintezei
Organismele fotosintetice, inclusiv plantele, algele și unele bacterii, joacă un rol esențial ecologic. Ele introduc energia chimică și carbonul fixat în ecosisteme folosind lumina pentru a sintetiza zaharuri. Pentru că aceste organisme își produc singure hrana - adică își fixează singure carbonul - folosind energia luminoasă, se numesc fotoautotrofe (literalmente, auto-hrănitoare care utilizează lumină).
Oamenii și alte organisme care nu pot transforma dioxidul de carbon în compuși organici, se numesc heterotrofe, adică hrănitori-diferiți. Heterotrofele trebuie să obțină carbon fixat hrănindu-se cu alte organisme sau produșii lor secundari. Animalele, fungii și multe procariote și protiste sunt heterotrofe.
Pe lângă introducerea carbonului fixat și a energie în ecosisteme, fotosinteza influențează alcătuirea atmosferei Pământului. Majoritatea organismelor fotosintetice generează gaz de oxigen ca produs secundar, iar apariția fotosintezei - acum mai bine de
De asemenea, organismele fotosintetizatoare elimină cantități mari de dioxid de carbon din atmosferă și folosesc atomii de carbon pentru a construi molecule organice. Fără abundența de plante și alge de pe Pământ care extrag continuu dioxidul de carbon, gazul s-ar înmulți în atmosferă. Deși organismele fotosintetizatoare elimină o parte din dioxidul de carbon produs de activitățile umane, nivelurile atmosferice înalte captează căldura și cauzează schimbări climatice.
Frunzele sunt sediul fotosintezei
Plantele sunt cele mai comune autotrofe în ecosistemele terestre - de pe sol. Toate țesuturile verzi ale plantei pot fotosintetiza, dar, în cazul multor plante, marea parte a fotosintezei are loc în frunze. Celulele din stratul din mijloc al țesutului frunzei numit mezofilul reprezintă sediul principal al fotosintezei.
Mici pori numiți stomate - singular, stomată - sunt prezenți pe suprafața frunzelor la majoritatea plantelor, iar aceștia lasă dioxidul de carbon să difuzeze în stratul mezofil, iar oxigenul să difuzeze în afara acestuia.
Fiecare celulă a mezofilului conține organite numite chloroplaste, care sunt specializate pentru a produce reacțiile fotosintezei. În fiecare cloroplast, structuri în formă de discuri numite tilacoide sunt aranjate în grămezi ca niște clătite, care se numesc grana -singular, granum. Membrana fiecărui tilacoid conține pigmenți verzi numiți clorofile care absorb lumina. Spațiul cu fluid din jurul granei este numit stroma, iar spațiul din interiorul discurilor tilacoidelor este cunoscut ca spațiu tilacoid. Diverse reacții chimice se petrec în diverse părți ale cloroplastului.
Reacțiile dependente de lumină și ciclul Calvin
Fotosinteza din frunzele plantelor implică mai mulți pași, dar poate fi împărțită în două etape: reacțiile dependente de lumină și ciclul Calvin.
- Reacțiile dependente de lumină au loc în membrana tilacoidelor și necesită o sursă constantă de energie luminoasă. Clorofilele absorb această energie luminoasă, care este transformată în energie chimică prin formarea a doi compuși,
- Ciclul Calvin, cunoscut și ca reacțiile independente de lumină, are loc în stromă și nu necesită lumină în mod direct. În schimb, ciclul Calvin folosește
Per ansamblu, reacțiile dependente de lumină captează energia luminoasă și o stochează temporar sub forma chimică de
Fotosinteza vs. respirația celulară
Din punct de vedere al reacțiilor în ansamblu, fotosinteza și respirația celulară sunt procese aproape opuse. Sunt diferite doar din punct de vedere al energiei absorbite sau eliberate, după cum se vede în diagrama de mai jos.
La nivelul pașilor individuali, fotosinteza nu este doar respirație celulară inversată. În schimb, după cum vom vedea în restul secțiunii, fotosinteza are loc în etapele sale unice. Totuși, există câteva similarități între fotosinteză și respirația celulară.
De exemplu, și fotosinteza și respirația celulară implică o serie de reacții redox (reacții care implică transferuri de electroni). În cadrul respirației celulare, electronii trec de la glucoză la oxigen, formând apa și eliberând energie. În cadrul fotosintezei, aceștia se deplasează în direcția opusă, pornind din apă și ajungând în glucoză - un proces care necesită energie, alimentat de lumină. Precum respirația celulară, fotosinteza folosește și ea lanțul transportator de electroni pentru a forma gradientul de concentrație al
Dacă acestea nu-ți sunt cunoscute, nu te îngrijora! Nu trebuie să știi respirația celulară pentru a înțelege fotosinteza. Doar continuă să citești și să te uiți; vei învăța cum funcționează acest proces care susține viața.
Vrei să te alături conversației?
Nici o postare încă.