Storia dello studio della fotosintesi. Brevemente. Cos'è la fotosintesi? Applicazioni della Fotosintesi Cos'è la Fotosintesi

Fotosintesi priva di clorofilla

Localizzazione spaziale

La fotosintesi delle piante viene effettuata nei cloroplasti: organelli cellulari isolati a due membrane. I cloroplasti possono trovarsi nelle cellule dei frutti, negli steli, tuttavia l'organo principale della fotosintesi, anatomicamente adattato per la sua gestione, è la foglia. Nella foglia, il tessuto del parenchima a palizzata è il più ricco di cloroplasti. In alcune piante grasse con foglie degeneri (come i cactus), la principale attività fotosintetica è associata al fusto.

La luce per la fotosintesi viene catturata in modo più completo grazie alla forma piatta della foglia, fornendo un ampio rapporto superficie/volume. L'acqua viene erogata dalla radice attraverso una rete sviluppata di vasi (nervature fogliari). L'anidride carbonica entra in parte per diffusione attraverso la cuticola e l'epidermide, ma la maggior parte si diffonde nella foglia attraverso gli stomi e attraverso la foglia attraverso lo spazio intercellulare. Le piante che effettuano la fotosintesi CAM hanno formato meccanismi speciali per l'assimilazione attiva dell'anidride carbonica.

Lo spazio interno del cloroplasto è pieno di contenuti incolori (stroma) e permeato da membrane (lamelle) che, combinate tra loro, formano tilacoidi, che a loro volta sono raggruppati in pile chiamate grana. Lo spazio intratilacoide è separato e non comunica con il resto dello stroma, si presume inoltre che lo spazio interno di tutti i tilacoidi comunichi tra loro. Gli stadi leggeri della fotosintesi sono confinati nelle membrane; la fissazione autotrofa della CO2 avviene nello stroma.

I cloroplasti hanno il proprio DNA, RNA, ribosomi (tipo 70), la sintesi proteica è in corso (sebbene questo processo sia controllato dal nucleo). Non vengono sintetizzati nuovamente, ma si formano dividendo i precedenti. Tutto ciò ha permesso di considerarli discendenti di cianobatteri liberi, che sono stati inclusi nella composizione della cellula eucariotica nel processo di simbiogenesi.

Fotosistema I

Il complesso I di raccolta della luce contiene circa 200 molecole di clorofilla.

Il centro di reazione del primo fotosistema contiene un dimero di clorofilla con un massimo di assorbimento a 700 nm (P700). Dopo essere stato eccitato da un quanto di luce, ripristina l'accettore primario - la clorofilla a, che è secondario (vitamina K 1 o fillochinone), dopo di che l'elettrone viene trasferito alla ferredossina, che ripristina il NADP utilizzando l'enzima ferredossina-NADP-reduttasi.

La proteina plastocianina, ridotta nel complesso b 6 f, viene trasportata al centro di reazione del primo fotosistema dal lato dello spazio intratilacoide e trasferisce un elettrone al P700 ossidato.

Trasporto degli elettroni ciclico e pseudociclico

Oltre al percorso completo degli elettroni non ciclici sopra descritto, sono stati trovati percorsi ciclici e pseudociclici.

L'essenza del percorso ciclico è che la ferredossina invece del NADP ripristina il plastochinone, che lo trasferisce nuovamente al complesso b 6 f. Il risultato è un gradiente protonico maggiore e più ATP, ma niente NADPH.

Nella via pseudociclica, la ferredossina riduce l'ossigeno, che viene ulteriormente convertito in acqua e può essere utilizzato nel fotosistema II. Inoltre non produce NADPH.

palcoscenico oscuro

Nella fase oscura, con la partecipazione di ATP e NADPH, la CO 2 viene ridotta in glucosio (C 6 H 12 O 6). Sebbene la luce non sia necessaria per questo processo, è coinvolta nella sua regolazione.

C 3 -fotosintesi, ciclo di Calvin

Nella terza fase sono coinvolte 5 molecole PHA che, attraverso la formazione di composti a 4, 5, 6 e 7 atomi di carbonio, si combinano in ribulosio-1,5-bifosfato a 3,5 atomi di carbonio, che richiede 3 ATP .

Infine, per la sintesi del glucosio sono necessari due PHA. Per la formazione di una delle sue molecole sono necessari 6 giri del ciclo, 6 CO 2, 12 NADPH e 18 ATP.

C4-fotosintesi

Articoli principali: Ciclo Hatch-Slack-Karpilov, Fotosintesi C4

A una bassa concentrazione di CO 2 disciolta nello stroma, la ribulosio bisfosfato carbossilasi catalizza la reazione di ossidazione del ribulosio-1,5-bisfosfato e la sua decomposizione in acido 3-fosfoglicerico e acido fosfoglicolico, che viene utilizzato forzatamente nel processo di fotorespirazione.

Per aumentare la concentrazione di CO 2 C 4 le piante hanno modificato l'anatomia della foglia. Il ciclo di Calvin in essi è localizzato nelle cellule della guaina del fascio conduttore, mentre nelle cellule della mesofilla, sotto l'azione della PEP-carbossilasi, il fosfoenolpiruvato viene carbossilato per formare acido ossalacetico, che si trasforma in malato o aspartato ed è trasportato alle cellule della guaina, dove viene decarbossilato con formazione di piruvato, ritornato alle cellule del mesofillo.

Con 4 la fotosintesi non è praticamente accompagnata da perdite di ribulosio-1,5-bifosfato dal ciclo di Calvin, quindi è più efficiente. Tuttavia, per la sintesi di 1 molecola di glucosio non sono necessari 18, ma 30 ATP. Ciò ripaga ai tropici, dove il clima caldo richiede di mantenere gli stomi chiusi, impedendo alla CO2 di entrare nella foglia, e anche in una strategia di vita rude.

Fotosintesi CAM

Successivamente si è scoperto che, oltre a rilasciare ossigeno, le piante assorbono anidride carbonica e, con la partecipazione dell'acqua, sintetizzano la sostanza organica alla luce. Robert Mayer, basandosi sulla legge di conservazione dell'energia, postulò che le piante convertono l'energia della luce solare nell'energia dei legami chimici. In W. Pfeffer chiamò questo processo fotosintesi.

Le clorofille furono isolate per la prima volta in P. J. Peltier e J. Cavent. MS Tsvet è riuscito a separare i pigmenti e studiarli separatamente utilizzando il metodo cromatografico da lui creato. Gli spettri di assorbimento della clorofilla furono studiati da K. A. Timiryazev, il quale, sviluppando le disposizioni di Mayer, dimostrò che erano i raggi assorbiti che consentivano di aumentare l'energia del sistema creando C-C ad alta energia invece di deboli legami C-O e O-H (prima si credeva che nella fotosintesi utilizzassero raggi gialli che non vengono assorbiti dai pigmenti fogliari). Ciò è stato fatto grazie al metodo da lui ideato per tenere conto della fotosintesi mediante CO 2 assorbita: nel corso di esperimenti sull'illuminazione di una pianta con luce di diverse lunghezze d'onda (di diversi colori), si è scoperto che l'intensità della fotosintesi coincide con la spettro di assorbimento della clorofilla.

L'essenza redox della fotosintesi (sia ossigenata che anossigenica) è stata postulata da Cornelis van Niel. Ciò significava che l'ossigeno nella fotosintesi è formato interamente da acqua, il che è stato confermato sperimentalmente da A.P. Vinogradov in esperimenti con l'etichettatura isotopica. Robert Hill ha scoperto che il processo di ossidazione dell'acqua (e rilascio di ossigeno), così come l'assimilazione della CO 2, possono essere disaccoppiati. V-D. Arnon stabilì il meccanismo degli stadi luminosi della fotosintesi e l'essenza del processo di assimilazione della CO 2 fu rivelata da Melvin Calvin utilizzando isotopi di carbonio alla fine degli anni '40, per questo lavoro gli fu assegnato il Premio Nobel.

Altri fatti

Guarda anche

Letteratura

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• Fisiologia vegetale / ed. prof. Ermakova I. P. - M.: Accademia, 2007
• Biologia molecolare della cellula / Albertis B., Bray D. et al.In 3 voll. - M.: Mir, 1994
• Rubin A.B. Biofisica. In 2 voll. - M.: Ed. Università e Scienze di Mosca, 2004.
• Chernavskaya N. M.,

DEFINIZIONE: La fotosintesi è il processo di formazione di sostanze organiche a partire da anidride carbonica e acqua, alla luce, con rilascio di ossigeno.

Breve spiegazione della fotosintesi

Nel processo di fotosintesi sono coinvolti:

1) cloroplasti,

3) anidride carbonica,

5) temperatura.

Nelle piante superiori, la fotosintesi avviene nei cloroplasti - plastidi di forma ovale (organelli semiautonomi) contenenti il ​​pigmento clorofilla, a causa del colore verde di cui anche parti della pianta hanno un colore verde.

Nelle alghe, la clorofilla si trova nei cromatofori (cellule contenenti pigmenti e che riflettono la luce). Le alghe brune e rosse, che vivono a profondità considerevoli dove la luce solare non arriva bene, hanno altri pigmenti.

Se guardi la piramide alimentare di tutti gli esseri viventi, gli organismi fotosintetici si trovano in fondo, come parte degli autotrofi (organismi che sintetizzano sostanze organiche da quelle inorganiche). Pertanto, sono una fonte di cibo per tutta la vita sul pianeta.

Durante la fotosintesi, l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera. Da esso si forma l'ozono nell'alta atmosfera. Lo scudo di ozono protegge la superficie terrestre dalle forti radiazioni ultraviolette, grazie alle quali la vita è riuscita a spostarsi dal mare alla terra.

L'ossigeno è essenziale per la respirazione di piante e animali. Quando il glucosio viene ossidato con la partecipazione dell'ossigeno, i mitocondri immagazzinano quasi 20 volte più energia che senza di esso. Ciò rende l’uso del cibo molto più efficiente, il che ha portato a tassi metabolici elevati negli uccelli e nei mammiferi.

Una descrizione più dettagliata del processo di fotosintesi delle piante

Il corso della fotosintesi:

Il processo di fotosintesi inizia con la luce che colpisce i cloroplasti, organelli intracellulari semiautonomi contenenti un pigmento verde. Sotto l'influenza della luce, i cloroplasti iniziano a consumare l'acqua dal suolo, dividendola in idrogeno e ossigeno.

Una parte dell'ossigeno viene rilasciata nell'atmosfera, l'altra parte va ai processi ossidativi della pianta.

Lo zucchero si combina con l'azoto, lo zolfo e il fosforo provenienti dal terreno, in questo modo le piante verdi producono amido, grassi, proteine, vitamine e altri composti complessi necessari alla loro vita.

La fotosintesi viene eseguita meglio sotto l'influenza della luce solare, tuttavia alcune piante possono accontentarsi dell'illuminazione artificiale.

Una descrizione complessa dei meccanismi della fotosintesi per il lettore esperto

Fino agli anni '60 del 20° secolo, gli scienziati conoscevano un solo meccanismo per fissare l'anidride carbonica: lungo la via del pentoso fosfato C3. Tuttavia, recentemente un gruppo di scienziati australiani è riuscito a dimostrare che in alcune piante la riduzione dell'anidride carbonica avviene attraverso il ciclo degli acidi bicarbossilici C4.

Nelle piante con la reazione C3, la fotosintesi avviene più attivamente in condizioni di temperatura e luce moderate, principalmente nelle foreste e in luoghi bui. Queste piante comprendono quasi tutte le piante coltivate e la maggior parte delle verdure. Costituiscono la base della dieta umana.

Nelle piante con la reazione C4, la fotosintesi avviene più attivamente in condizioni di alta temperatura e luce. Tali piante includono, ad esempio, mais, sorgo e canna da zucchero, che crescono in climi caldi e tropicali.

Lo stesso metabolismo delle piante è stato scoperto abbastanza recentemente, quando è stato possibile scoprire che in alcune piante dotate di tessuti speciali per immagazzinare l'acqua, l'anidride carbonica si accumula sotto forma di acidi organici e si fissa nei carboidrati solo dopo un giorno. Questo meccanismo aiuta le piante a risparmiare acqua.

Come avviene il processo di fotosintesi

Le piante assorbono la luce con una sostanza verde chiamata clorofilla. La clorofilla si trova nei cloroplasti, che si trovano negli steli o nei frutti. Ce ne sono particolarmente grandi nelle foglie, perché grazie alla loro struttura molto piatta, le foglie possono attirare molta luce e ottenere quindi molta più energia per il processo di fotosintesi.

Dopo l'assorbimento, la clorofilla si trova in uno stato eccitato e trasferisce energia ad altre molecole dell'organismo vegetale, in particolare a quelle direttamente coinvolte nella fotosintesi. La seconda fase del processo di fotosintesi avviene senza la partecipazione obbligatoria della luce e consiste nell'ottenere un legame chimico con la partecipazione dell'anidride carbonica ottenuta dall'aria e dall'acqua. In questa fase vengono sintetizzate varie sostanze molto utili alla vita, come l'amido e il glucosio.

Queste sostanze organiche vengono utilizzate dalle piante stesse per nutrire le sue varie parti, oltre che per il mantenimento della vita normale. Inoltre, queste sostanze vengono ottenute anche dagli animali che mangiano le piante. Le persone ottengono queste sostanze anche mangiando prodotti animali e vegetali.

condizioni per la fotosintesi

La fotosintesi può avvenire sia sotto l'influenza della luce artificiale che della luce solare. Di norma, in natura, le piante "lavorano" intensamente nel periodo primaverile-estivo, quando c'è molta luce solare necessaria. In autunno c'è meno luce, la giornata si accorcia, le foglie prima ingialliscono e poi cadono. Ma non appena apparirà il caldo sole primaverile, il fogliame verde riapparirà e le “fabbriche” verdi riprenderanno nuovamente il loro lavoro per fornire l’ossigeno, tanto necessario alla vita, oltre a tanti altri nutrienti.

Definizione alternativa di fotosintesi

Fotosintesi (da altro greco phot - luce e sintesi - connessione, piegatura, legame, sintesi) - il processo di conversione dell'energia luminosa nell'energia dei legami chimici delle sostanze organiche alla luce da parte dei fotoautotrofi con la partecipazione di pigmenti fotosintetici (clorofilla nelle piante , batterioclorofilla e batteriorodopsina nei batteri ). Nella moderna fisiologia vegetale, la fotosintesi è più spesso intesa come una funzione fotoautotrofa - un insieme di processi di assorbimento, trasformazione e utilizzo dell'energia dei quanti di luce in varie reazioni endergoniche, inclusa la conversione dell'anidride carbonica in sostanze organiche.

Fasi della fotosintesi

La fotosintesi è un processo piuttosto complesso e comprende due fasi: la luce, che avviene sempre ed esclusivamente alla luce, e l'oscurità. Tutti i processi avvengono all'interno dei cloroplasti su piccoli organi speciali: la tilakodia. Durante la fase luminosa, un quanto di luce viene assorbito dalla clorofilla, con conseguente formazione di molecole di ATP e NADPH. L'acqua si decompone formando ioni idrogeno e rilasciando una molecola di ossigeno. Sorge la domanda: quali sono queste sostanze misteriose incomprensibili: ATP e NADH?

L'ATP è una speciale molecola organica presente in tutti gli organismi viventi e viene spesso definita la valuta "energetica". Sono queste molecole che contengono legami ad alta energia e sono la fonte di energia per qualsiasi sintesi organica e processi chimici nel corpo. Ebbene, il NADPH è in realtà una fonte di idrogeno, viene utilizzato direttamente nella sintesi di sostanze organiche ad alto peso molecolare: i carboidrati, che avviene nella seconda fase oscura della fotosintesi utilizzando l'anidride carbonica.

Fase leggera della fotosintesi

I cloroplasti contengono molte molecole di clorofilla e assorbono tutti la luce solare. Allo stesso tempo, la luce viene assorbita da altri pigmenti, ma non sanno come effettuare la fotosintesi. Il processo stesso avviene solo in alcune molecole di clorofilla, che sono molto poche. Altre molecole di clorofilla, carotenoidi e altre sostanze formano speciali complessi di antenna e raccolta della luce (SSC). Loro, come le antenne, assorbono i quanti di luce e trasmettono l'eccitazione a speciali centri di reazione o trappole. Questi centri si trovano nei fotosistemi, di cui ce ne sono due nelle piante: fotosistema II e fotosistema I. Contengono speciali molecole di clorofilla: rispettivamente nel fotosistema II - P680 e nel fotosistema I - P700. Assorbono la luce esattamente di questa lunghezza d'onda (680 e 700 nm).

Lo schema rende più chiaro come tutto appare e accade durante la fase luminosa della fotosintesi.

Nella figura vediamo due fotosistemi con clorofille P680 e P700. La figura mostra anche i portatori lungo i quali vengono trasportati gli elettroni.

Quindi: entrambe le molecole di clorofilla di due fotosistemi assorbono un quanto di luce e sono eccitate. L'elettrone elettronico (rosso nella figura) si sposta ad un livello energetico più elevato.

Gli elettroni eccitati hanno un'energia molto elevata, si staccano ed entrano in una speciale catena di trasportatori, che si trova nelle membrane dei tilacoidi, le strutture interne dei cloroplasti. La figura mostra che dal fotosistema II, dalla clorofilla P680, un elettrone passa al plastochinone, e dal fotosistema I, dalla clorofilla P700, alla ferredossina. Nelle stesse molecole di clorofilla, al posto degli elettroni, dopo la loro separazione, si formano buchi blu con carica positiva. Cosa fare?

Per compensare la mancanza di un elettrone, la molecola di clorofilla P680 del fotosistema II accetta elettroni dall'acqua e si formano ioni idrogeno. Inoltre, è proprio a causa della decomposizione dell'acqua che l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera. E la molecola di clorofilla P700, come si può vedere dalla figura, compensa la mancanza di elettroni attraverso il sistema di trasportatori del fotosistema II.

In generale, non importa quanto sia difficile, è così che procede la fase leggera della fotosintesi, la sua essenza principale risiede nel trasferimento di elettroni. Dalla figura si può anche vedere che parallelamente al trasporto degli elettroni, gli ioni idrogeno H+ si muovono attraverso la membrana e si accumulano all'interno del tilacoide. Poiché ce ne sono molti lì, si muovono verso l'esterno con l'aiuto di uno speciale fattore di coniugazione, che nella figura è arancione, mostrato a destra e assomiglia a un fungo.

Infine, vediamo la fase finale del trasporto degli elettroni, che porta alla formazione del suddetto composto NADH. E a causa del trasferimento di ioni H +, viene sintetizzata la valuta energetica - ATP (mostrata a destra nella figura).

Quindi, la fase leggera della fotosintesi è completata, l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera, si formano ATP e NADH. E qual è il prossimo passo? Dov’è il biologico promesso? E poi arriva la fase oscura, che consiste principalmente nei processi chimici.

Fase oscura della fotosintesi

Per la fase oscura della fotosintesi, un componente obbligatorio è l'anidride carbonica - CO2. Pertanto, la pianta deve assorbirlo costantemente dall'atmosfera. A questo scopo, sulla superficie della foglia sono presenti strutture speciali: gli stomi. Quando si aprono, la CO2 entra esattamente all'interno della foglia, si scioglie in acqua e reagisce con la fase leggera della fotosintesi.

Durante la fase luminosa, nella maggior parte delle piante, la CO2 si lega a un composto organico a cinque atomi di carbonio (che è una catena di cinque molecole di carbonio), dando luogo alla formazione di due molecole di un composto a tre atomi di carbonio (acido 3-fosfoglicerico). Perché questi composti a tre atomi di carbonio sono il risultato principale, le piante con questo tipo di fotosintesi sono chiamate piante C3.

Un'ulteriore sintesi nei cloroplasti è piuttosto difficile. Alla fine forma un composto a sei atomi di carbonio, da cui successivamente è possibile sintetizzare glucosio, saccarosio o amido. Sotto forma di queste sostanze organiche, la pianta immagazzina energia. Allo stesso tempo, solo una piccola parte di essi rimane nella foglia, che viene utilizzata per i suoi bisogni, mentre il resto dei carboidrati viaggia attraverso tutta la pianta, entrando dove l'energia è più necessaria, ad esempio nei punti di crescita.

Come spiegare, in modo breve e chiaro, un processo così complesso come la fotosintesi? Le piante sono gli unici organismi viventi in grado di produrre il proprio cibo. Come lo fanno? Per la crescita ricevono tutte le sostanze necessarie dall'ambiente: anidride carbonica - dall'aria, dall'acqua e - dal suolo. Hanno anche bisogno di energia dalla luce solare. Questa energia innesca alcune reazioni chimiche durante le quali l'anidride carbonica e l'acqua vengono convertite in glucosio (nutrizione) e avviene la fotosintesi. L'essenza del processo può essere spiegata in modo breve e chiaro anche ai bambini in età scolare.

"Insieme alla Luce"

La parola "fotosintesi" deriva da due parole greche: "foto" e "sintesi", una combinazione che nella traduzione significa "insieme alla luce". L'energia solare viene convertita in energia chimica. Equazione chimica della fotosintesi:

6CO 2 + 12H 2 O + luce \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Ciò significa che per produrre glucosio vengono utilizzate 6 molecole di anidride carbonica e dodici molecole di acqua (insieme alla luce solare), risultando in sei molecole di ossigeno e sei molecole di acqua. Se lo rappresentiamo sotto forma di un'equazione verbale, otteniamo quanto segue:

Acqua + sole => glucosio + ossigeno + acqua.

Il sole è una fonte di energia molto potente. Le persone cercano sempre di usarlo per generare elettricità, isolare le case, riscaldare l’acqua e così via. Le piante "hanno capito" come utilizzare l'energia solare milioni di anni fa perché era necessaria per la loro sopravvivenza. La fotosintesi può essere spiegata brevemente e chiaramente come segue: le piante utilizzano l'energia luminosa del sole e la convertono in energia chimica, il cui risultato è lo zucchero (glucosio), il cui eccesso viene immagazzinato come amido nelle foglie, radici, steli e semi della pianta. L'energia del sole viene trasferita alle piante, così come agli animali di cui queste piante si nutrono. Quando una pianta ha bisogno di nutrienti per la crescita e altri processi vitali, queste riserve sono molto utili.

Come fanno le piante ad assorbire l'energia solare?

Parlando brevemente e chiaramente della fotosintesi, vale la pena toccare la questione di come le piante riescono ad assorbire l'energia solare. Ciò è dovuto alla speciale struttura delle foglie, che comprende cellule verdi - cloroplasti, che contengono una sostanza speciale chiamata clorofilla. Questo è ciò che dà alle foglie il loro colore verde ed è responsabile dell'assorbimento dell'energia della luce solare.

Perché la maggior parte delle foglie sono larghe e piatte?

La fotosintesi avviene nelle foglie delle piante. Il fatto sorprendente è che le piante sono molto ben adattate per intrappolare la luce solare e assorbire l’anidride carbonica. A causa dell'ampia superficie, verrà catturata molta più luce. È per questo motivo che anche i pannelli solari, talvolta installati sui tetti delle case, sono larghi e piatti. Maggiore è la superficie, migliore è l'assorbimento.

Cos'altro è importante per le piante?

Proprio come gli esseri umani, anche le piante hanno bisogno di nutrienti e sostanze nutritive per mantenersi in salute, crescere e funzionare bene. Ottengono i minerali disciolti nell'acqua dal terreno attraverso le loro radici. Se il terreno è carente di nutrienti minerali, la pianta non si svilupperà normalmente. Gli agricoltori spesso testano il terreno per assicurarsi che contenga abbastanza nutrienti per la crescita delle colture. Altrimenti ricorrere all'uso di fertilizzanti contenenti minerali essenziali per la nutrizione e la crescita delle piante.

Perché la fotosintesi è così importante?

Spiegando brevemente e chiaramente la fotosintesi ai bambini, vale la pena ricordare che questo processo è una delle reazioni chimiche più importanti al mondo. Quali sono le ragioni di una dichiarazione così forte? Innanzitutto, la fotosintesi nutre le piante, che a loro volta nutrono tutti gli altri esseri viventi sul pianeta, compresi gli animali e gli esseri umani. In secondo luogo, come risultato della fotosintesi, l'ossigeno necessario per la respirazione viene rilasciato nell'atmosfera. Tutti gli esseri viventi respirano ossigeno ed espirano anidride carbonica. Fortunatamente, le piante fanno il contrario, motivo per cui sono molto importanti per la respirazione degli esseri umani e degli animali.

Processo straordinario

Si scopre che le piante sanno anche respirare ma, a differenza degli esseri umani e degli animali, assorbono l'anidride carbonica dall'aria, non l'ossigeno. Anche le piante bevono. Ecco perché devi annaffiarli, altrimenti moriranno. Con l'aiuto del sistema radicale, l'acqua e le sostanze nutritive vengono trasportate a tutte le parti del corpo della pianta e l'anidride carbonica viene assorbita attraverso piccoli fori nelle foglie. Il fattore scatenante per l'avvio di una reazione chimica è la luce solare. Tutti i prodotti metabolici risultanti vengono utilizzati dalle piante per la nutrizione, l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera. In questo modo puoi spiegare brevemente e chiaramente come avviene il processo di fotosintesi.

Fotosintesi: fasi chiare e scure della fotosintesi

Il processo in esame si compone di due parti principali. Ci sono due fasi della fotosintesi (descrizione e tabella - sotto). La prima è chiamata fase luminosa. Si verifica solo in presenza di luce nelle membrane dei tilacoidi con la partecipazione della clorofilla, delle proteine ​​trasportatrici di elettroni e dell'enzima ATP sintetasi. Cos’altro nasconde la fotosintesi? Si accendono e si sostituiscono man mano che si accendono il giorno e la notte (cicli di Calvino). Durante la fase oscura avviene la produzione di quello stesso glucosio, nutrimento per le piante. Questo processo è anche chiamato reazione indipendente dalla luce.

fase leggera

fase oscura

1. Le reazioni che si verificano nei cloroplasti sono possibili solo in presenza di luce. Queste reazioni convertono l'energia luminosa in energia chimica. 2. La clorofilla e altri pigmenti assorbono energia dalla luce solare. Questa energia viene trasferita ai fotosistemi responsabili della fotosintesi. 3. L'acqua viene utilizzata per elettroni e ioni idrogeno e partecipa anche alla produzione di ossigeno 4. Gli elettroni e gli ioni idrogeno vengono utilizzati per creare ATP (molecola di accumulo di energia), necessaria nella fase successiva della fotosintesi

1. Le reazioni del ciclo di spegnimento della luce si verificano nello stroma dei cloroplasti 2. L'anidride carbonica e l'energia dell'ATP vengono utilizzate sotto forma di glucosio

Conclusione

Da tutto quanto sopra si possono trarre le seguenti conclusioni:

• La fotosintesi è il processo che permette di ottenere energia dal sole.
• L'energia luminosa del sole viene convertita in energia chimica dalla clorofilla.
• La clorofilla conferisce alle piante il loro colore verde.
• La fotosintesi avviene nei cloroplasti delle foglie delle piante.
• L'anidride carbonica e l'acqua sono essenziali per la fotosintesi.
• L'anidride carbonica entra nella pianta attraverso minuscoli fori, stomi e l'ossigeno esce attraverso di essi.
• L'acqua viene assorbita nella pianta attraverso le sue radici.
• Senza la fotosintesi non esisterebbe il cibo nel mondo.

Fotosintesiè il processo di sintesi di sostanze organiche da sostanze inorganiche utilizzando l'energia luminosa. Nella stragrande maggioranza dei casi, la fotosintesi viene effettuata dalle piante utilizzando organelli cellulari come cloroplasti contenente pigmento verde clorofilla.

Se le piante non fossero in grado di sintetizzare la materia organica, quasi tutti gli altri organismi sulla Terra non avrebbero nulla da mangiare, poiché animali, funghi e molti batteri non possono sintetizzare sostanze organiche da quelle inorganiche. Assorbono solo quelli già pronti, li dividono in quelli più semplici, dai quali assemblano nuovamente quelli complessi, ma già caratteristici del loro corpo.

Questo è il caso se parliamo molto brevemente della fotosintesi e del suo ruolo. Per comprendere la fotosintesi è necessario dire di più: quali sostanze inorganiche specifiche vengono utilizzate, come avviene la sintesi?

La fotosintesi richiede due sostanze inorganiche: anidride carbonica (CO 2) e acqua (H 2 O). Il primo viene assorbito dall'aria dalle parti aeree delle piante principalmente attraverso gli stomi. Acqua - dal suolo, da dove viene consegnata alle cellule fotosintetiche dal sistema conduttivo delle piante. Anche la fotosintesi richiede l'energia dei fotoni (hν), ma non possono essere attribuiti alla materia.

In totale, come risultato della fotosintesi, si formano materia organica e ossigeno (O 2). Di solito, per materia organica si intende più spesso il glucosio (C 6 H 12 O 6).

I composti organici sono costituiti principalmente da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. Si trovano nell'anidride carbonica e nell'acqua. Tuttavia, la fotosintesi rilascia ossigeno. I suoi atomi provengono dall'acqua.

In breve e in generale, l'equazione per la reazione della fotosintesi è solitamente scritta come segue:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Ma questa equazione non riflette l'essenza della fotosintesi, non la rende comprensibile. Guarda, anche se l'equazione è equilibrata, l'ossigeno libero ha un totale di 12 atomi, ma abbiamo detto che provengono dall'acqua e ce ne sono solo 6.

La fotosintesi, infatti, avviene in due fasi. Il primo si chiama leggero, secondo - buio. Tali nomi sono dovuti al fatto che la luce è necessaria solo per fase leggera , fase oscura indipendentemente dalla sua presenza, ma ciò non significa che cammini nel buio. La fase leggera procede sulle membrane dei tilacoidi cloroplasto, scuro - nello stroma del cloroplasto.

Nella fase luminosa non avviene il legame della CO2. C'è solo la cattura dell'energia solare da parte dei complessi della clorofilla e il suo immagazzinamento ATP, l'uso di energia per ripristinare il NADP in NADP*H 2 . Il flusso di energia dalla clorofilla eccitata dalla luce è fornito dagli elettroni trasmessi attraverso la catena di trasporto degli elettroni degli enzimi incorporati nelle membrane tilacoidi.

L'idrogeno per NADP viene prelevato dall'acqua che, sotto l'azione della luce solare, si decompone in atomi di ossigeno, protoni di idrogeno ed elettroni. Questo processo si chiama fotolisi. L'ossigeno dell'acqua non è necessario per la fotosintesi. Gli atomi di ossigeno di due molecole d'acqua si combinano per formare ossigeno molecolare. L'equazione di reazione per la fase leggera della fotosintesi assomiglia brevemente a questa:

H2O + (ADP + F) + NADP → ATP + NADP * H2 + ½O2

Pertanto, il rilascio di ossigeno avviene nella fase leggera della fotosintesi. Il numero di molecole di ATP sintetizzate da ADP e acido fosforico per fotolisi di una molecola d'acqua può essere diverso: uno o due.

Quindi, ATP e NADP * H 2 passano dalla fase luminosa alla fase oscura. Qui l'energia della prima e la forza riparatrice della seconda vengono spese per legare l'anidride carbonica. Questa fase della fotosintesi non può essere spiegata in modo semplice e conciso, perché non procede in modo tale che sei molecole di CO 2 si combinino con l'idrogeno rilasciato dalle molecole NADP * H 2 e si formi glucosio:

6CO2 + 6NADP * H2 → C6 H12O6 + 6NADP
(la reazione avviene con il dispendio di energia da parte dell'ATP, che si scompone in ADP e acido fosforico).

La reazione di cui sopra è solo una semplificazione per facilitare la comprensione. Infatti, le molecole di anidride carbonica si legano una alla volta, unendosi alla materia organica a cinque atomi di carbonio già preparata. Si forma una sostanza organica instabile a sei atomi di carbonio, che si scompone in molecole di carboidrati a tre atomi di carbonio. Alcune di queste molecole vengono utilizzate per la risintesi della sostanza iniziale a cinque atomi di carbonio per il legame della CO 2 . Questa risintesi è fornita Ciclo di Calvino. Una parte più piccola delle molecole di carboidrati, che comprende tre atomi di carbonio, lascia il ciclo. Già da loro e da altre sostanze vengono sintetizzate tutte le altre sostanze organiche (carboidrati, grassi, proteine).

Cioè, infatti, dalla fase oscura della fotosintesi escono gli zuccheri a tre atomi di carbonio, e non il glucosio.