Fotosinteză

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Sub influenţa energiei luminoase are loc în frunză punerea în libertate a oxigenului, fără de care nu ar putea exista viață pe Pământ

Fotosinteza este procesul de fixare a dioxidului de carbon din atmosferă de către plantele verzi (cu clorofilă), în prezența radiațiilor solare, cu eliminare de oxigen și formare de compuși organici (glucide, lipide, proteine) foarte variați. Deși apa participă în fotosinteză, ca și dioxidul de carbon, ea nu constituie, nici chiar când este în cantități reduse, un factor limitant pentru toate speciile. Intensitatea fotosintezei se exprimă cantitativ prin volumul de gaz degajat pe unitate de timp.

Apa în fotosinteză[modificare | modificare sursă]

Fără apă, viața plantelor, ca de altfel a tuturor viețuitoarelor de pe Terra, este imposibilă. După cum se știe, globul pământesc este aprovizionat cu apă în mod inegal. Cele mai puține precipitații, inegal distribuite în cursul anului, cad în deșerturi. Deșerturile se găsesc pe aproape toate continentele, ocupând suprafețe mai mari sau mai mici, populate cu o floră și o faună specifică. Toate procesele metabolice depind de cantitatea de apă din țesuturi. Un deficit de apă în țesuturile asimilatoare influențează direct procesul fotosintezei atât în faza de lumină, cât și în faza de întuneric, provocând inhibarea acestuia. Deoarece principalul rezultat al pierderilor turgescenței îl constituie închiderea stomatelor, schimbul de gaze care are loc în fotosinteză, respirație și fotorespirație, este mult îngreunat. Totuși, și alți factori nonstomatici intervin în reducerea fotosintezei sub influența deficitului și stresului de apă.

Adaptări ale organismelor[modificare | modificare sursă]

Deși speciile de plante care cresc în ținuturile aride aparțin mai multor familii botanice, ele capătă mai mult sau mai puțin același aspect. Astfel datorită apei insuficiente, o parte din plantele din deșerturi și-au pierdut frunzele, care s-au transformat în spini pentru a împiedica transpirația, asimilația clorofiliană fiind preluată de către tulpinile verzi ce au clorofilă. Tulpinile verzi, asimilatoare, pot fi sferice, lățite ca niște frunze sau cilindrice și ramificate ca niște candelabre. Deși suculente, conținând o mare cantitate de apă acumulată de țesutul acvifer, animalele nu se pot atinge de ele datorită spinilor puternici ce constituie o bună armă de apărare. Și acești spini nu sunt altceva decât frunzele reduse la nervura principală.Aceste forme de adaptare se întilnesc mai ales la plantele de deșert, cele din familia Cactaceae numite simplu – cactuși și care sunt caracteristice (cu unele excepții) deșertului Mexican. Dacă nu chiar toate speciile de plante care trăiesc în locuri secetoase au imitat, mai mult sau mai puțin, forma cactusului, în schimb toate au păstrat caracteristicile de bază: stomatele sunt deschise numai noaptea, cuticula frunzelor este groasă și impermeabilă, plasma celulară se păstrează întotdeauna, indiferent de temperatură, în stare hidratată.

Unele alge produc în anumite condiții hidrogen în loc de oxigen.

Reacții[modificare | modificare sursă]

Reacții fotochimice[modificare | modificare sursă]

În stadiul dependent de lumină (reacția la lumină),clorofila absoarbe energia luminoasă, care stimulează unii electroni din moleculele de pigment, transferându-i pe straturi cu niveluri mai ridicate de energie. Aceștia părăsesc clorofila și trec printr-o serie de molecule, formând NADPH (o enzimă) și molecule ATP care stochează energia. Oxigenul rezultat în urma reacțiilor chimice este eliberat în atmosferă prin porii frunzelor.

Reacții nefotochimice ( de întuneric )[modificare | modificare sursă]

Ciclul Calvin (descoperit de Melvin Calvin) reprezintă o serie de reacții biochimice, care au loc in stroma organismelor fotosintetice, în timpul fazei de întuneric. În cadrul acestui proces, energia cinetică a fotonilor este transformată în energie chimică de legătură. NADPH și ATP sunt compușii care conduc la cel de al doilea stadiu al fotosintezei, (sau ciclul Calvin).În acest stadiu, glucoza este produsă folosindu-se dioxid de carbon din atmosferă.

Aspectul energetic al fotosintezei[modificare | modificare sursă]

Au trebuit să treacă încă 44 ani pentru ca aspectul energetic al fotosintezei să fie cunoscut. Meritul revine medicului și fizicianului german Robert Mayer, care a aplicat legea conservării energiei la viețuitoare. Astfel, în 1845 el a publicat lucrarea "Mișcarea organică în relație cu metabolismul", în care a explicat clar transformarea energiei în procesul fotosintezei. În timpul efectuării fotosintezei, plantele înmagazinează energia luminii solare sub formă de energie chimică.ei în natură. Plantele nu creează energie, ci numai o transformă pe cea primită de la soare. În plus, Mayer afirmă că viața animalelor este dependentă de această proprietate unică a plantelor verzi. Astfel energia consumată de animale în timpul vieții provine din radiațiile solare. Acest fapt stabilește ferm procesul de fotosinteză ca fiind unul dintre fenomenele cele mai importante din lumea viețuitoarelor. Ecuația generală a fotosintezei putea fi scrisă atunci:

6 CO2 + 6 H2O + lumină solară → C6H12O6 + 6 O2
Dioxid de carbon + Apă + Energie luminoasă → Glucoză + Oxigen

Fotosinteza are loc în cloroplaste și în zona citoplasmei care le înconjoară. La nivelul cloroplastelor alături de clorofila a, pigment activ în reacțiile fotochimice, se mai găsesc și alți pigmenți, cu rol de pigmenți accesori:

Mecanismul clorofilei se pare că include 3 procese principale:

  • Fotofosforilarea
  • Fotoliza apei
  • Fixarea și transformarea CO2 în glucide

Factori[modificare | modificare sursă]

Poluarea aerului și fotosinteza[modificare | modificare sursă]

Este poate necesar de reamintit că rolul epurator al aerului ambiant, atribuit plantelor este totuși limitat, astfel că este iluzoriu să considerăm că oxigenul produs de o pădure poate compensa pe cel consumat de către avioanele cu reacție la decolarea de pe un aerodrom. În schimb, rolul fizic al plantelor este mult mai important. Diferitele plantații de arbori, de garduri vii sau de masive împădurite vor avea un rol fizic de dispersare a poluanților, modificând asperitățile naturale ale solului, producând modificări higrometrice și de temperatură locale, toate favorizând o mai bună dispersare sau fixare la sol a diferiților poluanți emiși în atmosferă. Aceasta presupune în primul rând, cunoașterea mecanismelor de intoxicare a plantelor cu poluanții aerului, pentru a putea imagina apoi fie o modalitate de atenuare a efectelor, fie un mod de selecționare a speciilor rezistente. Astfel, principalii poluanți întâlniți sunt: dioxidul de sulf, derivații fluorului, oxizii de azot, ozonul și numeroase alte substanțe produse de diferite industrii, ca acidul clorhidric, pulberile, monoxidul de carbon. Ei limitează suprafața activă fotosintetic a frunzelor.

Luminozitatea[modificare | modificare sursă]

Ozonul și agenții oxidanți[modificare | modificare sursă]

Ozonul și oxidanții sunt poluanți fotochimici care se formează sub acțiunea radiațiilor luminoase (în special UV) asupra unui amestec de poluanți de tipul SO2, NOx și hidrocarburi nesaturate. Ei sunt întâlniți adesea în regiuni cu poluare puternică, unde condițiile climatice cu curenți slabi de aer permit stagnarea unor mase poluante, creîndu-se astfel condiții favorabile reacției dintre diferiți poluanți.Plantele din aceste zone prezintă pete necrotice localizate între nervuri pe una sau alta din fețele frunzei,în funcție de poluantul în cauză.O expunere prelungită produce o cloroză a frunzei, îmbătrânirea prematură și eventual căderea frunzelor atacate. Pe lângă aspectul fundamental, cercetarea acțiunii ozonului și a oxidanților asupra fotosintezei, prezintă și o importanță practică. Se știe că prezența poluanților poate produce diminuarea creșterii plantelor prin reducerea fotosintezei, datorită distrugerii țesuturilor. Numeroși cercetători au observat o reducere a creșterii plantelor, expuse acțiunii oxidanților, chiar și în absența necrozelor. S-a observat o reducere a creșterii cu 10 % la o varietate de tutun expusă timp de 3-4 săptămâni la concentrații ale oxidanților cuprinse între 0,03 și 0,22 ppm. Această diminuare afectează mai mult varietățile existente.O expunere de 3 săptămâni la concentrații comparabile celor înregistrate în natură, împiedică înflorirea la tomate.Numeroși alți factori ar putea și ei constitui cauza diminuării procesului de creștere, iar dintre aceștia amintim: modificările anatomice ale țesuturilor foliare, intensificarea respirației, diminuarea fotosintezei, scăderea cantității de clorofilă, creșterea permeabilității pereților celulari etc. Studiile efectuate asupra rolului stomatelor în absorbția ozonului și oxidanților au scos în evidență faptul că stomatele nu constituie singura cale de pătrundere a poluantului în plante.

Monoxidul de carbon (CO)[modificare | modificare sursă]

Influența acestui poluant asupra fotosintezei a fost studiată la alga verde unicelulară Chlorella. Rezultatele au arătat o inhibare reversibilă a procesului care depinde de presiunile parțiale ale monoxidului de carbon și ale oxigenului. S-ar părea că această inhibare a fotosintezei se datorează fixării monoxidului de carbon pe nucleul metalic al unei enzime care transportă oxigenul în procesul de fotosinteză. Inhibarea fotosintezei se accentuează sub acțiunea luminii.

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • C. Dobrotă Fiziologia plantelor, Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2010
  • A. L. Lehninger Biochimie, Editura Tehnică, București vol. I-II 1987-1992
  • M. Nicola T. Vișan Electrochimie Teoretică și Aplicații (UP București Catedra de chimie fizică și electrochimie) Editura Bren București 1999
  • T. Oncescu, S. G. Ionescu Conversie fotochimică și stocare de energie solară EARSR 1985

Legături externe[modificare | modificare sursă]