Biology for Majors I (Italiano)

Identifica i componenti e le fasi di base della fotosintesi

I processi in tutti gli organismi, dai batteri agli esseri umani, richiedono energia. Per ottenere questa energia, molti organismi accedono allenergia immagazzinata mangiando, cioè ingerendo altri organismi. Ma da dove proviene lenergia immagazzinata nel cibo? Tutta questa energia può essere fatta risalire alla fotosintesi.

La fotosintesi è essenziale per tutta la vita sulla terra; sia le piante che gli animali dipendono da esso. È lunico processo biologico in grado di catturare lenergia che ha origine nello spazio (luce solare) e convertirla in composti chimici (carboidrati) che ogni organismo utilizza per alimentare il proprio metabolismo. In breve, lenergia della luce solare viene catturata e utilizzata per energizzare gli elettroni, che vengono poi immagazzinati nei legami covalenti delle molecole di zucchero. Quanto durano e stabili sono questi legami covalenti? Lenergia estratta oggi dalla combustione di carbone e prodotti petroliferi rappresenta lenergia solare catturata e immagazzinata dalla fotosintesi circa 300 milioni di anni fa.

Le piante, le alghe e un gruppo di batteri chiamati cianobatteri sono gli unici organismi in grado di eseguire la fotosintesi (Figura 1). Poiché usano la luce per produrre il proprio cibo, sono chiamati fotoautotrofi (letteralmente “autoalimentatori che utilizzano la luce”). Altri organismi, come animali, funghi e la maggior parte degli altri batteri, sono chiamati eterotrofi (“altri mangiatori”), perché devono fare affidamento sugli zuccheri prodotti dagli organismi fotosintetici per il loro fabbisogno energetico. Un terzo gruppo molto interessante di batteri sintetizza gli zuccheri, non utilizzando lenergia solare, ma estraendo energia da composti chimici inorganici; quindi, sono indicati come chemioautotrofi.

Figura 2. Fotoautotrofi che includono (a) piante, (b) le alghe e (c) i cianobatteri sintetizzano i loro composti organici tramite la fotosintesi utilizzando la luce solare come fonte di energia. I cianobatteri e le alghe planctoniche possono crescere su enormi aree in acqua, a volte coprendo completamente la superficie. In una (d) presa daria profonda, i chemioautotrofi, come questi (e) batteri termofili, catturano lenergia dai composti inorganici per produrre composti organici. Lecosistema che circonda le prese daria ha una vasta gamma di animali, come vermi tuberosi, crostacei e polpi che traggono energia dai batteri. (credito a: modifica del lavoro di Steve Hillebrand, US Fish and Wildlife Service; credito b: modifica del lavoro di “eutrophication & ipossia” / Flickr; credito c: modifica del lavoro di NASA; credito d: University of Washington, NOAA; credito e: modifica del lavoro di Mark Amend, West Coast and Polar Regions Undersea Research Center, UAF, NOAA)

Figura 2. Lenergia immagazzinata nelle molecole di carboidrati dalla fotosintesi passa attraverso la catena alimentare. Il predatore che mangia questi cervi riceve una parte dellenergia che ha avuto origine nella vegetazione fotosintetica consumata dal cervo. (credito: modifica del lavoro di Steve VanRiper, US Fish and Wildlife Service)

Limportanza della fotosintesi non è solo che può catturare lenergia della luce solare. Una lucertola che prende il sole in una giornata fredda può utilizzare lenergia del sole per riscaldarsi. La fotosintesi è vitale perché si è evoluta come un modo per immagazzinare lenergia nella radiazione solare (la parte “foto”) come elettroni ad alta energia nei legami carbonio-carbonio delle molecole di carboidrati (la parte “sintesi”). Quei carboidrati sono la fonte di energia che gli eterotrofi usano per alimentare la sintesi di ATP attraverso la respirazione. Pertanto, la fotosintesi alimenta il 99% degli ecosistemi terrestri. Quando un predatore superiore, come un lupo, preda di un cervo (Figura 2), il lupo è alla fine di un percorso energetico che è andato dalle reazioni nucleari sulla superficie del sole, alla luce, alla fotosintesi, alla vegetazione, al cervo e infine al lupo.

Cosa imparerai a fare

• Identifica i reagenti e i prodotti della fotosintesi
• Descrivi il visibile e spettri elettromagnetici della luce applicati alla fotosintesi
• Descrivi le reazioni dipendenti dalla luce che avvengono durante la fotosintesi
• Identifica le reazioni indipendenti dalla luce nella fotosintesi

Attività di apprendimento

Le attività di apprendimento per questa sezione includono quanto segue:

• Panoramica della fotosintesi
• Spettri di luce
• Reazioni dipendenti dalla luce
• Reazioni indipendenti dalla luce
• Fotosintesi
• Controllo automatico: fotosintesi

Contribuisci!

Migliora questa paginaUlteriori informazioni