Biologie pentru majori I (Română)

Identificați componentele de bază și etapele fotosintezei

Procesele din toate organismele – de la bacterii la oameni – necesită energie. Pentru a obține această energie, multe organisme accesează energia stocată mâncând, adică prin ingerarea altor organisme. Dar de unde provine energia stocată în alimente? Toată această energie poate fi urmărită înapoi la fotosinteză.

Fotosinteza este esențială pentru toată viața de pe pământ; atât de plante, cât și de animale depind de ea. Este singurul proces biologic care poate captura energia care provine din spațiul cosmic (lumina soarelui) și o poate transforma în compuși chimici (carbohidrați) pe care fiecare organism le folosește pentru a-și alimenta metabolismul. Pe scurt, energia luminii solare este capturată și utilizată pentru a energiza electronii, care sunt apoi depozitați în legăturile covalente ale moleculelor de zahăr. Cât de durabile și stabile sunt aceste legături covalente? Energia extrasă astăzi prin arderea cărbunelui și a produselor petroliere reprezintă energia solară captată și stocată prin fotosinteză în urmă cu aproximativ 300 de milioane de ani.

Plantele, algele și un grup de bacterii numite cianobacterii sunt singurele organisme capabile să efectuarea fotosintezei (Figura 1). Deoarece utilizează lumina pentru a-și fabrica propriile alimente, acestea sunt numite fotoautotrofe (literalmente, „autoalimentatori care utilizează lumina”). Alte organisme, precum animale, ciuperci și majoritatea celorlalte bacterii, sunt denumite heterotrofe („alte hranitoare”), deoarece trebuie să se bazeze pe zaharurile produse de organismele fotosintetice pentru nevoile lor de energie. Un al treilea grup foarte interesant de bacterii sintetizează zaharurile, nu prin utilizarea energiei solare, ci prin extragerea energiei din compuși chimici anorganici; prin urmare, acestea sunt denumite chemoautotrofe.

Figura 2. Fotoautotrofe care includ (a) plante, (b) algele și (c) cianobacteriile își sintetizează compușii organici prin fotosinteză folosind lumina soarelui ca sursă de energie. Cianobacteriile și algele planctonice pot crește în zone enorme din apă, uneori acoperind complet suprafața. Într-o (d) gură de adâncime, chimioautotrofele, cum ar fi aceste (e) bacterii termofile, captează energia din compușii anorganici pentru a produce compuși organici. Ecosistemul care înconjoară gurile de aerisire are o gamă variată de animale, cum ar fi viermii tubulari, crustaceii și caracatițele care obțin energie din bacterii. (credit a: modificare a lucrării de Steve Hillebrand, US Fish and Wildlife Service; credit b: modificare a lucrării prin „eutrofizare & hipoxie” / Flickr; credit c: modificare a lucrării de către NASA; credit d: University of Washington, NOAA; credit e: modification of work by Mark Amend, West Coast and Polar Regions Undersea Research Center, UAF, NOAA)

Figura 2. Energia stocată în moleculele de carbohidrați din fotosinteză trece prin lanțul trofic. Prădătorul care mănâncă aceste căprioare primește o porțiune din energia originară în vegetația fotosintetică pe care o consumă cerbul. (credit: modificare a lucrării de către Steve VanRiper, US Fish and Wildlife Service)

Importanța fotosintezei nu este doar faptul că poate capta energia soarelui. O șopârlă însorită într-o zi rece poate folosi energia soarelui pentru a se încălzi. Fotosinteza este vitală, deoarece a evoluat ca o modalitate de stocare energia din radiația solară (partea „foto”) ca electroni cu energie ridicată în legăturile carbon-carbon ale moleculelor de carbohidrați (partea „sinteză”). Acești carbohidrați sunt sursa de energie pe care heterotrofii o utilizează pentru a alimenta sinteza ATP prin respirație. Prin urmare, fotosinteza alimentează 99% din ecosistemele Pământului. Când un prădător de vârf, cum ar fi un lup, pradă unui cerb (Figura 2), lupul se află la capătul unei căi de energie care a trecut de la reacțiile nucleare de pe suprafața soarelui, la lumină, la fotosinteză, la vegetație, la căprioară și, în cele din urmă, la lup.

Ce veți învăța să faceți

• Identificați reactanții și produsele fotosintezei
• Descrieți vizibilul și spectrele electromagnetice ale luminii pe măsură ce se aplică fotosintezei
• Descrieți reacțiile dependente de lumină care au loc în timpul fotosintezei
• Identificați reacțiile independente de lumină în fotosinteză

Activități de învățare

Activitățile de învățare pentru această secțiune includ următoarele:

• Prezentare generală a fotosintezei
• Spectre de lumină
• Reacții dependente de lumină
• Reacții independente de lumină
• Fotosinteză
• Auto-verificare: fotosinteză

Contribuie!

Îmbunătățiți această paginăAflați mai multe