Fotosíntesi
De Viquipèdia
La fotosíntesi és un procés bioquímic fonamental que té lloc en les plantes superiors, en les algues i en alguns bacteris, on l'energia de la llum solar és convertida en energia química. Aquesta energia química és, aleshores, utilitzada per a fixar el carboni atmosfèric en molècules orgàniques que esdevindran glucosa, que és la major font d'energia de totes les cèl·lules.
La fotosíntesi és considerada la ruta bioquímica més important del planeta Terra. Els organismes fotosintètics formen l'esglaó més baix de la cadena alimentària. Les fonts d'energia com el carbó, el petroli i el gas natural, deuen la seva energia al procés de la fotosíntesi. La fotosíntesi, produeix l'oxigen que constitueix gran part de l'atmosfera de la Terra.
Els organismes que produeixen les molècules orgàniques a través de la fotosíntesi s'anomenen fotoauxòtrofs, a diferència dels quimioautòtrofs, que són aquells que converteixen les molècules inorgàniques en orgàniques i són utilitzades en processos com la respiració. Les plantes superiors són els representants dels fotoauxòtrofs més visibles, encara que els bacteris i les algues també contribueixen de manera abundant a la conversió de l'energia de la llum solar en energia química, utilitzable pels altres organismes no fotosintètics.
La fotosíntesi utilitza l'energia de la llum solar per a produir la glucosa. Una equació simplificada de la fotosíntesi és:
6 CO2 + 12 H2O + llum → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Diòxid de carboni + Aigua + Energia en forma de llum → Glucosa + Oxigen + Aigua
La fotosíntesi té lloc en dues fases. En la primera fase, fase lluminosa, les reaccions dependents de la llum o reacciones fotosintètiques capturen l'energia de la llum i la utilitzen per fer molècules altament energètiques. En la segona fase, fase fosca, les reaccions independents de la llum utilitzen aquestes molècules amb un alt contingut energètic per capturar (fixar) el diòxid de carboni, CO2, i produir els precursors de la glucosa.
En la fase lluminosa, la clorofil·la, en absorbir l'energia lumínica, perd un electró que al passar per la cadena de transport electrònic produeix les molècules altes en energia, como són el NADPH i l'ATP. La molècula de clorofil·la recupera el seu electró a partir de la molècula d'aigua, procés amb el qual s’allibera el gas oxigen.
En la fase fosca l'enzim RuBisCO, captura el CO2 de l'atmosfera i a través del cicle de Calvin-Benson, el converteix en molècules orgàniques de 3 àtoms de carboni, que seran després convertits en glucosa.
De manera simplificada, la fotosíntesi podria ser definida com la conversió de la energia solar en energia química, realitzada pels organismes vius.
[edita] Origen dels cloroplasts
En les plantes, el procés de la fotosíntesi té lloc en orgànuls anomenats cloroplasts. Els cloroplasts tenen moltes ressemblances als bacteris fotosintètics que tenen com a genoma un cromosoma circular, a més de ribosomes procariòtics i proteïnes semblants en el centre de reacció fotosintètic.
La Teoria endosimbiòtica suggereix, que els bacteris fotosintètics varen ser ingerits per les cèl·lules eucariòtiques primigènies, i que d'aquesta manera es transformaren en cèl·lules vegetals.
[edita] Bioquímica de la fotosíntesi en les plantes
La majoria de les plantes son fotoautòtrofs, que vol dir que son capaços de sintetitzar sucres a partir de compostos inorgànics utilitzant la llum com a font d'energia - com per exemple la llum del sol, i no a partir de la ingestió d'altres organismes o dels seus nutrients derivats. Els organismes quimioautòtrofs, en canvi, no depenen de l'energia de la llum, però sí de l'energia obtinguda d'altres compostos inorgànics.
L'energia de la fotosíntesi s'origina per la absorció de fotons de la llum i la participació d'un agent reductor, que en el cas de les plantes és l'aigua, alliberant oxigen com a producte de rebuig. L'energia de la llum es convertida en energia química (fase lluminosa) en forma d'ATP I de NADPH, que seran utilitzats en les reaccions de síntesi de molècules en els organismes fotoautòtrofs. De manera excepcional, les plantes utilitzen aquesta energia per fixar el diòxid de carboni en carbohidrats i altres compostos orgànics a través de les reaccions independents de la llum en la fase fosca. En les plantes verdes, la reacció global de la fixació de carboni (a vegades anomenada com reducció del carboni) és:
n CO2 + 2n H2O + ATP + NADPH → (CH2O)n + n O2 + n H2O,
on n és definit depenent de l'estructura del carbohidrat resultant. Els sucres d'hexosa i de midó són els productes principals, i per tant la reacció següent és la més utilitzada per a descriure el procés de reducció del carboni.
6 CO2 + 12 H2O + llum → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Diòxid de carboni + Aigua + Llum → Glucosa + Oxigen + Aigua
De manera més específica, la fixació de carboni produeix un producte intermediari, que es convertit als carbohidrats d'hexosa finals. Aquestos carbohidrats són utilitzats per formar altres productes orgànics, com la cel·lulosa, els precursors de la biosíntesi dels lípids i dels aminoàcids o combustible en la respiració cel·lular. Aquestos processos no sols tenen lloc en les plantes, també en els animals quan l'energia de les plantes passa a través de la cadena alimentaria. Els organismes que depenen dels organismes fotosintètics i quimiosintètics son anomenats heteròtrofs, entre els quals hi ha els humans. En general, la respiració és el procés contrari a la fotosíntesi: la glucosa i altres compostos són oxidats per produir diòxid de carboni, aigua i energia química. Tanmateix, aquestos dos processos tenen lloc a través de reaccions i compartiments cel·lulars diferents.
Les plantes capturen la llum a través del pigment clorofil·la, raó per la qual la gran majoria de les plantes son de color verd. La funció de la clorofil·la està assistida per altres pigments fotosintètics, com els carotens i els xantòfits. Tant la clorofil·la com els pigments accessoris esta continguts en els cloroplasts. Encara que totes les cèl·lules vegetals contenen cloroplasts, la majoria de l'energia de la llum es capturada per les fulles. Les cèl·lules en el interior dels teixits de les fulles, anomenat mesòfil, contenen al voltant de un milió de cloroplasts per mil·límetre quadrat de fulla. La superfície de la fulla està uniformement coberta d'una substància resistent a l'aigua, una cutícula de cera, que protegeix a la fulla d'una evaporació excessiva d'aigua, i decreix l'absorció de llum ultraviolada per tal de reduir un escalfament excessiu. La capa d'epidermis transparent permet passar la llum fins les cèl·lules del mesòfil, que és el lloc on té lloc la fotosíntesi.
