Pentru a înţelege care este produsul fotosintezei trebuie să stabilim ce este fotosinteza. Fotosinteza este un proces utilizat de către plante și alte organisme prin care se convertește energia luminoasă în energie chimică ce poate fi eliberată mai târziu pentru a alimenta activitățile organismelor.
Mai exact, aceste organisme folosesc energia luminii solare pentru a cataliza reacții între dioxidul de carbon și apă, rezultând zahăr (glucoză) și oxigen, produsele finale ale fotosintezei.
Care este produsul fotosintezei?
Deși fotosinteza implică mai multe reacții chimice, ecuația generală a procesului poate fi exprimată astfel:
6 CO₂ + 6 H₂O + lumină → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
(Dioxid de carbon + apă + lumină → glucoză + oxigen)
Într-o plantă, dioxidul de carbon pătrunde în frunze prin stomate prin difuzie. Apa este absorbită de rădăcini și transportată la frunze prin xilem. Energia solară este captată de clorofila din celulele frunzelor, unde reacțiile de fotosinteză au loc în cloroplaste. În cazul bacteriilor fotosintetice, procesul are loc la nivelul membranei plasmatice, acolo unde clorofila sau un pigment înrudit este integrat. Oxigenul produs este eliberat în atmosferă prin stomate.[sursa]
Informații esențiale:
- În fotosinteză, energia luminii solare este utilizată pentru a transforma dioxidul de carbon și apa în glucoză și oxigen;
- Pentru fiecare 6 molecule de dioxid de carbon și 6 molecule de apă, se formează 1 moleculă de glucoză și 6 molecule de oxigen.
De fapt, plantele stochează o parte foarte mică din glucoza produsă pentru utilizare imediată. Majoritatea moleculelor de glucoză sunt combinate prin sinteză de deshidratare pentru a forma celuloză, utilizată ca material structural. De asemenea, sinteza de deshidratare transformă glucoza în amidon, un rezervor de energie pentru plante.
Produse intermediare ale fotosintezei
Ecuația chimică generală a fotosintezei este un rezumat al unei serii complexe de reacții chimice, care au loc în două etape: reacțiile luminoase și reacțiile întunecate. Reacțiile luminoase necesită lumină pentru a avea loc, în timp ce reacțiile întunecate sunt enzimatice și nu depind direct de lumină, deși nu necesită întuneric.
În reacțiile luminoase, energia luminii este captată și utilizată pentru a alimenta transferurile de electroni. Majoritatea organismelor fotosintetice captează lumina vizibilă, deși unele folosesc și lumina infraroșie. Produsele acestor reacții sunt adenozin trifosfat (ATP) și nicotinamid adenin dinucleotid fosfat redus (NADPH). În celulele vegetale, reacțiile luminoase au loc în membranele tilacoide ale cloroplastului. Reacția generală pentru reacțiile dependente de lumină este:
2 H₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 Pi + lumină → 2 NADPH + 2 H⁺ + 3 ATP + O₂
În etapa întunecată, ATP și NADPH sunt folosite pentru a reduce dioxidul de carbon și a-l fixa într-o formă biologic utilizabilă, cum este glucoza. La plante, alge și cianobacterii, aceste reacții se desfășoară în cadrul ciclului Calvin. Alte bacterii pot utiliza căi metabolice diferite, inclusiv un ciclu Krebs inversat.
Reacția generală pentru ciclul Calvin (acea etapă din fotosinteză care cuprinde acele reacții chimice de conversie a dioxidului de carbon la glucoză) este:
3 CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H⁺ → C₃H₆O₃-fosfat + 9 ADP + 8 Pi + 6 NADP⁺ + 3 H₂O
În timpul fixării carbonului, produsul intermediar cu trei atomi de carbon al ciclului Calvin este transformat ulterior în carbohidrați complecși.
Factori care afectează rata fotosintezei
Ca orice reacție chimică, disponibilitatea reactanților influențează direct cantitatea de produse care poate fi obținută în fotosinteză. Limitarea accesului la dioxid de carbon sau apă poate încetini producția de glucoză și oxigen. Viteza reacțiilor este de asemenea afectată de temperatură și de disponibilitatea mineralelor esențiale pentru reacțiile intermediare.
Sănătatea generală a plantei sau a organismului fotosintetic joacă un rol crucial. Rata reacțiilor metabolice este influențată de starea de maturitate a organismului și de fazele de înflorire sau fructificare.
Ce nu este un produs al fotosintezei?
Dacă vi se pune o întrebare despre acest proces la un test, ar putea fi necesar să identificați produsele fotosintezei. Aceasta este destul de simplu: glucoza și oxigenul. O altă formă a întrebării ar putea solicita să identificați ce nu este un produs al fotosintezei. Aceasta nu va fi o întrebare deschisă, unde ați putea răspunde cu ușurință „fier” sau „o mașină”. De obicei, întrebarea este cu variante multiple și solicită identificarea reactanților sau produselor fotosintezei. Răspunsul corect este orice opțiune în afară de glucoză și oxigen.
De asemenea, întrebarea ar putea fi formulată astfel încât să ceară identificarea a ceea ce nu este un produs al reacțiilor luminoase sau întunecate. Prin urmare, este esențial să cunoaștem atât reactanții, cât și produsele finale ale fotosintezei, inclusiv pentru reacțiile luminoase și cele întunecate.
