Fotosintesi, Guida completa: cos’è e come si produce? Come ci avvantaggia?

Chi altro che ha meno sentito parlare del concetto di fotosintesi . Perché? Perché è uno dei principali processi che permettono agli esseri viventi di esistere sul pianeta terra.

Le piante , a differenza degli animali, possono produrre il proprio cibo.

Lo fanno grazie ad un processo noto come fotosintesi , in cui le piante producono sostanze organiche da anidride carbonica e l’ energia della luce.

Questo processo consente anche loro di crescere e svilupparsi e di generare ossigeno . In questo modo, la fotosintesi è, con ogni probabilità, il processo chimico più rilevante sulla Terra , poiché, senza di essa, la vita non sarebbe possibile sul nostro pianeta .

Ma parliamo più in dettaglio della fotosintesi e di cosa si tratta, in modo da capire perché è così importante .

Cos’è la fotosintesi?

In che modo le piante eseguono questo processo?

Per ottenere ciò, le piante utilizzano organi presenti nelle cellule vegetali, chiamati cloroplasti , che contengono un pigmento noto come clorofilla che, oltre a conferire alle piante il loro caratteristico colore verde, le aiuta anche a catturare l’energia luminosa per trasformarla in energia chimica .

Il pigmento chiamato clorofilla è di colore verde. Ciò fa sì che in genere le foglie delle piante siano di questo colore.

Durante questo processo, l’ossigeno gassoso viene generato e rilasciato nell’ambiente.

A cosa serve la fotosintesi?

Come abbiamo già visto, la fotosintesi serve, in linea di principio, per nutrire le piante,  sintetizzare la materia organica dall’energia luminosa.

Grazie a questo processo le piante forniscono ossigeno e rinnovano l’aria, eliminando anidride carbonica o CO2.

Come e dove si svolge?

Il processo di fotosintesi, ovvero il modo in cui le piante ottengono energia,  diviso in quattro fasi principali :

1. Assorbimento : le radici assorbono acqua e minerali dal terreno.
2. Circolazione : i nutrienti circolano dalle radici alle foglie attraverso lo stelo.
3. Fotosintesi : viene effettuata nelle foglie, che sono orientate verso la luce per svolgerla. La clorofilla contenuta nei cloroplasti permette loro di intrappolare la luce (catturano la luce solare) che, in combinazione con l’anidride carbonica assorbita dagli stomi della pianta , aiuta a trasformare la linfa grezza in linfa lavorata.
4. Cibo : durante il processo viene prodotto ossigeno, che viene espulso dalle foglie. L’ossigeno è equivalente ai rifiuti post-alimentazione. È qui che avvengono il trasporto della catena di elettroni e la fissazione dell’anidride carbonica.
5. Respirazione : questo processo avviene sia di giorno che di notte. Durante il giorno, in presenza di luce solare, le foglie svolgono la fotosintesi e smaltiscono l’ossigeno. Di notte, poiché non c’è luce da assorbire, le piante semplicemente respirano.

 I fattori essenziali che contribuiscono alla fotosintesi sono diversi. Faremo una spiegazione dettagliata di ciascuno di essi.

Quali componenti deve sviluppare la fotosintesi?

Ecco gli elementi che la fotosintesi richiede per essere eseguita correttamente:

Intensità luminosa

Senza luce, le piante non possono fotosintetizzare , anche se c’è abbastanza acqua e anidride carbonica nell’ambiente.

Se la luce è scarsa, la fotosintesi avviene più lentamente.

Concentrazione di anidride carbonica

L’anidride carbonica è un reagente necessario affinché il processo abbia luogo.

acqua

Durante la fotosintesi, la pianta dispiega le molecole d’acqua assorbite dalla terra, dividendole in idrogeno e ossigeno. Come risultato di questa reazione, l’ossigeno viene rilasciato nell’ambiente, mentre l’ idrogeno viene utilizzato in altri processi.

Durante la fotosintesi, l’ anidride carbonica si combina con l’idrogeno rilasciato e insieme formano il glucosio.

Le reazioni chimiche che combinano anidride carbonica e acqua per produrre glucosio sono controllate da enzimi, il che ci porta al quarto fattore determinante.

Temperatura

Tutte le reazioni controllate dagli enzimi sono influenzate dalla temperatura.

A basse temperature, la velocità della fotosintesi è limitata dal numero di collisioni molecolari tra enzimi e substrati.

Ad alte temperature, gli enzimi vengono denaturati, il che significa che la loro struttura e le loro funzioni vengono alterate.

Quantità di clorofilla

 La clorofilla è essenziale per assorbire l’energia luminosa light  necessaria per convertire l’anidride carbonica e l’acqua in glucosio.

Le foglie che contengono più clorofilla sono in grado di assorbire meglio la luce.

Le piante in condizioni di scarsa illuminazione sintetizzano più clorofilla per assorbire la quantità di luce di cui hanno bisogno .

Alcune malattie delle piante possono influenzare la quantità di clorofilla e quindi la sua capacità di fotosintetizzare.

Minerali e sostanze nutritive

Ultimo ma non meno importante, la fotosintesi di successo richiede piante sane.

Ciò si ottiene grazie all’intervento di alcuni minerali e nutrienti necessari per la crescita sana delle piante.

Azoto , solfato, fosfato, ferro , magnesio, calcio e potassio sono necessari in quantità sostanziali per la sintesi di aminoacidi, proteine, coenzimi, acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA) , clorofilla e altri pigmenti.

Nella fotosintesi sono necessari anche altri elementi come manganese, rame e cloruro. Allo stesso modo, alcuni altri oligoelementi sono necessari per varie funzioni non fotosintetiche nelle piante.

Come inizia la fotosintesi?

La luce è composta da fotoni . I cloroplasti catturano i fotoni grazie alla clorofilla che contengono.

Allo stesso tempo, la pianta si nutre attraverso le radici. Assorbono acqua e minerali che risalgono lo stelo.

Dall’ambiente, le piante assorbono anidride carbonica.

La luce assorbita dai cloroplasti aiuta la pianta a scomporre facilmente le molecole d’acqua.

Da questa divisione, l’ idrogeno viene utilizzato per formare il glucosio , che viene trasformato in altri composti organici come saccarosio, amido, lipidi, proteine ​​e cellulosa.

L’ossigeno viene sprecato ed è quello che finiamo per respirare.

Inoltre, durante il processo viene sintetizzata una molecola fondamentale per gli organismi viventi: l’ ATP o adenosina trifosfato, che è la principale fonte di energia per gli esseri viventi.

Perché è importante?

Grazie alla fotosintesi,  noi umani riceviamo la maggior parte del nostro ossigeno abbiamo bisogno di respirare. Noi, a nostra volta, espiriamo l’anidride carbonica di cui le piante hanno bisogno.

Inoltre, l’uomo ha bisogno di tutti i tipi di piante per il cibo.

Come viene prodotta l’energia dalla fotosintesi?

Allo stesso modo, questa reazione può essere utilizzata per generare combustibili alternativi . Ciò può essere possibile sfruttando la separazione delle molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno.

La combustione dell’idrogeno molecolare , H2, con l’ossigeno produce calore e acqua , calore e acqua.

Una volta ottenuto, l’idrogeno potrebbe essere utilizzato anche per produrre metanolo, un valido sostituto del petrolio .

Chi ha scoperto la fotosintesi? Un po’ di storia…

La prima ipotesi che si registra sulla fotosintesi risale all’antica Grecia e appartiene ad Aristotele , il quale suggerì che, in qualche modo, la luce solare fosse strettamente correlata al colore verde delle piante. Tuttavia, la sua teoria finì per essere dimenticata.

Più tardi, Empedocle di Agrigento , un altro famoso filosofo greco, propose che le piante si nutrissero dell’aria, che assimilavano attraverso una sorta di processo interno.

La sua teoria sarebbe stata confutata, paradossalmente, dallo stesso Aristotele e da un suo discepolo, il nativo di Ereso, Tirtamo, meglio conosciuto come Teofrasto , il quale sosteneva che tutto il cibo vegetale veniva ricevuto attraverso la terra.

Non sarebbe stato fino al XVII secolo , quando il sacerdote inglese Stephen Hales , considerato da tutti il ​​padre della fisiologia vegetale, sarebbe tornato su entrambe le teorie nella sua opera pubblicata nel 1727, Statique des végétaux. In questo studio, Hales ha catturato le prime registrazioni del movimento dell’acqua nelle piante ed è riuscito a dimostrare che l’aria che penetrava nelle foglie nelle piante veniva usata da loro come fonte di cibo.

Gli studi di Stephen Hales influenzarono un altro sacerdote inglese, di nome Joseph Priestley, a cui si attribuisce la scoperta dell’ossigeno e che sosteneva, tra l’altro, che fosse prodotto dalle piante attraverso un processo apparentemente inverso alla respirazione animale .

Per giungere a tali conclusioni, Priestley si è basato su un esperimento condotto con una candela , che aveva posto in un contenitore chiuso e bruciato fino a quando il contenitore non poteva più sostenere la combustione . Successivamente, mise nel contenitore un rametto di menta verde e scoprì che, dopo alcuni giorni, la menta aveva prodotto una sostanza che permetteva all’aria confinata nel contenitore di sostenere nuovamente la combustione.

Una tale sostanza si rivelò essere ossigeno.

Anni dopo, nel 1779, il medico olandese Jan Ingenhousz ampliò il lavoro di Priestley, dimostrando che la pianta doveva essere esposta alla luce per produrre ossigeno. Dimostrò anche che questo processo richiedeva la presenza dei tessuti verdi della pianta.

A rigor di termini, è stato Ingenhousz , sulla base di tutti gli studi precedenti, che ha ottenuto i maggiori progressi per dimostrare il processo di fotosintesi nelle piante ed è basato sui suoi studi che gli scienziati successivi sarebbero stati in grado di espandere tale conoscenza.

Anni dopo, il professore tedesco Ferdinand Gustav Julius von Sachs avrebbe scoperto i cloroplasti e sviluppato un’equazione di base per rappresentare la fotosintesi.

Le piante d’appartamento possono fotosintetizzare?

Come abbiamo spiegato, se le piante hanno bisogno principalmente della luce solare per fotosintetizzare, come possono farlo le piante d’appartamento ?

Questo perché questi tipi di piante non hanno bisogno della luce solare diretta. È sufficiente che ricevano alcune ore di luce del giorno (attraverso una finestra, ad esempio) per poter eseguire correttamente questo processo.

Molti di loro, infatti, traggono beneficio dal non essere esposti direttamente al sole, soprattutto durante i mesi più caldi.

Bibliografia e riferimenti

• Libro: Il meccanismo della fotosintesi , di Charles Percival Whittingham (1976).
• Libro: Manuale di pratiche di fotosintesi , di Rosa Rodés García, Collazo Ortega, Margarita (2006).
• Libro: Biochimica dei microrganismi , Ramon Parés i Farràs, Antonio Juárez Giménez (1997).
• Libro: Biologia: concetti e relazioni , Neil A. Campbell (2001).
• Articolo: Errori concettuali in biologia. Fotosintesi delle piante verdi. H Astudillo Pombo, A Gené – Insegnamento delle scienze, 1984 – ddd.uab.cat
• Articolo: Pigmenti fotosintetici, qualcosa di più della cattura della luce per la fotosintesi. EM Reol – Rivista Ecosistemas, 2003.
• Articolo: Fotosintesi, fotoprotezione, produttività e stress abiotico: alcuni casi studio di Tambussi, Eduardo Alberto (2005).