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Gli esseri umani e la maggior parte degli altri animali hanno bisogno di certe cose per sopravvivere. L'ossigeno è uno di questi e il glucosio carboidrato è un altro. Fortunatamente per loro, le piante (e alcuni batteri e alghe) producono entrambi questi come risultato di un processo complesso noto come fotosintesi.
La formula
La formula associata al processo di fotosintesi è
6H2O + 6CO2 = C6H12O6 + 6O2.
Questa formula indica che sei molecole di acqua più sei molecole di anidride carbonica produrranno una molecola di glucosio più sei molecole di ossigeno. L'intero processo passa attraverso due fasi distinte prima di essere completato. Il primo stadio è un processo dipendente dalla luce e il secondo stadio è un processo indipendente dalla luce.
Dipendente dalla luce
Nel processo dipendente dalla luce, gli elettroni dei cloroplasti (organelli speciali utilizzati per eseguire la fotosintesi) vengono eccitati in uno stato di energia superiore quando vengono bombardati di luce. Questi elettroni eccitati provocano una serie di reazioni che producono adenosina trifosfato (ATP) e nicotinamide adenina dinucleotide fosfato (NADPH). ATP e NADPH vengono quindi utilizzati per creare legami di carbonio nel processo indipendente dalla luce. Le molecole d'acqua presenti nel processo dipendente dalla luce sono divise. Le loro molecole di ossigeno vengono rilasciate nell'atmosfera.
Indipendente dalla luce
Ricorda la scissione delle molecole d'acqua nel processo dipendente dalla luce che ha rilasciato molecole di ossigeno nell'atmosfera. Poiché l'acqua è H20, rimane ancora un atomo di idrogeno. Questo atomo di idrogeno viene utilizzato nel processo indipendente dalla luce quando le piante assorbono anidride carbonica dall'atmosfera. L'anidride carbonica e l'idrogeno si legano insieme attraverso un processo chiamato fissazione del carbonio, che forma un carboidrato non specifico.
photophosphorylation
La fotofosforilazione è il processo mediante il quale l'energia luminosa produce NADPH. Pigmenti speciali trovati nelle cellule della pianta noti come clorofilla rendono possibile questo processo. I due principali tipi di clorofilla sono la clorofilla A e la clorofilla B. In termini semplici, gli elettroni delle molecole d'acqua presenti nella clorofilla B si eccitano per la presenza della luce. La clorofilla B prende uno di questi elettroni eccitati che divide l'H2O molecola in H+ e O-2. O-2 viene convertito in O2 e rilasciato nell'atmosfera. L'elettrone eccitato è attaccato a un recettore di elettroni primario e attraverso una serie di reazioni complesse forma NADPH. NADPH è il vettore energetico utilizzato nella fissazione del carbonio.
Il ciclo di Calvin
Le piante producono glucosio in un processo noto come ciclo di Calvin. L'anidride carbonica catturata nel processo indipendente dalla luce viene elaborata in questo ciclo. Per ogni sei molecole di anidride carbonica catturate e immesse nel ciclo, viene prodotta una molecola di glucosio. La sostanza chimica che cattura l'anidride carbonica per l'uso nel ciclo di Calvin è il bifosfato di ribulosio.