La fotosintesi rappresenta il processo biologico mediante il quale le piante convertono l'energia luminosa in zucchero per alimentare le cellule vegetali. Composto da due fasi, uno stadio converte l'energia luminosa in zucchero, e quindi la respirazione cellulare converte lo zucchero in trifosfato di adenosina, noto come ATP, il combustibile per tutta la vita cellulare. La conversione della luce solare inutilizzabile rende le piante verdi.

Mentre i meccanismi della fotosintesi sono complessi, la reazione generale si presenta come segue: anidride carbonica + luce solare + acqua --- > glucosio (zucchero) + ossigeno molecolare. La fotosintesi avviene attraverso diversi passaggi che avvengono in due fasi: la fase di luce e la fase di oscurità.

Fase uno: reazioni luminose

Nel processo dipendente dalla luce, che si svolge nella grana , la struttura impilata della membrana all'interno dei cloroplasti, l'energia diretta della luce aiuta la pianta a produrre molecole che trasportano energia per l'utilizzo nella fase oscura della fotosintesi. La pianta utilizza energia luminosa per generare il co-enzima nicotinammide adenina dinucleotide fosfato, o NADPH e ATP, le molecole che trasportano energia. I legami chimici in questi composti immagazzinano l'energia e vengono usati durante la fase oscura.

Fase due: Dark Reactions

La fase oscura, che si svolge nello stroma e nell'oscurità quando sono presenti molecole che trasportano energia, noto anche come ciclo di Calvin o C _{3 cicli. La fase oscura utilizza ATP e NADPH generati nella fase di luce per creare legami covalenti C-C di carboidrati dall'anidride carbonica e dall'acqua, con il bifosfato di ribulosio chimico o RuBP, una sostanza chimica a 5-C che cattura l'anidride carbonica. Sei molecole di anidride carbonica entrano nel ciclo, che a sua volta produce una molecola di glucosio o zucchero.}

Come funziona la fotosintesi

Un componente chiave che guida la fotosintesi è la molecola clorofilla. La clorofilla è una grande molecola con una struttura speciale che consente di catturare l'energia della luce e convertirla in elettroni ad alta energia, che vengono utilizzati durante le reazioni delle due fasi per produrre lo zucchero o il glucosio.

Nella fotosintesi batteri, la reazione avviene nella membrana cellulare e all'interno della cellula, ma al di fuori del nucleo. Nelle piante e nei protozoi fotosintetici - i protozoi sono organismi unicellulari appartenenti al dominio degli eucarioti, lo stesso dominio della vita che include piante, animali e funghi - la fotosintesi avviene all'interno dei cloroplasti. I cloroplasti sono un tipo di compartimenti di organelli o membrana, adattati per funzioni specifiche come la creazione di energia per le piante.

Cloroplasti - Un racconto evolutivo

Mentre i cloroplasti esistono oggi all'interno di altre cellule, come cellule vegetali hanno il loro DNA e i loro geni. L'analisi della sequenza di questi geni ha rivelato che i cloroplasti si sono evoluti da organismi fotosintetici viventi in modo indipendente correlati ad un gruppo di batteri chiamati cianobatteri.

Un processo simile si è verificato quando gli antenati dei mitocondri, gli organelli all'interno delle cellule in cui la respirazione ossidativa , l'opposto chimico della fotosintesi, ha luogo. Secondo la teoria dell'endosimbiosi, una teoria che è stata recentemente stimolata, a causa di un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature, sia i cloroplasti che i mitocondri una volta vivevano come batteri indipendenti, ma furono inghiottiti dagli antenati degli eucarioti, portando alla fine alla apparizione di piante e animali.