2.3. Fotosíntesi

1000px-Chlorophyll_a_structure.svg_ Chlorophyll-f-spectrum 800px-Scheme_Chloroplast-ca.svgLa fotosíntesi és un procés biofísic i bioquímic fonamental que té lloc en les plantes, en les algues i en alguns bacteris, on l’energia de la llum solar és convertida en energia química, gràcies al pigment verd anomenat clorofil·la, que contenen els cloroplasts de les seves cèl·lules.

La clorofil·la (del grec chloros, verd i phyllon, fulla) és una molècula present en les plantes, algues i cianobacteris relacionada en el procés de fotosíntesi.  Amb l’excepció de les algues cianofites està confinada en els cloroplasts. L’estructura bàsica de la clorofil·la és un anell de porfirina (grup tetrapirrol cíclic) coordinat en un àtom central. És molt similar a l’estructura del grup hemo de l’hemoglobina (de la sang) amb la diferència que en aquesta l’àtom central és el ferro mentre en la clorofil·la és el magnesi.

La funció de les clorofil·les és l’absorció d’energia lluminosa en la fotosíntesi oxigènica. El principal paper de les clorofil·les en la fotosíntesi és l’absorció de fotons de llum amb la conseqüent excitació d’un electró. Serveix per a transformar energia lumínica a energia química. A més, la clorofil·la serveix també perquè la planta detecti d’on ve la llum i créixer en conseqüència (fototropisme)

Les clorofil·les es troben en les membranes dels tilacoides, que en les cianobactèries són invaginacions de la membrana plasmàtica, i en els plasts de les cèl·lules eucariotes són vesícules distribuïdes pel seu interior. Les clorofil·les apareixen inserides a la membrana associades a proteïnes i altres pigments, amb els quals formen els fotosistemes. Cada fotosistema conté unes 200 molècules de clorofil·la, a més de pigments auxiliars, amb els quals constituïx el què es denomina antena. L’antena està formada per conjunts ordenats de molècules de clorofil·la, altres pigments i proteïnes, que es diuen complexos col·lectors de la llum. Només una molècula de clorofil·la a cada fotosistema converteix pròpiament l’energia radiant (llum) en energia química quan rep un fotó amb prou energia des de les molècules de l’antena, que la hi van passant.

Aquesta energia química és, aleshores, utilitzada per a fixar el carboni atmosfèric en molècules orgàniques com és la glucosa, que és la principal font d’energia de totes les cèl·lules.

6 CO2 + 6 H2O + Energía lumínica → C6H12O6 (Glucosa) + 6 O2

La fotosíntesi és el procés pel qual els vegetals amb clorofil·la converteixen l’energia lluminosa en energia química, és a dir, elaborant substàncies orgàniques a partir d’altres inorgàniques. Les plantes sintetitzen hidrats de carboni a partir d’aigua i diòxid de carboni, i en el curs d’aquest procés alliberen oxigen.

botanic80Aquesta acció de transformació de substàncies inorgàniques, que prenen l’ambient, en teixit orgànic, només pot ser realitzada per les plantes i certs organismes unicel·lulars. Els vegetals serveixen d’aliment als animals herbívors, i aquests als carnívors, de manera que la fotosíntesi constitueix necessàriament el punt de partida de totes les cadenes tròfiques (alimentàries).

Com ja hem dit, l’elaboració de matèria orgànica que passa durant la fotosíntesi va acompanyada d’alliberament d’oxigen al medi extern. Així les plantes i les algues realitzen un important paper a la natura ja que amb la producció d’oxigen compensen la despesa permanent d’aquest gas a causa de la respiració de tots els éssers vius.

Molècula de glucosa

La glucosa és el producte final del procés de fotosíntesi, on també s’allibera oxigen.

S’ha estimat que a la Terra es consumeixen 10.000 tones d’oxigen per segon. Si aquest element no es renovés periòdicament, l’atmosfera es saturaria de diòxid de carboni. La reposició de l’oxigen i l’absorció del diòxid de carboni es realitzen a través de la fotosíntesi. Les fulles són el laboratori on aquest procés té lloc.

Cada fulla es compon, bàsicament, de dues fulles de teixit parenquimático, envoltada per l’epidermis (teixit protector): el superior-parènquima en palissada-i l’inferior-parènquima esponjós o lagunoso-. El primer està format per cèl·lules allargades cilíndriques, riques en cloroplasts, és a dir, en petits òrgans que contenen clorofil·la i l’espai intercel · lular és reduït, el segon posseeix cèl·lules de forma lobulada amb pocs cloroplasts però amb grans espais entre elles per facilitar l’intercanvi d’ gasos. Això es deu al fet que en el revés de la fulla dels estomes (petites obertures o porus per a l’intercanvi de gasos amb l’exterior) són més nombrosos que en el feix.

A la planta, les fulles prenen diòxid de carboni de l’aire i les arrels absorbeixen aigua que posseeix substàncies dissoltes. L’aigua arriba a les fulles a través de la tija. L’energia provinent de la llum del sol és captada per la clorofil·la, substància colorant o pigment verd, continguda en els cloroplasts. Gràcies a aquesta energia i a les substàncies inorgàniques, les fulles sintetitzen carbohidrats (glucosa, fructosa, sacarosa i midó) amb què elaboren els seus propis teixits.

Els composts orgànics

La fotosíntesi permet que el diòxid de carboni de l’atmosfera sigui incorporat als sistemes vius en forma de compostos orgànics. Les plantes i el fitoplàncton-conjunt de plantes microscòpiques de les superfícies oceàniques-sintetitzen carbohidrats, part dels quals són aprofitats pels propis vegetals i part dels animals que s’alimenten de tots dos. El diòxid de carboni és retornat a terra, a l’atmosfera i a l’aigua per mitjà de dos processos: la respiració dels éssers vius i la descomposició del carboni dels organismes morts. En això consisteix el cicle del carboni. Si bé l’home disposa, en l’actualitat, dels coneixements tècnics necessaris per sintetitzar determinats compostos, segueix depenent en major mesura del procés de síntesi natural que realitzen les plantes. Per exemple, un arbre centenari pot arribar a tenir 200.000 fulles i encara que el seu contingut total de clorofil·la no arribi als 200 grams, en un dia assolellat és capaç d’assimilar 9.400 litres de diòxid de carboni, produir 12 Kg d’hidrats de carboni i alliberar la mateixa quantitat d’oxigen que el diòxid de carboni assimilat.

CO2-TempUn sistema en perill

La concentració de diòxid de carboni a l’atmosfera sembla haver romàs estable (0,03% del volum total de l’aire atmosfèric) en els últims 10.000 anys. No obstant això, el sistema sembla trobar-amenaçat. El diòxid de carboni és l’únic component de l’aire atmosfèric que absorbeix calor dels raigs solars, el notable augment de la seva concentració a partir de 1850, a causa de la destrucció d’àrees selvàtiques, l’activitat industrial i l’ús de combustibles fòssils, podria tenir l’efecte d’incrementar les temperatures mitjanes amb conseqüències imprevisibles.

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out / Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out / Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out / Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out / Canvia )

Connecting to %s