La fotosíntesi és un exemple denergia solar que ocorre de forma natural. És el procés pel qual les plantes, les algues i certs bacteris converteixen la llum solar en energia química, creant així la base de la cadena alimentària i mantenint l'equilibri de l'oxigen i el diòxid de carboni a l'atmosfera.
Aquest procés químic es divideix en dues fases interconnectades: la fase lluminosa i la fase fosca. En aquest article, explicarem detalladament aquestes dues fases crítiques.
Fase lluminosa: La captura denergia solar
La fase lluminosa és la primera etapa de la fotosíntesi i es porta a terme a les membranes dels tilacoides, que són estructures en forma de discos dins dels cloroplasts de les cèl·lules vegetals.
Aquesta fase rep el nom de la llum solar, que és essencial per al seu funcionament.
Aquí es descomponen les principals etapes de la fase lluminosa:
Captura de la llum solar
En aquesta etapa, les molècules de clorofil·la i altres pigments fotosintètics presents als tilacoides absorbeixen l'energia dels fotons de llum solar. La llum es divideix en les diferents longituds d'ona, i aquesta energia absorbida es converteix en energia química.
La clorofil·la i altres pigments fotosintètics com el carotè absorbeixen l'energia de la llum i la utilitzen per fragmentar molècules d'aigua, per la qual cosa s'allibera oxigen com a residu.
Generació d'ATP
L'energia lumínica s'utilitza per bombar protons a través de la membrana dels tilacoides cap a l'espai del tilacoide, creant així un gradient de protons.
Aquest gradient s'utilitza per impulsar la síntesi d'adenosin trifosfat (ATP), una molècula d'alta energia que és essencial per a moltes activitats cel·lulars.
Producció de NADPH
A més d'ATP, la fase lluminosa també genera una altra molècula crucial anomenada NADPH (nicotinamida adenina dinucleòtid fosfat reduït).
El NADPH és un portador d'electrons que s'utilitzarà a la fase fosca per convertir el diòxid de carboni en glucosa.
Fase fosca: la síntesi de glucosa
La fase fosca, malgrat el nom, no depèn directament de la llum solar, però utilitza els productes energètics de la fase lluminosa (ATP i NADPH) per dur a terme la síntesi de glucosa i altres compostos orgànics.
Aquesta fase té lloc a l'estroma dels cloroplasts i es compon d'una sèrie de reaccions químiques complexes:
Fixació del CO2
En aquesta etapa, les molècules de diòxid de carboni (CO2) s'uneixen a un compost de cinc carbonis anomenat ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP) mitjançant un enzim anomenat ribulosa-1,5-bifosfat carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO) .
Això dóna lloc a la formació de molècules de tres carbonis conegudes com a 3-fosfoglicerat (3-PGA).
Reducció de 3-PGA
Les molècules de 3-PGA es redueixen utilitzant l'energia i els electrons proporcionats pel NADPH generat a la fase lluminosa. Això resulta en la formació de molècules de gliceraldehid-3-fosfat (G3P), que són precursors de la glucosa i altres molècules orgàniques.
Regeneració de RuBP
Per mantenir el cicle de la fase fosca, algunes de les molècules de G3P es fan servir per regenerar RuBP. Aquest procés consumeix ATP generat durant la fase lluminosa.
Producció de glucosa i emmagatzematge denergia
Finalment, algunes de les molècules de G3P es fan servir per a la síntesi de glucosa i altres carbohidrats. Aquesta glucosa s'emmagatzema a la planta com a font d'energia i com a material de construcció per al creixement i el desenvolupament.
Resum
Fase lluminosa:
-
Passa als tilacoides dels cloroplasts.
-
Captura la llum solar mitjançant pigments fotosintètics com la clorofil·la.
-
Genera energia química en forma de ATP i NADPH.
-
Impulsa la síntesi d'ATP mitjançant un gradient de protons.
Fase fosca:
-
Passa a l'estroma dels cloroplasts.
-
Utilitza ATP i NADPH generats a la fase lluminosa.
-
Converteix diòxid de carboni (CO2) en glucosa i altres compostos orgànics.
-
Inclou la fixació del CO2, la reducció de 3-PGA i la regeneració de RuBP.
En conjunt, aquestes dues fases de la fotosíntesi permeten a les plantes, algues i alguns bacteris capturar l'energia solar i convertir-la en energia química emmagatzemada en forma de glucosa, alhora que alliberen oxigen a l'ambient.
Aquest procés és essencial per a la vida a la Terra en sustentar la cadena alimentària, regular el cicle del carboni i proporcionar oxigen.