Che cosa viene catturato anche dalle piante come potenziale energetico chimico nella fotosintesi?
doc-5281
La luce solare è catturata anche dalle piante come energia chimica potenziale nella fotosintesi, quando l' anidride carbonica e l' acqua (due composti a bassa energia) sono convertiti in carboidrati composti ad alta energia, lipidi e proteine. Le piante rilasciano anche ossigeno durante la fotosintesi, che viene utilizzato dagli organismi viventi come accettatore di elettroni, per rilasciare l' energia di carboidrati, lipidi e proteine. Il rilascio dell' energia accumulata durante la fotosintesi come calore o luce può essere scatenata improvvisamente da una scintilla, in un incendio boschivo, oppure può essere resa disponibile più lentamente per il metabolismo animale o umano, quando queste molecole sono ingerite e il catabolismo è innescato dall' azione enzimatica.
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doc-2416
La fisiologia vegetale comprende tutte le attività chimiche e fisiche interne delle piante associate alla vita. I prodotti chimici ottenuti dall' aria, dal suolo e dall' acqua costituiscono la base di ogni metabolismo vegetale. L' energia della luce solare, catturata dalla fotosintesi ossigenata e rilasciata dalla respirazione cellulare, è alla base di quasi tutta la vita. I fotoautotrofi, comprese tutte le piante verdi, le alghe e i cianobatteri, raccolgono l' energia direttamente dalla luce solare mediante fotosintesi. Eterotrofi compresi tutti gli animali, tutti i funghi, tutte le piante completamente parassite e i batteri non fotosintetici prendono in esame le molecole organiche prodotte dai fotoautotrofi e le respingono o le usano nella costruzione di cellule e tessuti. La respirazione è l' ossidazione dei composti di carbonio, che si scompongono in strutture più semplici per liberare l' energia che contengono, essenzialmente il contrario della fotosintesi.
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doc-5283
Sembrerebbe che gli organismi viventi siano notevolmente inefficienti (in senso fisico) nell' uso dell' energia che ricevono (energia chimica o radiazione), ed è vero che la maggior parte delle macchine vere e proprie gestiscono efficienze più elevate. Negli organismi in crescita l' energia che viene convertita in calore serve ad uno scopo vitale, in quanto permette al tessuto dell' organismo di essere altamente ordinato rispetto alle molecole da cui è costruita. La seconda legge della termodinamica afferma che l' energia (e la materia) tende a diffondersi più uniformemente nell' universo: per concentrare l' energia (o la materia) in un luogo specifico, è necessario diffondere una maggiore quantità di energia (come calore) nel resto dell' universo ("l' ambiente circostante"). Gli organismi più semplici possono raggiungere efficienze energetiche superiori a quelle più complesse, ma gli organismi complessi possono occupare nicchie ecologiche che non sono disponibili ai loro fratelli più semplici. La conversione di una parte dell' energia chimica in calore ad ogni fase di un percorso metabolico è la ragione fisica che sta dietro la piramide di biomassa osservata in ecologia: per compiere solo il primo passo nella catena alimentare, della stima di 124,7 Pg/a di carbonio fissato dalla fotosintesi, 64,3 Pg/a (52%) sono utilizzati per il metabolismo delle piante verdi, cioè.
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doc-2398
L' energia luminosa catturata dalla clorofilla a è inizialmente sotto forma di elettroni (e successivamente di un gradiente protonico) che viene utilizzata per produrre molecole di ATP e NADPH che temporaneamente immagazzinano e trasportano energia. La loro energia viene utilizzata nelle reazioni indipendenti dalla luce del ciclo Calvin dall' enzima rubisco per produrre molecole del 3-carbonio zucchero gliceraldeide 3-fosfato (G3P). La gliceraldeide 3-fosfato è il primo prodotto della fotosintesi e la materia prima da cui sono sintetizzati il glucosio e quasi tutte le altre molecole organiche di origine biologica. Parte del glucosio viene convertito in amido che viene conservato nel cloroplasto. L' amido è il caratteristico serbatoio di energia della maggior parte delle piante terrestri e delle alghe, mentre l' inulina, un polimero di fruttosio viene utilizzato per lo stesso scopo nella famiglia dei girasoli Asteraceae. Parte del glucosio viene convertito in saccarosio (zucchero da tavola comune) per essere esportato nel resto della pianta.
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doc-2393
Lo studio delle piante è vitale perché sono alla base di quasi tutta la vita animale sulla Terra, generando una gran parte dell' ossigeno e del cibo che forniscono agli esseri umani e ad altri organismi la respirazione aerobica con l' energia chimica di cui hanno bisogno per esistere. Piante, alghe e cianobatteri sono i principali gruppi di organismi che realizzano la fotosintesi, un processo che sfrutta l' energia della luce solare per convertire acqua e anidride carbonica in zuccheri utilizzabili sia come fonte di energia chimica che di molecole organiche utilizzate nei componenti strutturali delle cellule. Come sottoprodotto della fotosintesi, le piante rilasciano ossigeno nell' atmosfera, un gas necessario a quasi tutti gli esseri viventi per la respirazione cellulare. Inoltre, sono influenti nei cicli globali del carbonio e dell' acqua e le radici delle piante legano e stabilizzano i suoli, prevenendo l' erosione del suolo. Le piante sono cruciali per il futuro della società umana in quanto forniscono cibo, ossigeno, medicine e prodotti per le persone, oltre a creare e preservare il suolo.
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doc-2421
I corpi delle piante vascolari, compresi i muschi, le felci e le piante da seme (ginnosi e angiosperme), hanno generalmente sottosistemi aerei e sotterranei. I turioni sono costituiti da steli con foglie verdi fotosintetizzanti e strutture riproduttive. Le radici vascolarizzate sotterranee portano i peli radicali alle loro punte e generalmente mancano di clorofilla. Le piante non vascolari, le epatiche, le corna e i muschi non producono radici vascolari penetranti nel terreno e la maggior parte della pianta partecipa alla fotosintesi. La generazione sporofita è non fotosintetica nelle epatiche, ma può essere in grado di contribuire parte del suo fabbisogno energetico attraverso la fotosintesi in muschi e ornazioni.
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doc-2417
Le molecole vengono spostate all' interno degli impianti mediante processi di trasporto che operano su diverse scale spaziali. Il trasporto subcellulare di ioni, elettroni e molecole come acqua ed enzimi avviene attraverso le membrane cellulari. I minerali e l' acqua vengono trasportati dalle radici ad altre parti della pianta nel flusso di traspirazione. Diffusione, osmosi, trasporto attivo e flusso massico sono tutti modi diversi di trasporto. Esempi di elementi che le piante devono trasportare sono azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo. Nelle piante vascolari, questi elementi vengono estratti dal terreno come ioni solubili dalle radici e trasportati attraverso la pianta nello xilema. La maggior parte degli elementi necessari per l' alimentazione delle piante proviene dalla decomposizione chimica dei minerali del suolo. Il saccarosio prodotto dalla fotosintesi viene trasportato dalle foglie ad altre parti della pianta nel floema e gli ormoni vegetali sono trasportati da una varietà di processi.
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doc-14780
I processi chimici solari utilizzano l' energia solare per produrre reazioni chimiche. Questi processi producono energia di compensazione che altrimenti verrebbe da una fonte di combustibili fossili e possono anche convertire l' energia solare in combustibili immagazzinabili e trasportabili. Le reazioni chimiche indotte dal sole possono essere suddivise in reazioni chimiche termochimiche o fotochimiche. La fotosintesi artificiale può produrre una varietà di combustibili. La chimica catalitica multielettronica coinvolta nella produzione di combustibili a base di carbonio (come il metanolo) dalla riduzione dell' anidride carbonica è impegnativa; un' alternativa praticabile è la produzione di idrogeno dai protoni, anche se l' uso dell' acqua come fonte di elettroni (come fanno le piante) richiede padroneggiare l' ossidazione multielettronica di due molecole di acqua per l' ossigeno molecolare. Alcuni prevedono che entro il 2050 saranno operativi impianti solari nelle aree metropolitane costiere - la scissione dell' acqua di mare che fornisce idrogeno da far passare attraverso le adiacenti centrali elettriche a celle a combustibile e il sottoprodotto puro dell' acqua che entra direttamente nel sistema idrico comunale. Un' altra visione riguarda tutte le strutture umane che ricoprono la superficie terrestre (cioè strade, veicoli ed edifici) facendo la fotosintesi in modo più efficiente rispetto alle piante.
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doc-6799
Il verde è comune in natura, in quanto molte piante sono verdi a causa di un complesso chimico complesso noto come clorofilla, che è coinvolto nella fotosintesi. La clorofilla assorbe le lunghezze d' onda della luce (rossa) e le lunghezze d' onda corte della luce (blu) in modo molto più efficiente rispetto alle lunghezze d' onda che appaiono verdi all' occhio umano, per cui la luce riflessa dalle piante si arricchisce di verde. La clorofilla assorbe male la luce verde perché è nata in organismi che vivono negli oceani dove gli alobatteri viola stavano già sfruttando la fotosintesi. Il loro colore viola è sorto perché hanno estratto energia nella parte verde dello spettro utilizzando batterorhodopsin. I nuovi organismi che in seguito sono venuti a dominare l' estrazione della luce sono stati selezionati per sfruttare quelle porzioni dello spettro non utilizzate dagli alobatteri.
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doc-912
La maggior parte degli animali utilizza indirettamente l' energia della luce solare mangiando piante o animali che si nutrono di piante. La maggior parte delle piante usa la luce per convertire le molecole inorganiche nel loro ambiente in carboidrati, grassi, proteine e altre biomolecole, tipicamente contenenti carbonio ridotto sotto forma di legami carbonio-idrogeno. Partendo dall' anidride carbonica (CO2) e dall' acqua (H2O), la fotosintesi converte l' energia della luce solare in energia chimica sotto forma di zuccheri semplici (ad es. glucosio) con il rilascio di ossigeno molecolare. Questi zuccheri vengono poi utilizzati come elementi di base per la crescita delle piante, compresa la produzione di altre biomolecole. Quando un animale mangia le piante (o mangia altri animali che hanno mangiato le piante), i composti a ridotto tenore di carbonio negli alimenti diventano una fonte di energia e materiali da costruzione per l' animale.
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doc-2390
Soprattutto a partire dalla metà degli anni' 60 si sono registrati progressi nella comprensione della fisica dei processi fisiologici delle piante come la traspirazione (il trasporto dell' acqua all' interno dei tessuti delle piante), la dipendenza termica dei tassi di evaporazione dell' acqua dalla superficie fogliare e la diffusione molecolare del vapore acqueo e dell' anidride carbonica attraverso le aperture stomatali. Questi sviluppi, uniti a nuovi metodi di misurazione della dimensione delle aperture stomatali e al tasso di fotosintesi, hanno permesso una descrizione precisa dei tassi di scambio di gas tra gli impianti e l' atmosfera. Le innovazioni nell' analisi statistica di Ronald Fisher, Frank Yates e altri alla stazione sperimentale di Rothamsted hanno facilitato la progettazione sperimentale razionale e l' analisi dei dati nella ricerca botanica. La scoperta e l' identificazione degli ormoni delle piante di auxina da parte di Kenneth V. Thimann nel 1948 ha permesso di regolare la crescita delle piante mediante prodotti chimici applicati esternamente. Frederick Campion Steward ha sperimentato tecniche pionieristiche di micropropagazione e coltura del tessuto vegetale controllata da ormoni vegetali. L' acido auxin sintetico 2,4-Diclorofenossiacetico o 2,4-D è stato uno dei primi erbicidi sintetici commerciali.
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