Partea a 5-a: Metabolismul plantelor

În celulele tuturor organismelor vii, au loc reacții chimice continue care susțin viața. Totalitatea acestor reacții chimice poartă numele de metabolism. Deoarece plantele nu se pot deplasa pentru a-și procura hrana așa cum fac oamenii și animalele, ele trebuie să-și producă energia de care au nevoie printr-o serie de reacții chimice specifice, denumite colectiv fotosinteză. Procesul de fotosinteză poate fi rezumat prin ecuația următoare:

 

CO2 + H2O → CH2O (zaharuri simple) + O2 + H2O

 

La fotosinteză participă mai multe componente anatomice ale plantei. Frunzele absorb lumina soarelui și, totodată, găzduiesc cloroplastele, la nivelul cărora are loc procesul efectiv de fotosinteză. Tot la nivelul frunzelor, are loc schimbul de gaze. Plantele „respiră” invers față de noi; ele aspiră dioxid de carbon și eliberează oxigen. Rădăcinile absorb apa, după care, sistemul complex de vase conducătoare din interiorul tulpinii și al ramurilor permite apei să ajungă la frunze. Când se combină toate componentele necesare (apă, dioxid de carbon și energie solară), poate să înceapă fotosinteza.

 

 

Deși reacția de mai sus poate părea simplă, fotosinteza implică de fapt o serie de două reacții complexe: reacțiile de lumină și ciclul Calvin. Ambele procese au loc la nivelul cloroplastelor. Reacțiile de lumină utilizează energia luminoasă (absorbită de pigmenții verzi clorofilieni) și H2O pentru a produce energie chimică sub formă de adenozintrifosfat (ATP) și nicotinamid adenin dinucleotid fosfat (NADPH), iar oxigenul (O2) este eliberat ca produs de reacție secundar. Când lumina acționează asupra pigmenților din interiorul cloroplastelor, are loc „excitarea” electronilor, prin care aceștia se încarcă cu energie. O parte din această energie este utilizată la descompunerea moleculelor de apă. Oxigenul (O din H2O) este eliberat în atmosferă, pentru a fi utilizat de alte organisme vii. O altă parte din energie este utilizată la legarea atomilor de hidrogen (H din H2O) de NADP, pentru a forma NADPH. NADPH este o moleculă transportatoare de energie, care asigură energia necesară altor reacții. Energia rămasă este încorporată într-o altă moleculă cu nivel ridicat de energie, numită ATP, utilizată, de asemenea, pentru alimentarea altor reacții. În cadrul ciclului Calvin, se formează zaharuri cu trei atomi de carbon, utilizând CO2 din aer și energia din moleculele de ATP și NADPH formate în urma reacțiilor de lumină. Aceste zaharuri simple cu trei atomi de carbon pot fi apoi utilizate pentru formarea de zaharuri mai complexe, ca glucoza (un zahar cu șase atomi de carbon).