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Fotosintesi

1800
Serra che mostra piante in fase di fotosintesi in un ambiente vintage.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La fotosintesi è un processo utilizzato da piante, alghe e alcuni batteri per convertire l'energia luminosa in energia chimica. La luce del sole fornisce l'energia per convertire l'anidride carbonica e l'acqua in glucosio (uno zucchero per immagazzinare energia) e ossigeno come sottoprodotto. L'equazione chimica complessiva semplificata è [latex]6CO_2 + 6H_2O + \text{Energia luminosa} \C_6H_{12}O_6 + 6O_2[/latex].

Il processo di fotosintesi avviene in due fasi principali all'interno dei cloroplasti delle cellule vegetali. La prima fase, le reazioni dipendenti dalla luce, si svolge nelle membrane tiloidi. Qui, pigmenti come la clorofilla assorbono i fotoni dalla luce solare. Questa energia viene utilizzata per scindere le molecole d'acqua in un processo chiamato fotolisi, che libera ossigeno, protoni ed elettroni. L'energia catturata dalla luce viene convertita in due molecole che immagazzinano energia a breve termine: ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato). La seconda fase, nota come Ciclo di Calvin o reazioni indipendenti dalla luce, avviene nello stroma del cloroplasto. Questo ciclo non richiede direttamente la luce ma utilizza l'ATP e il NADPH prodotti nella prima fase. Nel ciclo di Calvin, l'anidride carbonica dall'atmosfera viene "fissata" in molecole organiche e convertita in glucosio, un alta energia Zucchero che la pianta può utilizzare per la crescita, il metabolismo o come amido da immagazzinare. L'intero processo è alla base di quasi tutta la vita sulla Terra, fornendo l'energia per la maggior parte degli ecosistemi e producendo l'ossigeno nella nostra atmosfera.

UNESCO Nomenclature: 2417
- Fisiologia vegetale

Tipo

Processo biologico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La proposta di Stephen Hales secondo cui le piante sono nutrite dall'atmosfera
  • La scoperta di Joseph Priestley che le piante possono ‘ripristinare’ l'aria ‘ferita’ da una candela accesa
  • Il lavoro di Antoine Lavoisier sull'ossigeno e sulla combustione
  • lo sviluppo del microscopio per osservare le strutture delle cellule vegetali come i cloroplasti

Applicazioni

  • agricoltura e orticoltura
  • produzione di biocarburanti (ad esempio dalle alghe)
  • sequestro del carbonio E cambiamento climatico attenuazione
  • sistemi di supporto vitale nell'esplorazione spaziale
  • sviluppo farmaceutico da composti derivati ​​dalle piante
  • comprensione dei cicli globali del carbonio e dell'ossigeno

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • colture geneticamente modificate con efficienza fotosintetica migliorata
  • dispositivi di fotosintesi artificiale per produrre idrogeno combustibile da acqua e luce solare
  • bio-edifici con facciate realizzate con pannelli riempiti di alghe che producono energia e aria pulita
  • ecosistemi a ciclo chiuso autosufficienti per missioni spaziali di lunga durata
  • biosensori che utilizzano organismi fotosintetici per rilevare le tossine ambientali
  • development of novel catalizzatori inspired by the water-splitting complex in photosystem ii
  • fattorie verticali ottimizzate con spettri luminosi specifici per massimizzare la produzione fotosintetica
  • tecnologie di cattura del carbonio che utilizzano microbi ingegnerizzati per convertire la CO2 in prodotti utili
  • plastiche biodegradabili prodotte da amidi derivati ​​fotosinteticamente
  • indossabile devices that monitor plant health by measuring chlorophyll fluorescence
Correlato a: fotosintesi, clorofilla, energia luminosa, energia chimica, anidride carbonica, ossigeno, glucosio, piante, alghe, ciclo di Calvin.

Contesto storico

Fotosintesi

1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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