Primul și organismul modern de fotosinteză

Unele organisme sunt capabile să surprindă energia luminii solare și să o folosească pentru producerea de compuși organici. Acest proces cunoscut sub numele de fotosinteză este necesar pentru a menține viața, deoarece oferă energie atât pentru producători, cât și pentru consumatori. Organismele fotosintetice, cunoscute și sub numele de PhotoAutotrofs, sunt organisme capabile de procesul fotosintezei și includ plante superioare, unele protime (alge și eurlen), precum și bacterii.

Atunci când fotosinteza, energia luminii este transformată în energie chimică, care este stocată ca glucoză (zahăr). Compușii anorganici (dioxid de carbon, apă și lumina soarelui) sunt utilizați pentru a produce glucoză, oxigen și apă. Organismele fotosintetice sunt utilizate carbonului pentru a obține molecule organice (carbohidrați, lipide și proteine), care sunt necesare pentru construirea unei mase biologice.

Oxigenul format sub formă de produs by fotosinteză, utilizat de mai multe organisme, inclusiv plante și animale, pentru respirația celulară. Majoritatea organismelor se bazează pe fotosinteză, direct sau indirect, pentru substanțele nutritive. Organismele heterotrofice, cum ar fi animalele, cele mai multe bacterii și ciuperci nu sunt capabile de fotosinteză sau producătoare de compuși biologici din surse anorganice. Astfel, ele trebuie să consume organisme fotoothetice și alte autoturisme pentru substanțe nutritive.

Primele organisme de fotosinteză

Știm foarte puțin despre cele mai vechi surse și organisme ale fotosintezei. Au existat numeroase propuneri asupra locului în care a apărut acest proces, dar nu există dovezi directe care să confirme oricare dintre originile posibile. . Există, de asemenea, o dovadă izotopică a fixării carbonului de carbon cu aproximativ 3,7-3,8 miliarde de ani în urmă, deși nu există nimic care a indicat că aceste organisme au fost fotosinteza. Toate aceste afirmații despre fotosinteza timpurie sunt foarte contradictorii și au provocat multe dispute în comunitatea științifică.

Deși se crede că viața pentru prima dată a apărut pe Pământ cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă, probabil organismele timpurii nu au metabolizat oxigenul. În schimb, s-au bazat pe minerale dizolvate în apă caldă în jurul eroxului vulcanic. Este posibil ca cianobacteția să producă oxigen ca produs secundar al fotosintezei. Pe măsură ce concentrația de oxigen crește în atmosferă, el a început să otrăvească multe alte forme de viață timpurie. Acest lucru a condus la evoluția noilor organisme care ar putea folosi oxigenul în procesul cunoscut ca respirație.

Organismele moderne de fotosinteză

Pentru principalele organisme care au reciclat energia soarelui în compușii organici includ:

• Plante;
• Alge (diatomete de alge, fitoplancton, alge verzi);
• Evglen;
• Bacterii - cianobacterii și bacterii fotosintetice anoxigenice.

Fotosinteza în plante

Photosinteza plantelor are loc în organode specializate de celule vegetale, numite cloroplaste. Cloroplastele se găsesc în frunzele plantelor și conțin pigment de clorofilă. Acest pigment verde absoarbe energia de iluminat necesară pentru procesul de fotosinteză. Cloroplastele conțin un sistem de membrană internă constând din structuri numite tihiccoide, care servesc ca în locurile în transformarea energiei ușoare în energie chimică. Dioxidul de carbon se transformă în carbohidrați într-un procedeu cunoscut sub numele de fixare a carbonului sau ciclul Calvin. Carbohidrații pot fi stocați ca amidon utilizat în timpul respirației sau pentru producerea de celuloză. Oxigenul care se formează în acest proces este eliberat în atmosferă prin pori în frunzele de plante, numit praful.

Plante și cicluri de nutrienți

Plantele joacă un rol important în ciclul nutrienților, în special carbon și oxigen. Plantele de apă și terestru (plante înfloritoare, mușchi și ferigi) ajută la reglarea carbonului în atmosferă, îndepărtând dioxidul de carbon din aer. Plantele sunt, de asemenea, importante pentru producerea de oxigen, care este eliberată în aer ca produs secundar al fotosintezei.

Alge și fotosinteză

Algele sunt organisme eucariote care au caracteristici ale ambelor plante și animale. Cum ar fi animalele, algele pot hrăni cu materiale organice în mediul lor. Unele alge conțin, de asemenea, organele și structuri găsite în celulele animale, cum ar fi flagel și centrioli. Cum ar fi plantele, algele conțin organele fotosintetice, numite cloroplaste. Cloroplastele conțin clorofil - pigment verde, care absoarbe energia luminoasă pentru fotosinteză. .

Algele pot fi unicelulare sau există în organisme multicelulare mari. Ei trăiesc în diferite habitate, inclusiv suporturi de apă sărate și proaspete, sol umed sau rasă. Algele fotosintetice, cunoscute sub numele de fitoplancton, se găsesc atât în ​​mare, cât și într-un mediu de apă dulce. Phytoplanctonul de mare constă din diatome și dinoflagelate. Phytoplanctonul de apă dulce include alge verzi și cianobacterii. Fitoplanctonul plutește în apropierea suprafeței apei pentru a obține cel mai bun acces la lumina soarelui, ceea ce este necesar pentru fotosinteza. Algele fotosintetice sunt vitale pentru ciclul global de substanțe, cum ar fi carbonul și oxigenul. Acestea absorb dioxidul de carbon din atmosferă și generează mai mult de jumătate din oxigen pe nivelul planetarului.

Evglen

Evglen - foi unicelulare care au fost clasificate după tipul Evglen (Euglenophyta) cu alge datorită capacității sale de fotosinteză. . Astfel, Evglen a fost plasat în tipologia Evglenosa (Euglenozoa).

Bacteriile fotosintetice:

Cyanobacteria

Cyanobacteria este bacterii fotosintetice oxigen. Ele colectează energia solară, absorb de dioxid de carbon și excretați oxigenul. . Spre deosebire de plantele și algele eucariote, cianobacteriile sunt organisme procariote. Ele nu dispun de membrana înconjurată a nucleului, cloroplastele și alte organele găsite în plante și celule algele. În schimb, cianobacteriile au o membrană dublă de celule exterioare și membrane tylacoide interne pliate, care sunt utilizate în fotosinteza. Cianobacteriile este, de asemenea, capabil să fixeze azotul, procesul de transformare a azotului atmosferic în amoniac, nitrit și nitrat. Aceste substanțe sunt absorbite de plante pentru sinteza compușilor biologici.

Cyanobacteriile se găsesc în diferite biomes terestru și medii acvatice. Unele dintre ele sunt considerate extreme, deoarece trăiesc în condiții extrem de dure, cum ar fi izvoarele calde și rezervoarele hiperweed. Cyanobacteria există, de asemenea, ca fitoplancton și poate trăi în alte organisme, cum ar fi ciuperci (licheni), cele mai simple și plante. Acestea conțin pigmenți de ficherină și o ficotină care este responsabilă pentru culoarea lor albastru-verde. Aceste bacterii sunt uneori denumite în mod eronat alge albastru-verde, deși nu le aparțin.

Bacterii anoxigene

Bacteriile fotosintetice anoxigenice sunt fotoAutotrofii (sintetizați alimentele folosind lumina soarelui) care nu produc oxigen. Spre deosebire de cianobacterii, plantele și algele, aceste bacterii nu utilizează apă ca donator de electroni într-un circuit de transport electronic în producția de ATP. În schimb, ei folosesc hidrogen, hidrogen sulfurat sau sulf ca principalii donatori de electroni. Bacteriile anoxigenice diferă, de asemenea, de cianobacterii prin faptul că acestea nu au clorofilă pentru a absorbi lumina. Ele conțin bacteriocollorofil, care este capabil să absoarbă valuri mai scurte de lumină decât clorofila. Astfel, bacteriile cu bacteriohlorofil sunt de obicei găsite în zone de apă adâncă, unde pot pătrunde lungimi de undă mai scurte de lumină.

Exemple de bacterii fotosintetice anoxigenice includ bacterii violet și verde. Celulele bacteriene purpurii sunt diferite forme (sferice, tijă, spirală) și pot fi mobile sau nu pot fi mobile. Bacteriile de sulf purpuriu sunt de obicei găsite în medii apoase și surse sulfurice în care este prezent hidrogen sulfurat și nu este prezent oxigen. Purple bacterii norcelative utilizează concentrații de sulfură inferioară decât bacteriile magenta sulfului. Celulele bacteriene verzi au de obicei o formă sferică sau tijă și, în cea mai mare parte, nu pot fi mobile. Bacteriile de sulf verde folosesc sulfura sau sulful pentru fotosinteză și nu pot trăi cu oxigen. Ei înflorește în mediile de apă bogate în apă și uneori formează o culoare verzui sau maro în habitatele lor.