Risposta 1:
Durante la fotosintesi, una pianta è in grado di convertire l’energia solare in una forma chimica. Lo fa catturando la luce proveniente dal sole e, attraverso una serie di reazioni, usando la sua energia per costruire una molecola di zucchero chiamata glucosio.
Il glucosio è fatto di sei atomi di carbonio, sei di ossigeno e dodici di idrogeno. Quando la pianta produce la molecola di glucosio, ottiene gli atomi di carbonio e di ossigeno di cui ha bisogno dall’anidride carbonica, che prende dall’aria. L’anidride carbonica non contiene idrogeno, quindi la pianta deve usare un’altra fonte di idrogeno. La fonte che usa è l’acqua. C’è molta acqua sulla terra, e ogni molecola d’acqua è composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.
Per prendere l’idrogeno di cui ha bisogno per costruire molecole di glucosio, la pianta usa l’energia del sole per rompere la molecola d’acqua, prendendo elettroni e idrogeno da essa e rilasciando l’ossigeno nell’aria. Gli elettroni che prende sono messi in un sistema di trasporto di elettroni, dove sono usati per produrre molecole di energia chiamate ATP che sono usate per costruire la molecola di glucosio – il tutto reso possibile dall’energia del sole.
Così, durante la fotosintesi una pianta consuma acqua, anidride carbonica ed energia luminosa, e produce glucosio e ossigeno. Il glucosio è importante perché è necessario per la respirazione cellulare. Durante la respirazione cellulare, l’energia chimica della molecola di glucosio è convertita in una forma che la pianta può usare per la crescita e la riproduzione. Nella prima fase della respirazione, chiamata glicolisi, la molecola di glucosio viene scissa in due molecole più piccole chiamate piruvato, e una piccola quantità di energia viene rilasciata sotto forma di ATP. Questa fase della respirazione non richiede ossigeno ed è quindi chiamata respirazione anaerobica. Nella seconda fase della respirazione, le molecole di piruvato vengono riorganizzate e combinate e riorganizzate di nuovo in un ciclo. Mentre le molecole vengono riorganizzate in questo ciclo, viene prodotta anidride carbonica, e gli elettroni vengono estratti e passati in un sistema di trasporto degli elettroni che, proprio come nella fotosintesi, genera molto ATP per la pianta da usare per la crescita e la riproduzione. Quest’ultima fase richiede ossigeno, e quindi è chiamata respirazione aerobica. Così, il risultato finale della respirazione cellulare è che la pianta consuma glucosio e ossigeno e produce anidride carbonica, acqua e molecole di energia ATP.
All’inizio, questo non sembra avere alcun senso! Se la pianta può usare l’energia del sole per produrre ATP, perché si prende tutto il disturbo di consumare l’ATP per produrre glucosio, solo per poter ottenere nuovamente ATP? Ci sono due ragioni per cui la pianta fa questo:
In primo luogo, oltre all’ATP, la pianta ha bisogno di materiali per crescere. Il glucosio è un importante blocco di costruzione che è necessario per produrre tutte le proteine, il DNA, le cellule, i tessuti, ecc. che sono importanti per la vita, la crescita e la riproduzione.
Secondo, un problema con il sole è che va via ogni notte, e durante l’inverno non è molto luminoso. La pianta ha bisogno di energia per tutto il tempo. Così, producendo glucosio, la pianta può immagazzinare questa molecola e poi usarla per produrre energia durante la notte e l’inverno, quando non c’è abbastanza sole per una buona fotosintesi.
È molto interessante come la fotosintesi e la respirazione cellulare si aiutano a vicenda. Durante la fotosintesi, la pianta ha bisogno di anidride carbonica e di acqua, entrambe rilasciate nell’aria durante la respirazione. E durante la respirazione, la pianta ha bisogno di ossigeno e glucosio, che sono entrambi prodotti attraverso la fotosintesi! Quindi, in un certo senso, i prodotti della fotosintesi sostengono la respirazione, e i prodotti della respirazione sostengono la fotosintesi, formando un ciclo.
Mentre le piante possono completare questo ciclo da sole, gli animali non possono, perché non sono capaci di fare la fotosintesi! Questo significa che gli animali devono sopravvivere solo attraverso la respirazione. Inoltre, dato che noi animali non possiamo produrre glucosio da soli, dobbiamo prenderlo da qualche altra parte, mangiando le piante. Noi produciamo l’anidride carbonica di cui le piante hanno bisogno, e loro producono l’ossigeno di cui noi abbiamo bisogno, e poi le mangiamo per ottenere il glucosio di cui abbiamo bisogno. Sembra che abbiamo bisogno delle piante molto più di quanto loro abbiano bisogno di noi!