Relația dintre fotosinteză și respirație

Viata plantelor este legata de circulatia sevei brute si a celei elaborate.Apa cu sarurile minerale sunt absorbite de catre radacinile plantei si circula prin planta sub forma de seva bruta.

Absorbtia apei si a sarurilor minerale are loc aproape exclusiv prin varful radacinilor, in zona perisorilor absorbanti. Ea se realizeaza printr-un mecanism pasiv si unul activ.

Mecanismul pasiv se datoreaza transpiratiei de la nivelul frunzelor. Aceasta creeaza o forta de suctiune ce se transmite de-a lungul vaselor lemnoase din nervurile frunzelor, din tulpina si radacina pana la perisorii absorbanti, care vor capta apa din sol.

Mecanismul activ functioneaza la plantele bine aprovizionate cu apa si in conditii fiziologice normale, cand in radacini se dezvolta o presiune pozitiva. Aceasta face ca apa sa fie absorbita de catre radacini si condusa prin tulpini pana la frunze.

Cea mai mare cantitate de apa absorbita de planta se datoreste insa fortei de suctiune. Cu cat transpiratia este mai intensa cu atat forta de suctiune a frunzelor este mai mare si implicit si cantitatea de apa absorbita.

Conducerea sevei brute in corpul plantelor se face atat prin celule, cat si prin vasele lemnoase. Ea se realizeaza in mai multe etape:

1. conducerea centripeta, pe orizontala, de la suprafata radacinii prin parenchimul cortical pana la vasele lemnoase;

2. transportul longitudinal prin vasele lemnoase, de la radacini, pana in varful tulpinii si al ramurilor, in frunze, flori si fructe;

3. conducerea centrifuga din nou pe orizontala prin parenchimul tulpinii, ramurilor,frunzelor, florilor si fructelor.

Fortele care contribuie la ascensiunea sevei brute in corpul plantelor sunt:presiunea radiculara si forta de suctiune.

Presiunea radiculara actioneaza mai ales primavara,inainte de aparitia frunzelor. Ea apare datorita concentratiei scazute a apei in vasele lemnoase ale radacinii.

Forta de suctiune depinde de intensitatea transpiratiei, care este strans legata de o serie de factori externi (temperatura aerului si a solului, umiditatea, vantul, lumina) si interni (densitatea si gradul de deschidere al stomatelor, suprafata totala a frunzelor, densitatea perisorilor absorbanti).

Cand apare un dezechilibru in aprovizionarea cu apa a unei plante, celulele pierd apa, tesuturile se inmoaie si planta se ofileste.

Fotosinteza

Fotosinteza este procesul de fixare a dioxidului de carbon din atmosfera de catre plantele verzi (cu clorofila) , in prezenta radiatiilor solare, cu eliminare de oxigen si formare de compusi organici (glucide, lipide, proteine) foarte variati. Desi apa participa in fotosinteza, ca si dioxidul de carbon, ea nu constituie, nici chiar cand este in cantitati redusa un factor limitant pentru toate speciile.

Principalele organisme fotosintetizante sunt plantele verzi superioare. Frunzei acestora, specializata in realizarea fotosintezei, ii sunt necesare urmatoarele conditii:

1. aprovizionarea cu apa, saruri minerale si dioxid de carbon;

2. existenta pigmentilor fotosintetizanti (clorofilieni) pentru captarea si conversia energiei solare in energie chimica, inglobata in substantele organice produse cu eliberarea in atmosfera a oxigenului

Frunza indeplineste aceste conditii,deoarece structura sa interna este perfect corelata cu functia sa specifica, datorita existentei:

1. parenchimului asimilator (mai ales tesutului palisadic bogat in cloroplaste) ;

2. tesuturilor conducatoare din fasciculele libero-lemnoase (nervuri) -canalele de circulatie a sevei plantei (bruta si elaborata) ,

3. celulele epidermice transformate in stomate, care controleaza schimburile de gaze in fotosinteza, respiratie, precum si reglarea intensitatii transpiratiei (eliminarea apei sub forma de vapori),

4. spatiile intercelulare din tesutul lacunar prin care are loc difuzia gazelor.

Conditia esentiala pentru realizarea fotosintezei este captarea energiei luminoase si conversia ei in energie chimica de catre pigmentii asimilatori din sistemul tilacoidal al cloroplastelor.

Numarul si forma cloroplastelor variaza. Astfel, la plantele verzi ele sunt numeroase, mici, sferice sau elipsoidale stationate mai ales, in celulele frunzelor. La protistele fotosintetizatoare, ele sunt mari si se numesc cromatofori.

Organismele autotrofe transforma unele combinatii anorganice, continand C, P, N, O, H, S in substante organice folosind surse exterioare de energie fizico-chimica simpla (energia solara in cazul plantelor verzi, energia degajata prin oxidarea unor substante anorganice in cazul unor bacterii).Organismele heterotrofe folosesc si ele energia degajata de oxidarea unor substante (organice, in acest caz), insa sintetizeaza compusii organici complecsi, specifici, pornind de la substante organice mai simple preexistente, indispensabile.

În ambele cazuri apar compusi biologici complecsi, puternic redusi si cu rezerve mai mari de energie si informatie structurala, ce le asigura bogate capacitate de interactie intense cu alte molecule.

Fotosinteza ofera un bun exemplu de cuplare a fluxurilor exterioare de energie (in cazul in speta fotoni, cuante de lumina) cu fluxurile chimice ale biosintezelor [1-8]; intr-o prima faza (luminoasa) energia solara este captata de pigmenti specifici, care activati se dezexcita prin reactii cuplate cu producerea factorilor de asimilatie (ATP, piridinnucleotide reduse); intr-o a doua faza, de intuneric, independenta de lumina, factorii de asimilatie prezenti transmit mai departe excitatia; energia transformata in forma chimica in faza anterioara este tansferata sistemelor ce realizeaza direct sinteza glucidelor: activate, structurile respective sunt apte sa fixeze CO2, sa-l reduca cu ajutorul NADPH si prin alte reactii simple (transferuri redox, hidratari dezhidratari ,condensari sau eliminari de fragmente), sa asambleze moleculele de hidrati de carbon, ulterior convertite in acizi grasi, aminoacizi si alti monomeri ai viitoarelor macromolecule[7-9].