Cos'è la biosintesi vegetale?
La biosintesi delle piante è la raccolta di processi naturali che le piante subiscono per convertire elementi minerali inorganici come potassio e azoto nel suolo insieme a elementi in acqua e aria in sostanze nutritive, usando l'energia derivata inizialmente dalla luce solare. Questi processi sono suddivisi in tre categorie di base per le piante, tra cui fotosintesi, respirazione e sintesi chimica. Come gli animali e altri organismi viventi come i batteri, le piante si affidano allo scambio di ossigeno e anidride carbonica nell'atmosfera per sopravvivere. Sintetizzano e suddividono anche molti degli stessi composti nella biosintesi vegetale che gli animali fanno, tra cui aminoacidi, lipidi e carboidrati. La fotosintesi è un processo che prende l'energia dalla luce visibile in lunghezze d'onda specifiche e la memorizza nelle molecole di zuccheronelle piante attraverso l'uso di coloroplasti. I cloroplasti sono piccoli organelli all'interno di cellule vegetali che contengono clorofilla, un composto verde che dà alle piante il loro colore e viene usato nella sintesi di carboidrati come lo zucchero.
La biosintesi delle piante utilizza tre diversi tipi di pigmenti per massimizzare il suo assorbimento della luce. La clorofilla del pigmento a assorbe la luce più forte intorno alla lunghezza d'onda del nanometro 430, che è in gran parte di colore blu, e la clorofilla b assorbe la luce attorno a una lunghezza d'onda di nanometri 470 che è vera verde. Un altro pigmento prodotto da alcune piante è il carotenoide, che assorbe la luce nella gamma gialla a arancione dello spettro visibile da 500 lunghezze d'onda nanometriche o più.
La respirazione delle piante è anche una caratteristica chiave di come le piante funzionano per prendere l'anidride carbonica e rimuovere l'ossigeno come gas di scarto, ma non respirano questi gas dentro e fuori comegli animali lo fanno. Il processo di respirazione nella biosintesi vegetale prevede che le piante che consentono all'aria di diffondere nella loro struttura cellulare esterna, in cui questi gas combinati vengono quindi trasportati in acqua in membrane cellulari interne. L'energia per la respirazione deriva dal glucosio immagazzinato creato durante la fotosintesi. Le piante abbattono il glucosio per l'energia proprio come fanno gli animali e sono piuttosto efficienti con un guadagno di energia netto dal 22% al 38%. Questo è superiore a molte forme di moderne tecnologie umane come l'automobile, che è meno del 25% efficiente nel convertire la benzina in energia per il movimento.
Il processo di produzione di energia nella biosintesi delle piante si basa sulla stessa reazione chimica che tutti gli animali usano per generare energia. Le piante utilizzano molecole di adenosina trifosfato (ATP) sia per immagazzinare che rilasciare energia poiché l'ATP è sia costruito chimicamente che scomposto dai mitocondri nelle cellule vegetali. La differenza tra piante e animali in questo processo è che i prodotti di scarto oLa produzione di energia per le piante è anche glucosio, ossigeno e acqua, che sono tutti composti essenziali su cui gli animali si basano per la sopravvivenza.
Il metabolismo delle piante di altre sostanze chimiche può essere estremamente complesso e la scienza è complessamente coinvolta nello studio dei percorsi di biosintesi nelle piante a causa dei numerosi tipi di utili composti organici che le piante producono. Gli enzimi vegetali sono noti al momento del 2011 per sintetizzare oltre 200.000 diversi tipi di sostanze chimiche, molti dei quali possono essere raccolti per l'uso in prodotti alimentari e medicinali. La maggior parte dei composti commercialmente utili prodotti dalla biosintesi vegetale non possono ancora essere realizzati con mezzi artificiali in ambito di laboratorio, quindi le piante stesse devono essere coltivate per raccogliere le sostanze chimiche. La ricerca sulla biosintesi delle piante a partire dal 2011 si concentra sulla metodologia effettiva che una pianta usa per creare un composto e, una volta compreso a fondo, le colture cellulari della pianta possono essere coltivate in gran numero per produrre la sostanza chimica commercialmente.