Фотосинтезата е процес на трансформиране на слънчевата светлина в химическа енергия чрез съхраняването й в връзките на глюкозата или захарта. Този процес се случва в растения, бактерии и някои протести или водорасли, за да произвеждат захар като храна. Хлорофилът, присъстващ в листата на фотосинтетичните растения, улавя енергията от слънчевата светлина и я превръща във въглехидрати. Фотосинтезата използва въглероден диоксид (CO2) и вода като суровина за производство на захар и освобождаване на кислород като страничен продукт.
Биологична структура
Фотосинтезата се осъществява предимно в листата и стъблата. Типичният лист включва горния и долния епидермис, съдовите снопчета, мезофила и стомата или порите на растенията. Горният и долният епидермис служат като защита на листата. Стомати са порите в долния епидермис, които действат като проход за преминаване на CO2 и въздух. Съдовите снопове преместват вода, минерали и хранителни вещества около растението. Мезофилът съдържа хлоропласт в тилакоидната си мембрана. Това е мястото, където се случва фотосинтезата.
Поява на химическа реакция
Цялостната химическа реакция при фотосинтеза може да бъде записана като „6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2.“ Процесът протича на два етапа. Първият етап е реакцията на светлината, използвана за образуване на високоенергийни молекули. Енергията, събрана в светлинната реакция, се съхранява в клетките под формата на химикал, наречен АТФ, или аденозин трифосфат. Вторият етап на фотосинтезата се нарича Реакция на цикъла на Калвин.
Реакция на цикъла на Калвин
В тази част от реакцията химическата енергия, съхранявана в АТФ, се използва за производството на захар от CO2 чрез ензимни или ензимни реакции. Първоначално CO2 реагира с петвъглеродно съединение, наречено рибулозен бисфосфат (RuBP), катализирано от ензим карбоксилаза оксигеназа, за да се получи стабилно тривъглеродно съединение, наречено фосфоглицерат (PGA). Енергията, уловена в ATP, превръща PGA в глицералдехид 3-фосфат (G3P), който се превръща в други органични съединения.
Фактори, ограничаващи фотосинтезата
Фотосинтезата се определя силно от факторите като интензивност на светлината, хранителни вещества в почвата, наличие на вода, температура и концентрация на въглероден диоксид в атмосферата. Намаляването на нивото на водата намалява влагата от почвата и затваря устицата. Това ограничава дифузията на въглероден диоксид и влияе на фотосинтезата.