Фотосинтезата представлява биологичния процес, чрез който растенията превръщат светлинната енергия в захар, за да подхранват растителните клетки. Състои се от два етапа, един етап превръща светлинната енергия в захар, а след това клетъчното дишане превръща захарта в аденозин трифосфат, известен като АТФ, горивото за целия клетъчен живот. Преобразуването на неизползваема слънчева светлина прави растенията зелени.
Докато механизмите на фотосинтезата са сложни, общата реакция протича по следния начин: въглероден диоксид + слънчева светлина + вода> глюкоза (захар) + молекулярен кислород. Фотосинтезата се осъществява през няколко етапа, които се случват по време на два етапа: светлинна фаза и тъмна фаза.
Първи етап: Светлинни реакции
В светлинно-зависимия процес, който протича в граната, подредената мембранна структура в рамките на хлоропластите, директната енергия на светлината помага на растението да произвежда молекули, които носят енергия за използване в тъмната фаза на фотосинтеза. Растението използва светлинна енергия, за да генерира коензима никотинамид аденин динуклеотид фосфат или NADPH и ATP, молекулите, които носят енергия. Химичните връзки в тези съединения съхраняват енергията и се използват по време на тъмната фаза.
Втори етап: Тъмни реакции
Тъмната фаза, която протича в стромата и в тъмното, когато присъстват молекулите, носещи енергия, е известна още като цикъл на Калвин или С3 цикъл. Тъмната фаза използва АТФ и NADPH, генерирани в светлата фаза, за да образува С-С ковалентни връзки на въглехидрати от въглероден диоксид и вода, с химикала рибулозен бифосфат или RuBP, 5-С химикал, улавящ въглерода диоксид. Шест молекули въглероден диоксид влизат в цикъла, който от своя страна произвежда една молекула глюкоза или захар.
Как работи фотосинтезата
Ключов компонент, който задвижва фотосинтезата, е молекулата хлорофил. Хлорофилът е голяма молекула със специална структура, която му позволява да улавя светлинната енергия и да я преобразува високоенергийни електрони, които се използват по време на реакциите на двете фази, за да произведат в крайна сметка захарта или глюкоза.
При фотосинтетичните бактерии реакцията протича в клетъчната мембрана и в клетката, но извън ядрото. В растенията и фотосинтетичните протозои - протозоите са едноклетъчни организми, принадлежащи към еукариот домейн, същият домейн на живота, който включва растения, животни и гъби - фотосинтезата се извършва в рамките на хлоропласти. Хлоропластите са вид органели или мембранно свързани отделения, пригодени за специфични функции като създаване на енергия за растенията.
Хлоропласти - Еволюционна приказка
Докато днес хлоропластите съществуват в други клетки, като растителни клетки, те имат свои собствени ДНК и гени. Анализът на последователността на тези гени разкрива, че хлоропластите са еволюирали от независимо живеещи фотосинтетични организми, свързани с група бактерии, наречени цианобактерии.
Подобен процес се случи, когато предците на митохондриите, органелите в клетките, където се извършва окислително дишане, химичната противоположност на фотосинтезата. Според теорията за ендосимбиозата, теория, която наскоро получи тласък заради ново проучване, публикувано в списание Nature, и двете хлоропласти и митохондриите някога са живели като независими бактерии, но са били погълнати от предците на еукариотите, което в крайна сметка е довело до появата на растения и животни.