Fotosyntéza, proces, při kterém organismus přeměňuje světelnou energii a oxid uhličitý na sacharidy a kyslík, se vyskytuje u všech zelených rostlin iu některých hub a jednobuněčných organismů. Většina kroků fotosyntézy probíhá v pigmentech zvaných chlorofyl. Fotosyntéza využívá k produkci glukózy energii ze slunce, stejně jako oxid uhličitý a vodu z prostředí rostliny.
Fotosyntéza také produkuje kyslík jako vedlejší produkt. Téměř veškerý atmosférický kyslík je výsledkem fotosyntézy prováděné fytoplanktonem v oceánu. Fotosyntéza se skládá ze dvou hlavních fází: reakce fotosyntézy závislé na světle a reakce nezávislé na světle.
Původ chloroplastu
Chloroplast je organela, kde probíhá fotosyntéza ve všech rostlinách. Předpokládá se, že v počátečních fázích života existovaly chloroplasty jako jejich vlastní entita. Poté je pohltily větší buňky a staly se tím, co známe jako organely. Tomu se říká endosymbiotická teorie.
Přečtěte si více o struktuře a funkci chloroplastů.
Shrnuté kroky fotosyntézy
Kroky fotosyntézy lze shrnout do následující rovnice:
6 CO2 (oxid uhličitý) + 6 H2O (voda) + energie = C6H12O6 (glukóza) + 6 O2 (kyslík).
Uhlík z oxidu uhličitého se spojuje s vodíkem a kyslíkem z vody za vzniku glukózy, přičemž kyslík a voda jsou vedlejší produkty. Tento proces zahrnuje několik mezistupňů a jeho provedení vyžaduje různé buněčné mechanizmy. To také ukazuje obecné pořadí fotosyntézy.
Získávání surovin
Oxid uhličitý se musí pohybovat z atmosféry do chloroplastů zelených rostlin, kde dochází k fotosyntéze. Oxid uhličitý a voda vstupují do jednobuněčných organismů a vodních rostlin jednoduchou difúzí. Pozemní rostliny mají specializované struktury zvané průduchy, které fungují jako malé ventily, které umožňují plyny do a ven z rostliny.
Voda je přenášena z půdy do suchozemských rostlin kořeny a je transportována vaskulárními tkáněmi. Světlo je primárně zachyceno listy rostlin, jejichž tvar se vyvinul tak, aby zachytil sluneční energii s maximální účinností v odlišném prostředí každého druhu.
Reakce fotosyntézy závislé na světle
Další v pořadí fotosyntézy jsou reakce závislé na světle. Během reakcí fotosyntézy závislých na světle se světelná energie přeměňuje na chemickou energii. Světlo pohání štěpení molekul vody na vodík, kyslík a volné elektrony.
Volné elektrony se používají k nabíjení molekul nosiče energie, jako je adenosintrifosfát, nazývaný také ATP, a nikotinamidadeninindinukleotidfosfát, nazývaný také NADP. Existuje několik molekulárních drah, kterými se světelná energie přeměňuje na chemickou energii, včetně cyklické fotofosforylace a necyklické fotofosforylace.
Přečtěte si více o reakcích závislých na světle.
Reakce nezávislá na světle
Další v pořadí fotosyntézy jsou reakce nezávislé na světle. Během těchto reakcí se produkty světelné reakce používají k tvorbě sacharidů. Oxid uhličitý z atmosféry je zachycen a spojen s vodíkovou složkou vody molekuly se štěpily během světelné reakce a sacharid se tvoří procesem zvaným Calvin Cyklus. Tato část fotosyntézy je také známá jako fixace uhlíku, což je důležitý faktor pro udržování stabilní hladiny oxidu uhličitého v atmosféře.
Přeprava a skladování glukózy
Glukóza je rozpustná ve vodě a rozpouští se ve vnitřních tekutinách rostliny. Glukóza je přesunuta z listů a distribuována do zbytku rostliny difúzí v jednoduchých rostlinách a vaskulárními tkáněmi ve složitějších rostlinách. Glukózu lze poté okamžitě použít nebo uskladnit.
Rostliny zadržují ve svých tkáních kyslík pro pozdější použití při metabolizaci uložené glukózy chemickým procesem podobným dýchání zvířat. Rostliny proto musí fotosyntetizovat více, než dýchají. Přebytečný kyslík se uvolňuje stejným způsobem, jako je přijímán oxid uhličitý, jednoduchou difúzí nebo prostřednictvím průduchů rostliny.