Sekvensfaser i fotosyntese

Fotosyntese, den proces, hvorved en organisme omdanner lysenergi og kuldioxid til kulhydrater og ilt, forekommer i alle grønne planter såvel som nogle svampe og encellede organismer. De fleste trin i fotosyntese forekommer i pigmenter kaldet klorofyl. Fotosyntese bruger energien fra solen såvel som kuldioxid og vand fra plantens miljø til at producere glukose.

Fotosyntese producerer også ilt som et biprodukt. Næsten al atmosfærisk ilt er resultatet af fotosyntese udført af fytoplankton i havet. Fotosyntese består af to hovedfaser: de lysafhængige reaktioner af fotosyntese og de lysuafhængige reaktioner.

Kloroplasten er den organelle, hvor fotosyntese finder sted i alle planter. Det antages, at der i livets tidlige stadier eksisterede kloroplaster som deres egen enhed. De blev derefter opslugt af større celler og blev det, vi kender som en organel. Dette kaldes den endosymbiotiske teori.
Læs mere om kloroplastens struktur og funktion.

Trinene for fotosyntese kan opsummeres ved hjælp af følgende ligning:

6 CO2 (kuldioxid) + 6 H2O (vand) + Energi = C6H12O6 (glukose) + 6 O2 (ilt).

Kulstof fra kuldioxid kombineres med brint og ilt fra vand til dannelse af glukose, med ilt og vand som biprodukter. Processen involverer flere mellemfaser og kræver forskellige cellulære maskiner til at udføre. Dette viser også den generelle rækkefølge af fotosyntese.

Kuldioxid skal bevæge sig fra atmosfæren til kloroplaster fra grønne planter, hvor fotosyntese forekommer. Kuldioxid og vand kommer ind i encellede organismer og vandplanter ved simpel diffusion. Landplanter har specialiserede strukturer kaldet stomata, der fungerer som små ventiler for at tillade gasser ind og ud af planten.

Vand flyttes fra jorden til landplanter via rødderne og transporteres af karvæv. Lys fanges primært af planternes blade, hvis form har udviklet sig til at fange solenergi med maksimal effektivitet i de forskellige miljøer for hver art.

Næste i rækkefølgen af ​​fotosyntese er de lysafhængige reaktioner. Under de lysafhængige reaktioner af fotosyntese omdannes lysenergi til kemisk energi. Lys styrker opdelingen af ​​vandmolekyler i brint, ilt og frie elektroner.

De frie elektroner bruges til at oplade energibærermolekyler, såsom adenosintrifosfat, også kaldet ATP, og nicotinamid-adenindinukleotidphosphat, også kaldet NADP. Der er flere molekylære veje, hvormed lysenergi omdannes til kemisk energi, herunder cyklisk fotofosforylering og ikke-cyklisk fotofosforylering.
Læs mere om lysafhængige reaktioner.

Næste i rækkefølgen af ​​fotosyntese er de lysuafhængige reaktioner. Under disse reaktioner anvendes produkter fra lysreaktionen til at danne kulhydrater. Kuldioxid fra atmosfæren opsamles og bindes med vandkomponenten i vand molekyler splittes under lysreaktionen, og et kulhydrat dannes ved en proces kaldet Calvin Cyklus. Denne del af fotosyntese er også kendt som kulstoffiksering, en vigtig faktor for at holde atmosfæriske kuldioxidniveauer stabile.

Glukose er vandopløselig og opløses i plantens indre væsker. Glukose flyttes ud af bladene og distribueres til resten af ​​planten ved diffusion i enkle planter og gennem vaskulært væv i mere komplekse planter. Glukose kan derefter bruges med det samme eller opbevares.

Planter bevarer noget ilt i deres væv til senere brug, når de metaboliserer opbevaret glukose ved en kemisk proces svarende til dyreåndedræt. Planter skal derfor fotosyntese mere, end de responderer. Overskydende ilt frigives på samme måde, som kuldioxid optages, ved simpel diffusion eller gennem plantens stomata.