Die Photosynthese, der Prozess, bei dem ein Organismus Lichtenergie und Kohlendioxid in Kohlenhydrate und Sauerstoff umwandelt, findet bei allen grünen Pflanzen sowie bei einigen Pilzen und einzelligen Organismen statt. Die meisten Schritte der Photosynthese finden in Pigmenten statt, die als Chlorophyll bezeichnet werden. Die Photosynthese nutzt die Energie der Sonne sowie Kohlendioxid und Wasser aus der Pflanzenumgebung, um Glukose zu produzieren.
Bei der Photosynthese entsteht auch Sauerstoff als Nebenprodukt. Fast der gesamte Luftsauerstoff ist das Ergebnis der Photosynthese von Phytoplankton im Ozean. Die Photosynthese besteht aus zwei Hauptstufen: den lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese und den lichtunabhängigen Reaktionen.
Herkunft des Chloroplasten
Der Chloroplast ist das Organell, in dem die Photosynthese in allen Pflanzen stattfindet. Es wird angenommen, dass Chloroplasten in den frühen Stadien des Lebens als eigene Einheit existierten. Sie wurden dann von größeren Zellen verschlungen und wurden zu dem, was wir als Organelle kennen. Dies wird als endosymbiotische Theorie bezeichnet.
Lesen Sie mehr über die Struktur und Funktion von Chloroplasten.
Zusammengefasste Schritte der Photosynthese
Die Schritte der Photosynthese lassen sich durch die folgende Gleichung zusammenfassen:
6 CO2 (Kohlendioxid) + 6 H2O (Wasser) + Energie = C6H12O6 (Glukose)+ 6 O2 (Sauerstoff).
Der Kohlenstoff aus Kohlendioxid verbindet sich mit Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser zu Glukose, wobei Sauerstoff und Wasser als Nebenprodukte entstehen. Der Prozess umfasst mehrere Zwischenstufen und erfordert die Ausführung verschiedener zellulärer Maschinen. Dies zeigt auch die allgemeine Reihenfolge der Photosynthese.
Beschaffung von Rohstoffen
Kohlendioxid muss aus der Atmosphäre in die Chloroplasten grüner Pflanzen gelangen, wo die Photosynthese stattfindet. Kohlendioxid und Wasser gelangen durch einfache Diffusion in Einzeller und Wasserpflanzen. Landpflanzen haben spezielle Strukturen, die als Stomata bezeichnet werden und als winzige Ventile arbeiten, um Gase in die Pflanze ein- und auszuströmen.
Wasser wird über die Wurzeln aus dem Boden in Landpflanzen transportiert und von Gefäßgeweben transportiert. Das Licht wird hauptsächlich von den Blättern von Pflanzen eingefangen, deren Form sich entwickelt hat, um Sonnenenergie mit maximaler Effizienz in der unterschiedlichen Umgebung jeder Art einzufangen.
Lichtabhängige Reaktionen der Photosynthese
Als nächstes in der Reihenfolge der Photosynthese sind die lichtabhängigen Reaktionen. Bei den lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. Licht treibt die Aufspaltung von Wassermolekülen in Wasserstoff, Sauerstoff und freie Elektronen an.
Die freien Elektronen werden verwendet, um Energieträgermoleküle wie Adenosintriphosphat, auch ATP genannt, und Nicotinamidadenindinukleotidphosphat, auch NADP genannt, aufzuladen. Es gibt mehrere molekulare Wege, auf denen Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird, einschließlich zyklischer Photophosphorylierung und nicht-zyklischer Photophosphorylierung.
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Lichtunabhängige Reaktion
Als nächstes in der Reihenfolge der Photosynthese sind die lichtunabhängigen Reaktionen. Bei diesen Reaktionen werden Produkte der Lichtreaktion zur Bildung von Kohlenhydraten verwendet. Kohlendioxid aus der Atmosphäre wird aufgefangen und mit dem Wasserstoffanteil des Wassers gebunden Moleküle werden während der Lichtreaktion gespalten, und ein Kohlenhydrat wird durch einen Prozess namens Calvin. gebildet Zyklus. Dieser Teil der Photosynthese wird auch als Kohlenstofffixierung bezeichnet, ein wichtiger Faktor, um den atmosphärischen Kohlendioxidgehalt konstant zu halten.
Glukosetransport und -lagerung
Glukose ist wasserlöslich und löst sich in den inneren Flüssigkeiten der Pflanze auf. Glukose wird aus den Blättern entfernt und bei einfachen Pflanzen durch Diffusion an den Rest der Pflanze und bei komplexeren Pflanzen durch Gefäßgewebe verteilt. Glukose kann dann sofort verwendet oder gelagert werden.
Pflanzen behalten etwas Sauerstoff in ihren Geweben für die spätere Verwendung, wenn sie gespeicherte Glukose durch einen chemischen Prozess ähnlich der Atmung von Tieren metabolisieren. Pflanzen müssen daher mehr Photosynthese betreiben als sie atmen. Überschüssiger Sauerstoff wird auf die gleiche Weise wie Kohlendioxid freigesetzt, durch einfache Diffusion oder durch die Spaltöffnungen der Pflanze.