Die Photosynthese stellt den biologischen Prozess dar, bei dem Pflanzen Lichtenergie in Zucker umwandeln, um Pflanzenzellen zu befeuern. Bestehend aus zwei Stufen, eine Stufe wandelt die Lichtenergie in Zucker um, und dann wandelt die Zellatmung den Zucker in Adenosintriphosphat, bekannt als ATP, um, den Treibstoff für das gesamte Zellleben. Die Umwandlung von unbrauchbarem Sonnenlicht macht Pflanzen grün.
Während die Mechanismen der Photosynthese komplex sind, läuft die Gesamtreaktion wie folgt ab: Kohlendioxid + Sonnenlicht + Wasser > Glukose (Zucker) + molekularer Sauerstoff. Die Photosynthese findet in mehreren Schritten statt, die in zwei Phasen ablaufen: der hellen Phase und der dunklen Phase.
Stufe 1: Lichtreaktionen
Bei dem lichtabhängigen Prozess, der in der Grana, der gestapelten Membranstruktur innerhalb von Chloroplasten, abläuft, direkte Energie des Lichts hilft der Pflanze, Moleküle zu bilden, die Energie für die Nutzung in der dunklen Phase des Lichts tragen Photosynthese. Die Pflanze verwendet Lichtenergie, um das Co-Enzym Nicotinamid-Adenin-Dinukleotidphosphat oder NADPH und ATP zu erzeugen, die Moleküle, die Energie transportieren. Die chemischen Bindungen in diesen Verbindungen speichern die Energie und werden während der Dunkelphase genutzt.
Phase 2: Dunkle Reaktionen
Die Dunkelphase, die im Stroma und im Dunkeln stattfindet, wenn die energietragenden Moleküle vorhanden sind, wird auch als Calvin-Zyklus oder C. bezeichnet3 Zyklus. Die dunkle Phase verwendet das in der hellen Phase erzeugte ATP und NADPH, um kovalente C-C-Bindungen von Kohlenhydraten aus herzustellen Kohlendioxid und Wasser, mit der Chemikalie Ribulosebiphosphat oder RuBP, einer 5-C-Chemikalie, die den Kohlenstoff einfängt Dioxid. Sechs Moleküle Kohlendioxid treten in den Kreislauf ein, der wiederum ein Molekül Glukose oder Zucker produziert.
Wie die Photosynthese funktioniert
Eine Schlüsselkomponente, die die Photosynthese antreibt, ist das Molekül Chlorophyll. Chlorophyll ist ein großes Molekül mit einer speziellen Struktur, die es ihm ermöglicht, Lichtenergie einzufangen und in. umzuwandeln hochenergetische Elektronen, die während der Reaktionen der beiden Phasen verwendet werden, um schließlich den Zucker herzustellen oder Glucose.
Bei photosynthetischen Bakterien findet die Reaktion in der Zellmembran und innerhalb der Zelle statt, jedoch außerhalb des Zellkerns. In Pflanzen und photosynthetischen Protozoen -- Protozoen sind einzellige Organismen, die zu den Eukaryoten gehören Domäne, die gleiche Domäne des Lebens, die Pflanzen, Tiere und Pilze umfasst – die Photosynthese findet innerhalb statt Chloroplasten. Chloroplasten sind eine Art von Organellen oder membrangebundenen Kompartimenten, die für bestimmte Funktionen wie die Energieerzeugung für Pflanzen angepasst sind.
Chloroplasten – Eine evolutionäre Geschichte
Während Chloroplasten heute in anderen Zellen, wie Pflanzenzellen, existieren, haben sie ihre eigene DNA und Gene. Die Analyse der Sequenz dieser Gene hat gezeigt, dass sich Chloroplasten aus unabhängig lebenden photosynthetischen Organismen entwickelt haben, die mit einer Gruppe von Bakterien namens Cyanobakterien verwandt sind.
Ein ähnlicher Prozess trat bei den Vorfahren der Mitochondrien auf, den Organellen innerhalb von Zellen, in denen die oxidative Atmung, das chemische Gegenteil der Photosynthese, stattfindet. Nach der Theorie der Endosymbiose, eine Theorie, die kürzlich durch eine neue Studie in der Zeitschrift Nature Auftrieb erhielt, sind beide Chloroplasten und Mitochondrien lebten einst als unabhängige Bakterien, wurden aber von den Vorfahren der Eukaryoten verschlungen, was letztendlich zur Entstehung von Pflanzen und führte Tiere.