Photosynthese ist der Prozess, bei dem Pflanzen und einige Bakterien Sonnenenergie nutzen, um Zucker zu produzieren. Dieser Prozess wandelt Lichtenergie in chemische Energie um, die in den Zuckern gespeichert ist. Dieser Vorgang ist aus zwei Gründen wichtig. Erstens liefert die Photosynthese die Energie, die von allen anderen Organismen zum Überleben benötigt wird. Zweitens entzieht die Photosynthese der Atmosphäre Kohlendioxid und ersetzt es durch lebenserhaltenden Sauerstoff. Das Verfahren umfasst drei Grundreaktanten und produziert drei Schlüsselprodukte.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Reaktanten für die Photosynthese sind Lichtenergie, Wasser, Kohlendioxid und Chlorophyll, während die Produkte Glucose (Zucker), Sauerstoff und Wasser sind.
Photosynthese-Reaktanten
Der Photosyntheseprozess erfordert mehrere einfache Reaktanten. Wasser ist der erste erforderliche Reaktionspartner. Die Pflanze nimmt Wasser über ihr Wurzelsystem auf. Der nächste erforderliche Reaktionspartner ist Kohlendioxid. Die Pflanze nimmt dieses Gas über ihre Blätter auf. Der letzte erforderliche Reaktant ist Lichtenergie. Diese Energie nimmt die Pflanze durch grüne Pigmente, das sogenannte Chlorophyll, auf. Dieses Chlorophyll befindet sich in den Chloroplasten der Pflanze.
Produkte der Photosynthese
Der photosynthetische Prozess produziert mehrere Produkte. Das erste Produkt und Hauptgrund für den Prozess ist Einfachzucker. Dieser Zucker, Glukose genannt, ist das Endergebnis der Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie. Es stellt gespeicherte Energie dar, die von der Pflanze verwendet oder von anderen Organismen verbraucht werden kann. Sauerstoff ist auch ein Produkt der Photosynthese. Dieser Sauerstoff wird durch die Blätter der Pflanze in die Atmosphäre abgegeben. Wasser ist auch ein Produkt der Photosynthese. Dieses Wasser wird aus den Sauerstoffatomen in den Kohlendioxidmolekülen hergestellt. Die in die Atmosphäre abgegebenen Sauerstoffmoleküle stammen ausschließlich von den ursprünglichen Wassermolekülen, nicht von den Kohlendioxidmolekülen.
Lichtabhängiger Prozess
Die Photosynthese ist ein zweistufiger Prozess. Die erste Stufe wird als lichtabhängiger Prozess oder als Lichtreaktion bezeichnet, da sie Sonnenlicht benötigt. Während dieser Phase wird Lichtenergie in Adenosintriphosphat (ATP) und NADPH umgewandelt. Das ATP steht für gespeicherte chemische Energie. Diese Produkte der Lichtreaktion werden dann von der Pflanze während der zweiten Stufe des Photosyntheseprozesses verwendet.
Lichtunabhängiger Prozess
Die zweite Stufe des Photosyntheseprozesses ist der lichtunabhängige Prozess oder Dunkelreaktionen. In dieser Phase werden ATP und NADPH verwendet, um chemische Bindungen aufzubrechen und neue zu bilden. Die Bindungen der Kohlendioxidmoleküle werden aufgebrochen; Dadurch können die Kohlenstoffatome an einige der Wassermoleküle gebunden werden, um Glucose zu bilden. Die Sauerstoffatome des Kohlendioxids sind an freie Wasserstoffatome gebunden; diese Bindung produziert Wasser. Die freien Sauerstoffatome der ursprünglichen Wassermoleküle werden an die Atmosphäre abgegeben.
Der Gesamtprozess
Als Ganzes betrachtet nutzt der Photosyntheseprozess 12 Wassermoleküle, sechs Kohlendioxid Moleküle und Lichtenergie, um ein Glukosemolekül, sechs Wassermoleküle und sechs Sauerstoff zu erzeugen Moleküle. Dies kann durch die folgende chemische Gleichung dargestellt werden:
12H_2O+6CO_2+\text{Lichtenergie}=C_6H_{12}O_6+6H_2O+6O_2
Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass der resultierende Sauerstoff aus den ursprünglichen Wassermolekülen hergestellt wird, nicht aus Kohlendioxid. Diese Unterscheidung wird wichtig, wenn man die anoxygene Photosynthese betrachtet.