Fotosüntees on päikesevalguse keemiliseks energiaks muundamise protsess, hoides seda glükoosi või suhkru sidemetes. See protsess toimub taimedes, bakterites ja osades protistides või vetikates, et toota suhkrut toiduna. Fotosünteetiliste taimede lehtedes leiduv klorofüll haarab päikesevalgusest energiat ja muundab selle süsivesikuteks. Fotosünteesil kasutatakse toorainena süsinikdioksiidi (CO2) ja vett suhkru tootmiseks ja kõrvalsaadusena hapniku eraldamiseks.
Bioloogiline struktuur
Fotosüntees toimub peamiselt lehtedes ja vartes. Tüüpiline leht sisaldab ülemist ja alumist epidermist, vaskulaarseid kimpusid, mesofülli ja stomaati või taimepoore. Ülemine ja alumine epidermis on lehe kaitseks. Stomaadid on madalama epidermise poorid, mis toimivad CO2 ja õhu läbipääsuna. Vaskulaarsed kimbud liigutavad taime ümber vett, mineraale ja toitaineid. Mesofüll sisaldab selle tilakoidmembraanis kloroplasti. See on koht, kus toimub fotosüntees.
Keemilise reaktsiooni toimumine
Fotosünteesi all oleva üldise keemilise reaktsiooni võib kirjutada järgmiselt: „6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2”. Protsess toimub kahes etapis. Esimene etapp on valguse reaktsioon, mida kasutatakse suure energiaga molekulide moodustamiseks. Kerges reaktsioonis kogutud energia salvestatakse rakkudesse kemikaali kujul, mida nimetatakse ATP-ks või adenosiinitrifosfaadiks. Fotosünteesi teist etappi nimetatakse Calvini tsüklireaktsiooniks.
Calvini tsükli reaktsioon
Reaktsiooni selles osas kasutatakse ATP-s salvestatud keemilist energiat, et toota ensümaatiliste või ensüümreaktsioonide abil suhkrut CO2-st. Esialgu reageerib CO2 viie süsinikuga ühendiga, mida nimetatakse ribuloosbisfosfaadiks (RuBP), ensüüm karboksülaas-oksügenaas, et saada stabiilne kolme süsinikuga ühend, mida nimetatakse fosfoglütseraadiks (PGA). ATP-sse kogutud energia muudab PGA glütseraldehüüd-3-fosfaadiks (G3P), mis muundatakse teisteks orgaanilisteks ühenditeks.
Fotosünteesi piiravad tegurid
Fotosünteesi määravad suuresti sellised tegurid nagu valguse intensiivsus, mulla toitained, vee kättesaadavus, temperatuur ja süsinikdioksiidi kontsentratsioon atmosfääris. Veetaseme langus vähendab mullast tulenevat niiskust ja sulgeb toomad. See piirab süsinikdioksiidi difusiooni ja mõjutab fotosünteesi.
