Taimed ja vetikad toimivad tänu oma hämmastavale fotosünteesivõimele maailma toidupangana. Fotosünteesi käigus koguvad päikesevalgust elusorganismid ja kasutatakse glükoosi ning muude energiarikaste süsinikupõhiste ühendite tootmiseks.
Teadlased peavad protsessi kolme etappi intrigeerivaks ja Bioenergia ja fotosünteesi keskus Arizona osariigi ülikoolis väidab isegi fotosünteesi tähtsust teiste bioloogiliste protsesside suhtes.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Energiavahetuse protsess fotosünteesis on väljendatud 6H-na2O + 6CO2 + valgusenergia → C6H12O6 (glükoos: lihtne suhkur) + 6O2 (hapnik).
Mis on fotosüntees?
Fotosüntees on keeruline protsess, mille saab jagada kaheks või enamaks etapiks, näiteks valgusest sõltuvad ja valgusest sõltumatud reaktsioonid. Kolmeastmeline fotosünteesi mudel algab päikesevalguse imendumisest ja lõpeb glükoosi tootmisega.
Taimed, vetikad ja teatud bakterid klassifitseeritakse järgmiselt: autotroofid, mis tähendab, et nad suudavad fotosünteesi abil oma toitumisvajadusi rahuldada. Autotroofid asuvad
toiduahel sest nad toodavad toitu kõigile teistele elusorganismidele. Näiteks söövad taimi karjatajad, kes võivad lõpuks olla kiskjate ja lagundajate toiduallikad.Toit pole ainus fotosünteesi panus. Salvestatud energia sisse fossiilkütused puitu kasutatakse kodude, ettevõtete ja tööstuse kütmiseks. Teadlased uurivad fotosünteesi etappe, et saada lisateavet selle kohta, kuidas autotroofid kasutavad päikeseenergiat ja süsinikdioksiidi orgaaniliste ühendite tootmiseks. Uurimistulemused võivad viia uute taimekasvatusmeetodite ja saagikuse suurenemiseni.
Fotosünteesi protsess: 1. etapp: kiirgusenergia kogumine
Kui päikesekiir tabab rohelist leherohelist taime, pannakse fotosünteesi protsess liikuma.
Fotosünteesi esimene etapp toimub kloroplastid taimerakkudest. Kergeid footoneid neelab pigment nimega klorofüll, mida leidub rohkesti iga kloroplasti tülakoidmembraanis. Klorofüll tundub silmale roheline, kuna see ei neelata rohelisi laineid valgusspektril. See peegeldab neid hoopis, nii et seda värvi näete.
Taimed võtavad süsinikdioksiidi läbi nende stomata (koe mikroskoopilised avad) kasutamiseks fotosünteesis. Taimed läbivad ja täiendavad õhus ja ookeanis olevat hapnikku.
2. etapp: kiirgusenergia muundamine
Pärast päikesevalguse kiirgusenergia neeldumist muudab taim valgusenergia taime rakkude kütmiseks kasutatavaks keemilise energia vormiks.
Sisse valgusest sõltuvad reaktsioonid fotosünteesi protsessi teises etapis toimuvad elektronid erutuvad ja eralduvad veemolekulidest, jättes kõrvalproduktiks hapniku. Seejärel liiguvad veemolekuli vesiniku elektronid klorofülli molekuli reaktsioonikeskusesse.
Reaktsioonikeskuses liigub elektron mööda transpordiahelat, abiks on ensüüm ATP süntaas. Energia kaob, kui ergastatud elektron langeb madalamale energiatasemele. Elektronide energia kantakse üle adenosiinitrifosfaat (ATP) ja redutseeritud nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat (NADPH), mida tavaliselt nimetatakse rakkude energiavaluutaks.
3. etapp: kiirgusenergia salvestamine
Fotosünteesiprotsessi viimane etapp on tuntud kui Calvin-Bensoni tsükkel, mille käigus taim kasutab ATP ja NADPH muundamiseks atmosfääri süsinikdioksiidi ja mullast saadud vett. Calvin-Bensoni tsükli moodustavad keemilised reaktsioonid toimuvad kloroplasti stroomas.
See fotosünteesi protsessi etapp on valgusest sõltumatu ja võib juhtuda isegi öösel.
ATP ja NADPH säilivusaeg on lühike ning taim peab need ümber töötama ja ladustama. ATP ja NADPH molekulidest saadav energia võimaldab rakul kasutada või "fikseerida" atmosfääri süsinikdioksiidi, mille tulemuseks on fotosünteesi kolmandas etapis suhkru, rasvhapete ja glütserooli tootmine. Energia, mida taim kohe ei vaja, salvestatakse hilisemaks kasutamiseks.