Fotosüntees on protsess, mille käigus taimed valmistavad toitu süsinikdioksiidi, vee ja päikesevalguse abil. Süsinikdioksiid satub taime lehtede väikeste pooride kaudu, mida nimetatakse stomaatideks. Pärast juurte imendumist liigub vesi taime veenide kaudu lehtedeni.
Fotosünteesiprotsessis kasutatakse päikesevalguse energiat CO-st glükoosi loomiseks2 ja H2O. See glükoos annab taimele toitu. Kuna paljud kõrgemad eluvormid sõltuvad nii taimedest söömiseks kui ka hapnikust, mida hingata, on see protsess elutähtis ökosüsteemide ellujäämine.
Märge: Fotosüntees toimub ka vetikates ja teatud tüüpi bakterites. Selle postituse fookuses on fotosüntees taimedes.
Fotosünteesi asukoht
Fotosüntees toimub kloroplastides, mida leidub taimede lehtedes ja rohelistes vartes. Ühel lehel on kümneid tuhandeid rakke, millest kõigil on 40 kuni 50 kloroplast.
Iga kloroplast on jagatud paljudeks kettakujulisteks sektsioonideks, mida nimetatakse tülakoidideks ja mis paiknevad vertikaalselt nagu pannkoogivirn. Igat virna nimetatakse granumiks (mitmus on grana), mis on suspendeeritud stroomaks nimetatud vedelikus. The
Kaks fotosünteesi etappi
Ehkki kogu protsess võib võtta vähem kui ühe minuti, on fotosünteesiprotsess tegelikult üsna keeruline.
Fotosünteesil on kaks etappi: kerged reaktsioonid (fotoosa) ja tumedad reaktsioonid mida tuntakse ka kui Calvini tsükkel (sünteesiosa) ja fotosünteesi igal faasil on mitu etappi.
Valgusest sõltuvad reaktsioonid
Fotosünteesi esimene samm kasutab valgusenergia luua teises protsessis kasutatavad energiakandja molekulid. Need reaktsioonid, mida tuntakse valgusreaktsioonidena, kasutavad otseselt päikese energiat. Sajad pigmentmolekulid asuvad fotokeskustes tülakoidmembraan ja toimivad antennidena valguse neelamiseks ja energia ülekandmiseks klorofülli molekulile.
Need fotosünteetilised pigmendid võimaldavad taimedel päikesevalgust imada, mis on vajalik protsessi käivitamiseks. Valgus ergastab elektrone, põhjustades kõrgema energiaolukorra. Selle tulemuseks on päikese energia muundamine keemiliseks energiaks, mis annab toit taimele.
Klorofülli molekulid moodustavad taimedes reaktsioonikeskuse, mis kannab suure energiaga elektrone aktseptorimolekulidele, mis seejärel kantakse läbi membraanikandjate seeria. Need suure energiaga elektronid liiguvad molekulide vahel ja põhjustavad veemolekulide jagunemist hapnikuks, vesinikuioonideks ja elektronideks.
Selles esimeses etapis põhjustab rea reaktsioone päikeseenergia muundamine keemiliseks energiaks ja kaheks eraldi fotosüsteemid, elektronid viiakse järjestikku edasi, et luua adenosiinitrifosfaat (ATP) ja nikotiinadeniindinukleotiid fosfaat (NADP+).
Mõned suure energiaga elektronid vähendavad seejärel NADP-d+ NADPH-le. Toodetud hapnik hajutatakse kloroplastist välja ja pääseb lehe pooride kaudu atmosfääri. Selles esimeses etapis toodetud ATP ja NADPH kasutatakse järgmises etapis, kus luuakse glükoos.
Valgusest sõltumatud reaktsioonid
Teise fotosünteesiprotsessi tulemuseks on süsivesikute biosüntees CO-st2. Selles valgusest sõltumatus (varem tuntud kui pimedas) faasis annab esimeses etapis loodud NADPH vesiniku, mis moodustavad glükoosi samal ajal kui valgust sõltuvate reaktsioonide käigus tekkinud ATP annab selle sünteesimiseks vajaliku energia.
Tuntud ka kui Calvini tsükkel, toimub see faas stroomas ja selle tulemuseks on sahharoos, mida siis kasutatakse taime toidu- ja energiaallikana. Melvin Calvini nimeks saanud selles faasis kasutatakse esimeses faasis loodud ATP-d ja NADPH-d koos kloroplastist leitud ensüümiga ribuloosbisfosfaatkarboksülaas.
Siin toimib ribuloos katalüsaatorina, et fikseerida süsiniku molekulid, mis muundatakse seejärel süsivesikuteks, mis toimivad taime energiaallikana.