Fotosynteesi, prosessi, jolla organismi muuntaa valoenergian ja hiilidioksidin hiilihydraateiksi ja hapeksi, tapahtuu kaikissa vihreissä kasveissa sekä joissakin sienissä ja yksisoluisissa organismeissa. Suurin osa fotosynteesin vaiheista tapahtuu pigmenteissä, joita kutsutaan klorofylliksi. Fotosynteesi käyttää auringon energiaa, kasvin ympäristöstä peräisin olevaa hiilidioksidia ja vettä glukoosin tuottamiseen.
Fotosynteesi tuottaa myös happea sivutuotteena. Lähes kaikki ilmakehän happi on seurausta kasviplanktonin fotosynteesistä meressä. Fotosynteesi koostuu kahdesta päävaiheesta: fotosynteesin valosta riippuvista reaktioista ja valosta riippumattomista reaktioista.
Kloroplastin alkuperä
Kloroplasti on organelli, jossa fotosynteesi tapahtuu kaikissa kasveissa. Uskotaan, että elämän alkuvaiheessa kloroplastit olivat olemassa omana kokonaisuutena. Sitten suuremmat solut niittivät ne ja niistä tuli sellaisia, joita tunnemme organelleina. Tätä kutsutaan endosymbioottiseksi teoriaksi.
Lue lisää kloroplastin rakenteesta ja toiminnasta.
Yhteenveto fotosynteesin vaiheista
Fotosynteesin vaiheet voidaan tiivistää seuraavalla yhtälöllä:
6 CO2 (hiilidioksidi) + 6 H2O (vesi) + energia = C6H12O6 (glukoosi) + 6 O2 (happi).
Hiilidioksidin hiili yhdistyy vedyn ja veden hapen kanssa muodostamaan glukoosia, hapen ja veden kanssa sivutuotteina. Prosessiin kuuluu useita välivaiheita ja sen suorittaminen vaatii erilaisia solukoneita. Tämä osoittaa myös fotosynteesin yleisen järjestyksen.
Raaka-aineiden hankinta
Hiilidioksidin on siirryttävä ilmakehästä vihreiden kasvien kloroplasteihin, joissa tapahtuu fotosynteesi. Hiilidioksidi ja vesi pääsevät yksisoluisiin organismeihin ja vesikasveihin yksinkertaisen diffuusion avulla. Maakasveilla on erikoistuneita rakenteita, joita kutsutaan stomatoiksi, jotka toimivat pieninä venttiileinä päästäkseen kaasuja laitokseen ja sieltä pois.
Vesi siirretään maaperästä maakasveihin juurien kautta ja se kulkeutuu verisuonikudoksista. Valoa vangitsevat ensisijaisesti kasvien lehdet, joiden muoto on kehittynyt sieppaamaan aurinkoenergiaa mahdollisimman tehokkaasti kunkin lajin erillisessä ympäristössä.
Valosynteesin fotosynteesin reaktiot
Seuraava fotosynteesijärjestyksessä on valosta riippuvat reaktiot. Valosynteesin valosta riippuvien reaktioiden aikana valoenergia muuttuu kemialliseksi energiaksi. Valo hallitsee vesimolekyylien hajoamista vedyksi, hapeksi ja vapaiksi elektroneiksi.
Vapaita elektroneja käytetään varaamaan energian kantajamolekyylejä, kuten adenosiinitrifosfaattia, jota kutsutaan myös ATP: ksi, ja nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaattia, jota kutsutaan myös NADP: ksi. On olemassa useita molekyylireittejä, joilla valoenergia muunnetaan kemialliseksi energiaksi, mukaan lukien syklinen fotofosforylaatio ja ei-syklinen fotofosforylaatio.
Lue lisää valosta riippuvista reaktioista.
Valosta riippumaton reaktio
Seuraava fotosynteesijärjestyksessä on valosta riippumattomat reaktiot. Näiden reaktioiden aikana kevyen reaktion tuotteita käytetään hiilihydraattien muodostamiseen. Ilmakehän hiilidioksidi siepataan ja sidotaan veden vetykomponenttiin molekyylit hajoavat valoreaktion aikana ja hiilihydraatti muodostuu prosessilla, jota kutsutaan Calviniksi Sykli. Tämä fotosynteesin osa tunnetaan myös hiilen kiinnittymisenä, mikä on tärkeä tekijä pitämään ilmakehän hiilidioksiditasot vakaina.
Glukoosin kuljetus ja varastointi
Glukoosi on vesiliukoinen ja liukenee kasvin sisäisiin nesteisiin. Glukoosi siirretään ulos lehdistä ja jaetaan muualle kasviin diffuusiolla yksinkertaisissa kasveissa ja verisuonikudosten läpi monimutkaisemmissa kasveissa. Glukoosia voidaan sitten käyttää välittömästi tai varastoida.
Kasvit pidättävät jonkin verran happea kudoksissa myöhempää käyttöä varten metaboloidessaan varastoitua glukoosia kemiallisella prosessilla, joka on samanlainen kuin eläinten hengitys. Kasvien on siis fotosyntetisoitava enemmän kuin hengittävät. Hapen ylimäärä vapautuu samalla tavalla kuin hiilidioksidi otetaan sisään yksinkertaisen diffuusion avulla tai kasvien stomaten kautta.
