Fotosynteesi on prosessi, jolla auringonvalo muutetaan kemialliseksi energiaksi varastoimalla se glukoosin tai sokerin sidoksiin. Tämä prosessi tapahtuu kasveissa, bakteereissa ja joissakin protisteissa tai levissä sokerin tuottamiseksi ruokana. Fotosynteettisten kasvien lehdissä oleva klorofylli sieppaa auringonvalon energian ja muuntaa sen hiilihydraateiksi. Fotosynteesi käyttää hiilidioksidia (CO2) ja vettä raaka-aineena sokerin tuottamiseksi ja hapen vapauttamiseksi sivutuotteena.
Biologinen rakenne
Fotosynteesi tapahtuu pääasiassa lehdissä ja varrissa. Tyypillinen lehti sisältää ylemmän ja alemman epidermiksen, verisuonteniput, mesofyllin ja stomaatin tai kasvihuokoset. Ylempi ja alempi iho suojaavat lehtiä. Stomaatit ovat alemman ihoalueen huokosia, jotka toimivat CO2: n ja ilman kulkuväylänä. Vaskulaariset niput siirtävät vettä, mineraaleja ja ravinteita kasvin ympärille. Mesofylli sisältää kloroplastia tylakoidikalvossaan. Tässä tapahtuu fotosynteesi.
Kemiallisen reaktion esiintyminen
Fotosynteesin alla oleva kemiallinen reaktio voidaan kirjoittaa seuraavasti: "6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2". Prosessi tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe on valoreaktio, jota käytetään suurenergisten molekyylien muodostamiseen. Valoreaktiossa kerätty energia varastoidaan soluihin kemikaalin muodossa, jota kutsutaan nimellä ATP tai adenosiinitrifosfaatti. Fotosynteesin toista vaihetta kutsutaan Calvin Cycle Reactioniksi.
Calvin-syklin reaktio
Tässä reaktion osassa ATP: hen varastoitua kemiallista energiaa käytetään sokerin tuottamiseen CO2: sta entsymaattisten tai entsyymireaktioiden avulla. Aluksi CO2 reagoi viiden hiiliyhdisteen, nimeltään ribuloosibisfosfaatin (RuBP) kanssa, jota katalysoi entsyymikarboksylaasi-oksigenaasi tuottaa stabiili, kolmen hiilen yhdiste, jota kutsutaan fosfoglyseraattiksi (PGA). ATP: hen siepattu energia muuntaa PGA: n glyseraldehydi-3-fosfaatiksi (G3P), joka muuttuu muiksi orgaanisiksi yhdisteiksi.
Tekijät, jotka rajoittavat fotosynteesiä
Fotosynteesi määräytyy voimakkaasti tekijöiden, kuten valon voimakkuuden, maaperän ravinteiden, veden saatavuuden, lämpötilan ja hiilidioksidin pitoisuuden välillä ilmakehässä. Veden tason lasku vähentää maaperän kosteutta ja sulkee stomatat. Tämä rajoittaa hiilidioksidin leviämistä ja vaikuttaa fotosynteesiin.