Fotosynteesin vaiheet ja sijainti

Fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit valmistavat ruokaa hiilidioksidilla, vedellä ja auringonvalolla. Hiilidioksidi pääsee kasviin lehtien pienten huokosten kautta, joita kutsutaan stomatiksi. Vesi kulkee lehtiin kasvien suonien kautta juurien imeytymisen jälkeen.

Fotosynteesiprosessissa auringonvalon energiaa käytetään glukoosin tuottamiseen CO: sta₂ ja H₂O. Tämä glukoosi tarjoaa ravintoa kasville. Koska monet korkeammat elämänmuodot riippuvat sekä kasvien syötävyydestä että hapen hengittämisestä, tämä prosessi on elintärkeää ekosysteemien selviytyminen.

merkintä: Fotosynteesi esiintyy myös levissä ja tietyntyyppisissä bakteereissa. Tämän viestin painopiste on fotosynteesi kasveissa.

Fotosynteesi tapahtuu kloroplasteissa, joita löytyy kasvien lehdistä ja vihreistä varret. Yhdellä lehdellä on kymmeniä tuhansia soluja, joista jokaisella on 40-50 kloroplastia.

Jokainen kloroplasti on jaettu moniin kiekonmuotoisiin osastoihin, joita kutsutaan tylakoideiksi, jotka on järjestetty pystysuoraan kuin pino pannukakkuja. Jokaista pinoa kutsutaan granumiksi (monikko on grana), joka on suspendoitunut stroomaksi kutsuttuun nesteeseen.

Vaikka koko prosessi voi viedä alle minuutin, fotosynteesiprosessi on itse asiassa melko monimutkainen.

Fotosynteesissä on kaksi vaihetta: valoreaktiot (valokuvaosa) ja tummat reaktiot jotka tunnetaan myös nimellä Calvin-sykli (synteesiosa), ja kullakin fotosynteesin vaiheella on useita vaiheita.

Fotosynteesin ensimmäinen vaihe käyttää valoenergia luoda energiaa kantavia molekyylejä, joita käytetään toisessa prosessissa. Tunnetaan valoreaktioina, nämä reaktiot käyttävät suoraan auringon energiaa. Satoja pigmenttimolekyylejä on tylakoidikalvo ja toimivat antenneina absorboimaan valoa ja siirtämään energiaa klorofyllimolekyyliin.

Nämä fotosynteettiset pigmentit antavat kasvien imeä auringonvaloa, jota tarvitaan prosessin aloittamiseksi. Valo herättää elektroneja aiheuttaen korkeamman energiatilan. Tämä johtaa aurinkoenergian muuntumiseen tuottamaan kemiallista energiaa ruokaa kasville.

Klorofyllimolekyylit kasveissa muodostuu reaktiokeskus, joka siirtää suurenergiset elektronit akseptorimolekyyleihin, jotka sitten siirretään sarjan membraanikantajien läpi. Nämä suurenergiset elektronit kulkevat molekyylien välillä ja johtavat vesimolekyylien jakautumiseen happeksi, vetyioneiksi ja elektroneiksi.

Tässä ensimmäisessä vaiheessa joukko reaktioita saa aurinkoenergian muuttumaan kemialliseksi energiaksi ja kahdeksi erilliseksi fotosysteemit, elektronit siirretään peräkkäin adenosiinitrifosfaatin (ATP) ja nikotiinideniinidinukleotidin muodostamiseksi fosfaatti (NADP⁺).

Jotkut suurenergisistä elektroneista vähentävät sitten NADP: tä⁺ NADPH: lle. Tuotettu happi diffundoituu kloroplastista ja pääsee ilmakehään lehden huokosten kautta. Tässä ensimmäisessä vaiheessa tuotettuja ATP: tä ja NADPH: ta käytetään seuraavassa vaiheessa, jossa glukoosi syntyy.

Toinen fotosynteesiprosessi johtaa hiilihydraattien biosynteesiin CO: sta₂. Tässä valosta riippumattomassa (aiemmin pimeänä) vaiheessa ensimmäisessä vaiheessa luotu NADPH tarjoaa vetyä, joka muodostaa glukoosia kun taas valosta riippuvaisissa reaktioissa muodostunut ATP tarjoaa sen syntetisoimiseksi tarvittavan energian.

Tämä vaihe tunnetaan myös nimellä Calvin-sykli, ja tämä vaihe tapahtuu stromassa ja johtaa sen tuotantoon sakkaroosi, jota käytetään sitten ruoan ja energian lähteenä kasville. Nimetty Melvin Calvinille, tässä vaiheessa käytetään ensimmäisessä vaiheessa luotuja ATP: tä ja NADPH: ta yhdessä kloroplastista löydetyn ribuloosibisfosfaattikarboksylaasin entsyymin kanssa.

Täällä ribuloosi toimii katalysaattorina "kiinnittämään" hiilimolekyylit, jotka sitten muutetaan hiilihydraateiksi, jotka toimivat kasvin energialähteenä.