Fotosinteza, proces kojim organizam pretvara svjetlosnu energiju i ugljični dioksid u ugljikohidrate i kisik, javlja se u svim zelenim biljkama, kao i kod nekih gljiva i jednostaničnih organizama. Većina koraka fotosinteze odvija se u pigmentima zvanim klorofil. Fotosinteza koristi energiju sunca, kao i ugljični dioksid i vodu iz biljnog okoliša, za proizvodnju glukoze.
Fotosinteza također proizvodi kisik kao nusprodukt. Gotovo sav atmosferski kisik rezultat je fotosinteze koju vrši fitoplankton u oceanu. Fotosinteza se sastoji od dvije glavne faze: svjetlosno ovisne reakcije fotosinteze i svjetlosno neovisne reakcije.
Podrijetlo kloroplasta
Kloroplast je organela u kojoj se odvija fotosinteza u svim biljkama. Vjeruje se da su u ranim fazama života kloroplasti postojali kao vlastiti entitet. Tada su ih progutale veće stanice i postale ono što mi znamo kao organelu. To se naziva endosimbiotska teorija.
Pročitajte više o strukturi i funkciji kloroplasta.
Sažeti koraci fotosinteze
Koraci fotosinteze mogu se sažeti u sljedeću jednadžbu:
6 CO2 (ugljični dioksid) + 6 H2O (voda) + Energija = C6H12O6 (glukoza) + 602 (kisik).
Ugljik iz ugljičnog dioksida kombinira se s vodikom i kisikom iz vode stvarajući glukozu, s kisikom i vodom kao nusproizvodima. Proces uključuje nekoliko međufaza i za njegovo provođenje potrebni su različiti stanični strojevi. To također pokazuje opći redoslijed fotosinteze.
Nabava sirovina
Ugljični dioksid mora se iz atmosfere premjestiti u kloroplaste zelenih biljaka u kojima dolazi do fotosinteze. Ugljični dioksid i voda jednostavnom difuzijom ulaze u jednoćelijske organizme i vodene biljke. Kopnene biljke imaju specijalizirane strukture nazvane stomate koje rade kao sićušni ventili za propuštanje plinova u biljku i iz nje.
Voda se iz korijena iz tla prebacuje u kopnene biljke i transportira vaskularnim tkivima. Svjetlost zahvaćaju prvenstveno lišće biljaka, čiji je oblik evoluirao tako da hvata sunčevu energiju s maksimalnom učinkovitošću u različitom okolišu svake vrste.
Svjetlosno ovisne reakcije fotosinteze
Sljedeće po redu fotosinteze su reakcije ovisne o svjetlu. Tijekom svjetlosno ovisnih reakcija fotosinteze, svjetlosna se energija pretvara u kemijsku energiju. Svjetlost pokreće cijepanje molekula vode na vodik, kisik i slobodne elektrone.
Slobodni elektroni koriste se za punjenje molekula nosača energije kao što su adenozin trifosfat, koji se također naziva ATP, i nikotinamid adenin dinukleotid fosfat, također nazvan NADP. Postoji nekoliko molekularnih putova kojima se svjetlosna energija pretvara u kemijsku energiju, uključujući cikličku fotofosforilaciju i necikličnu fotofosforilaciju.
Pročitajte više o reakcijama ovisnim o svjetlu.
Svjetlost neovisna reakcija
Sljedeća po redu fotosinteze su svjetlosno neovisne reakcije. Tijekom tih reakcija proizvodi lagane reakcije koriste se za stvaranje ugljikohidrata. Ugljični dioksid iz atmosfere zahvaća se i veže s vodikovom komponentom vode molekule se cijepaju tijekom lagane reakcije, a ugljikohidrat nastaje postupkom nazvanim Calvin Ciklus. Ovaj dio fotosinteze poznat je i kao fiksacija ugljika, važan čimbenik u održavanju stabilne razine atmosferskog ugljičnog dioksida.
Prijevoz i skladištenje glukoze
Glukoza je topiva u vodi i otapa se u unutarnjim tekućinama biljke. Glukoza se premješta iz lišća i distribuira u ostatak biljke difuzijom u jednostavnim biljkama i kroz krvožilna tkiva u složenijim biljkama. Tada se glukoza može odmah upotrijebiti ili čuvati.
Biljke zadržavaju malo kisika u svojim tkivima za kasniju uporabu kada metaboliziraju uskladištenu glukozu kemijskim postupkom sličnim disanju životinja. Biljke zato moraju fotosintezirati više nego što odmašuju. Višak kisika oslobađa se na isti način na koji se unosi ugljični dioksid, jednostavnom difuzijom ili kroz stoma biljke.