Fotosinteza je postupak kojim biljke proizvode hranu koristeći ugljični dioksid, vodu i sunčevu svjetlost. Ugljični dioksid ulazi u biljku kroz male pore u lišću, zvane stomati. Voda putuje do lišća žilama u biljci nakon što je upije korijenje.
U procesu fotosinteze energija sunčeve svjetlosti koristi se za stvaranje glukoze iz CO2 i H2O. Ova glukoza daje hranu biljci. Budući da mnogi viši oblici života ovise i o biljkama koje jedu i o kisiku, ovaj proces je od vitalne važnosti za opstanak ekosustava.
Bilješka: Fotosinteza se također javlja kod algi i nekih vrsta bakterija. Fokus ovog posta je na fotosinteza u biljkama.
Mjesto fotosinteze
Fotosinteza se javlja u kloroplastima koji se nalaze u lišću i zelenim stabljikama biljaka. Jedan list ima desetke tisuća stanica od kojih svaka ima 40 do 50 kloroplasta.
Svaki je kloroplast podijeljen u mnoge odjeljke u obliku diska koji se nazivaju tilakoidi, a koji su okomito poredani poput hrpe palačinki. Svaka hrpa naziva se granum (množina je grana) koji je suspendiran u tekućini koja se naziva stroma. The
reakcije ovisne o svjetlu javljaju se u grani; reakcije neovisne o svjetlu odvijaju se u stromi kloroplasta.Dvije faze fotosinteze
Iako cijeli postupak može trajati manje od minute, proces fotosinteze zapravo je prilično složen.
Postoje dva koraka fotosinteze: svjetlosne reakcije (foto dio) i mračne reakcije koji su poznati i kao Calvinov ciklus (dio sinteze), a svaka od faza fotosinteze ima više koraka.
Svjetlosno ovisne reakcije
Prvi korak korištenja fotosinteze svjetlosna energija stvoriti molekule nosača energije koje će se koristiti u drugom procesu. Poznate kao svjetlosne reakcije, ove reakcije izravno koriste sunčevu energiju. Stotine molekula pigmenta nalaze se u fotocentrima u tilakoidna membrana i djeluju kao antene za upijanje svjetlosti i prijenos energije na molekulu klorofila.
Ovi fotosintetski pigmenti omogućuju biljkama da apsorbiraju sunčevu svjetlost koja je potrebna za pokretanje procesa. Svjetlost pobuđuje elektrone, uzrokujući više energetsko stanje. To rezultira pretvaranjem energije sa sunca u kemijsku energiju koja osigurava hrana za biljku.
Molekule klorofila u biljkama čine reakcijski centar koji prenosi visokoenergijske elektrone na akceptorske molekule, koji se zatim prenose kroz niz membranskih nosača. Ovi visokoenergetski elektroni prolaze između molekula i rezultiraju podjelom molekula vode na kisik, ione vodika i elektrone.
U ovom prvom koraku niz reakcija dovodi do pretvaranja sunčeve energije u kemijsku energiju i to u dvije odvojene fotosustava, elektroni se uzastopno prenose da bi stvorili adenozin trifosfat (ATP) i nikotin adenin dinukleotid fosfat (NADP+).
Neki od visokoenergijskih elektrona nastavljaju smanjivati NADP+ do NADPH. Proizvedeni kisik difundira se iz kloroplasta i kroz pore u listu izlazi u atmosferu. ATP i NADPH proizvedeni u ovoj prvoj fazi koriste se u sljedećem koraku gdje se stvara glukoza.
Svjetlost neovisne reakcije
Drugi postupak fotosinteze rezultira biosintezom ugljikohidrata iz CO2. U ovoj fazi neovisnoj o svjetlu (prije poznata kao tamna), NADPH stvoren u prvom koraku daje vodik koji hoće tvore glukozu dok ATP nastao u reakcijama ovisno o svjetlu daje energiju potrebnu za njegovu sintezu.
Također poznat kao Calvinov ciklus, ova se faza odvija u stromi i rezultira proizvodnjom saharoza, koji će se zatim koristiti kao izvor hrane i energije za biljku. Nazvan po Melvinu Calvinu, ova faza koristi ATP i NADPH koji su stvoreni u prvoj fazi, zajedno s enzimom ribuloza bisfosfat karboksilazom koji se nalazi u kloroplastu.
Ovdje ribuloza služi kao katalizator, za "fiksiranje" molekula ugljika koje se zatim pretvaraju u ugljikohidrate koji biljci služe kao izvor energije.
