A fotoszintézis az a folyamat, amelynek során a növények szén-dioxid, víz és napfény felhasználásával készítenek ételt. A szén-dioxid leveleiben kis pórusokon keresztül jut be a növénybe, úgynevezett sztómáknak. A víz a növény vénáin keresztül jut el a levelekhez, miután a gyökerek felszívják.
A fotoszintézis során a napfényből származó energiát felhasználják a CO glükózjának előállításához2 és H2O. Ez a glükóz táplálja a növényt. Mivel számos magasabb életforma függ a tápláléktól a növényektől és a lélegezni kívánt oxigéntől, ez a folyamat létfontosságú a az ökoszisztémák túlélése.
Jegyzet: A fotoszintézis algákban és bizonyos baktériumtípusokban is előfordul. A bejegyzés középpontjában az áll fotoszintézis növényekben.
A fotoszintézis helye
A fotoszintézis a növények leveleiben és zöld szárában található kloroplasztokban fordul elő. Egy levélben több tízezer sejt van, amelyek mindegyikének van 40-50 kloroplaszt.
Mindegyik kloroplaszt sok korong alakú, tilakoidnak nevezett rekeszre oszlik, amelyek függőlegesen vannak elrendezve, mint egy halom palacsinta. Minden halmot granumnak nevezünk (a többes szám a grana), amelyet a sztrómának nevezett folyadékban szuszpendálunk. A
fényfüggő reakciók a gránában fordulnak elő; a fénytől független reakciók a kloroplasztikák sztrómájában játszódnak le.A fotoszintézis két szakasza
Bár az egész folyamat kevesebb, mint egy percet igénybe vehet, a fotoszintézis folyamata valójában meglehetősen összetett.
A fotoszintézisnek két lépése van: a fényreakciók (a fotó rész) és a sötét reakciók amelyek más néven Calvin Cycle (a szintézis rész), és a fotoszintézis minden fázisának több lépése van.
Fényfüggő reakciók
A fotoszintézis első lépése fényenergia a második folyamatban felhasználandó energiahordozó molekulák létrehozására. A fényreakciókként ismert reakciók közvetlenül a nap energiáját használják fel. Több száz pigmentmolekula található a fotocentrumokban tilakoid membrán és antennaként működnek a fény elnyelésében és az energia átvitelében egy klorofill molekulába.
Ezek a fotoszintetikus pigmentek lehetővé teszik a növények számára, hogy felszívják a napfényt, amelyre a folyamat elindításához szükség van. A fény gerjeszti az elektronokat, magasabb energiaállapotot okozva. Ennek eredményeként a napból származó energia átalakul kémiai energiává, amely biztosítja táplálék a növény számára.
Klorofill molekulák a növényekben képeznek egy reakcióközpontot, amely nagy energiájú elektronokat visz át az akceptor molekulákhoz, amelyeket ezután membránhordozók sorozatán keresztül továbbítanak. Ezek a nagy energiájú elektronok áthaladnak a molekulák között, és a vízmolekulák oxigénre, hidrogénionokra és elektronokra osztódását eredményezik.
Ebben az első lépésben a reakciók sora a napenergiát kémiai energiává alakítja és két külön-külön fotorendszerek, az elektronokat egymás után átviszik adenozin-trifoszfát (ATP) és nikotin-adenin-dinukleotid előállítására foszfát (NADP+).
A nagy energiájú elektronok egy része tovább csökkenti a NADP-t+ a NADPH-hoz. A keletkező oxigén a kloroplasztból diffundál és a levél pórusain keresztül a légkörbe jut. Az ebben az első szakaszban előállított ATP és NADPH felhasználásra kerül a következő lépésben, ahol a glükóz létrejön.
Fénytől független reakciók
A második fotoszintézis folyamata szénhidrátok bioszintézisét eredményezi a CO-ból2. Ebben a fényfüggetlen (korábban sötétnek nevezett) fázisban az első lépésben létrehozott NADPH biztosítja a hidrogént, amely formálják a glükózt míg a fényfüggő reakciókban képződött ATP biztosítja a szintetizálásához szükséges energiát.
A Calvin-ciklus néven is ismert, ez a fázis a sztrómában játszódik le, és annak előállítását eredményezi szacharóz, amelyet azután a növény élelmiszer- és energiaforrásaként használnak fel. A Melvin Calvin névre keresztelt fázis az első fázisban létrehozott ATP-t és NADPH-t, valamint a kloroplasztban található ribulóz-biszfoszfát-karboxiláz enzimet használja.
Itt a ribulóz katalizátorként szolgál a szénmolekulák „rögzítésére”, amelyek aztán szénhidrátokká alakulnak át, amelyek a növény energiaforrásaként szolgálnak.
