אילו טרנספורמציות אנרגיה מתרחשות במהלך הפוטוסינתזה?

פוטוסינתזה היא תהליך הפיכת אור השמש לאנרגיה כימית על ידי אחסון בקשרי הגלוקוז או הסוכר. תהליך זה מתרחש בצמחים, חיידקים וכמה פרוטיסטים, או אצות לייצור סוכר כמזון. הכלורופיל הקיים בעלים של צמחים פוטוסינתטיים לוכד אנרגיה מאור השמש וממיר אותה לפחמימות. הפוטוסינתזה משתמשת בפחמן דו חמצני (CO2) ובמים כחומר גלם לייצור סוכר ושחרור חמצן כתוצר לוואי.

פוטוסינתזה מתרחשת בעיקר בעלים ובגבעולים. העלה האופייני כולל את האפידרמיס העליונה והתחתונה, צרורות כלי דם, מזופיל וסטומט, או נקבוביות צמח. האפידרמיס העליון והתחתון משמשים הגנה על העלה. הסטומטים הם נקבוביות באפידרמיס התחתון המשמשות כמעבר למעבר של CO2 ואוויר. חבילות כלי הדם מעבירות מים, מינרלים וחומרים מזינים סביב הצמח. המזופיל מכיל כלורופלסט בקרום התילקואידי שלו. זה המקום בו מתרחשת פוטוסינתזה.

את התגובה הכימית הכוללת תחת פוטוסינתזה ניתן לכתוב "6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2." התהליך מתרחש בשני שלבים. השלב הראשון הוא תגובת האור המשמש ליצירת מולקולות בעלות אנרגיה גבוהה. האנרגיה שנקטפה בתגובת האור מאוחסנת בתאים בצורה של חומר כימי הנקרא ATP, או אדנוזין טריפוספט. השלב השני של הפוטוסינתזה נקרא תגובת מחזור קלווין.

בחלק זה של התגובה, אנרגיה כימית המאוחסנת ב- ATP משמשת להפקת סוכר מ- CO2 באמצעות תגובות אנזימטיות, או אנזימים. בתחילה, CO2 מגיב עם תרכובת של חמש פחמן הנקראת, ריבולוז ביספוספט (RuBP), מזורזת על ידי אנזים קרבוקסילאז חמצן כדי לייצר תרכובת יציבה ושלושה פחמנים הנקראת פוספוגליצרט (PGA). אנרגיה שנלכדת ב- ATP ממירה PGA לגליצרלדהיד 3-פוספט (G3P) שהופך לתרכובות אורגניות אחרות.

פוטוסינתזה נקבעת מאוד על ידי גורמים כגון עוצמת אור, חומרי הזנה בקרקע, זמינות מים, טמפרטורה וריכוז פחמן דו חמצני באטמוספרה. ירידה בגובה המים מפחיתה את הלחות מהאדמה וסוגרת את הסטומטה. זה מגביל את התפשטות הפחמן הדו-חמצני ומשפיע על הפוטוסינתזה.