פוטוסינתזה היא התהליך שבו צמחים וחיידקים מסוימים משתמשים באנרגיית השמש כדי לייצר סוכר. תהליך זה ממיר אנרגיית אור לאנרגיה כימית, הנאגרת בסוכרים. תהליך זה חשוב משתי סיבות. ראשית, הפוטוסינתזה מספקת את האנרגיה שמשמשת את כל האורגניזמים האחרים כדי לשרוד. שנית, פוטוסינתזה מוציאה פחמן דו חמצני מהאטמוספירה ומחליפה אותו בחמצן שמקיים חיים. התהליך כולל שלושה מגיבים בסיסיים ומייצר שלושה מוצרים מרכזיים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
המגיבים לפוטוסינתזה הם אנרגיית אור, מים, פחמן דו חמצני וכלורופיל, ואילו התוצרים הם גלוקוז (סוכר), חמצן ומים.
מגיבים לפוטוסינתזה
התהליך הפוטוסינתטי דורש כמה מגיבים פשוטים. מים הם המגיב הנדרש הראשון. הצמח רוכש מים דרך מערכת השורשים שלו. המגיב הנדרש הבא הוא פחמן דו חמצני. הצמח סופג גז זה דרך העלים שלו. המגיב הנדרש הסופי הוא אנרגיית האור. הצמח סופג אנרגיה זו באמצעות פיגמנטים ירוקים, הנקראים כלורופיל. כלורופיל זה נמצא בכלורופלסטים של הצמח.
מוצרים של פוטוסינתזה
התהליך הפוטוסינתטי מייצר כמה מוצרים. המוצר הראשון, והסיבה העיקרית לתהליך, הוא סוכר פשוט. סוכר זה, הנקרא גלוקוז, הוא התוצאה הסופית של המרת אנרגיית השמש לאנרגיה כימית. הוא מייצג אנרגיה מאוחסנת שיכולה לשמש את הצמח או לצרוך אותה על ידי אורגניזמים אחרים. חמצן הוא גם תוצר של פוטוסינתזה. חמצן זה משתחרר לאטמוספירה דרך עלי הצמח. מים הם גם תוצר של פוטוסינתזה. מים אלה מיוצרים מאטומי החמצן במולקולות הפחמן הדו-חמצני. מולקולות החמצן המשתחררות לאטמוספירה מגיעות אך ורק ממולקולות המים המקוריות, ולא ממולקולות הפחמן הדו-חמצני.
תהליך תלוי-אור
פוטוסינתזה היא תהליך דו-שלבי. השלב הראשון נקרא תהליך תלוי אור, או תגובות אור, מכיוון שהוא דורש אור שמש. בשלב זה, אנרגית האור מומרת לאדנוזין טריפוספט (ATP) ו- NADPH. ה- ATP מייצג אנרגיה כימית מאוחסנת. מוצרים אלה של תגובת האור משמשים את הצמח לאחר מכן בשלב השני של תהליך הפוטוסינתזה.
תהליך עצמאי קל
השלב השני בתהליך הפוטוסינתזה הוא התהליך שאינו תלוי באור, או תגובות כהות. בשלב זה משתמשים ב- ATP וב- NADPH לשבירת קשרים כימיים וליצירת קשרים חדשים. הקשרים של מולקולות הפחמן הדו-חמצני נשברים; זה מאפשר לקשור את אטומי הפחמן לחלק ממולקולות המים כדי ליצור גלוקוז. אטומי החמצן מהפחמן הדו-חמצני נקשרים לאטומי מימן חופשיים; מליטה זו מייצרת מים. אטומי החמצן החופשיים ממולקולות המים המקוריות משתחררים לאטמוספרה.
התהליך הכללי
בתצוגה כולה, בתהליך הפוטוסינתטי משתמשים 12 מולקולות מים, שש פחמן דו חמצני מולקולות ואנרגיית אור לייצור מולקולת גלוקוז אחת, שש מולקולות מים ושישה חמצן מולקולות. ניתן לייצג זאת על ידי המשוואה הכימית הבאה:
12H_2O + 6CO_2 + \ text {energy energy} = C_6H_ {12} O_6 + 6H_2O + 6O_2
חשוב לזכור כי החמצן שנוצר נוצר ממולקולות המים המקוריות, ולא מפחמן דו חמצני. הבחנה זו הופכת להיות חשובה כאשר בוחנים פוטוסינתזה אנוקסידנית.
