თანმიმდევრობის ეტაპები ფოტოსინთეზში

ფოტოსინთეზი, პროცესი, რომლის დროსაც ორგანიზმი გარდაქმნის სინათლის ენერგიას და ნახშირორჟანგს ნახშირწყლებად და ჟანგბადად, ხდება ყველა მწვანე მცენარეში, ასევე ზოგიერთ სოკოში და ერთუჯრედიან ორგანიზმში. ფოტოსინთეზის საფეხურების უმრავლესობა ხდება პიგმენტებში, რომლებსაც ქლოროფილი ეწოდება. ფოტოსინთეზი იყენებს მზის ენერგიას, ისევე როგორც ნახშირორჟანგს და მცენარის გარემოდან წყალს, გლუკოზის წარმოებისთვის.

ფოტოსინთეზი ასევე წარმოქმნის ჟანგბადს, როგორც სუბპროდუქტი. თითქმის ყველა ატმოსფერული ჟანგბადი არის ფოტოსინთეზის შედეგი, რომელსაც ახორციელებს ფიტოპლანქტონი ოკეანეში. ფოტოსინთეზი შედგება ორი ძირითადი ეტაპისგან: ფოტოსინთეზის შუქზე დამოკიდებული რეაქციები და სინათლისგან დამოუკიდებელი რეაქციები.

ქლოროპლასტი არის ორგანელი, სადაც ხდება ფოტოსინთეზი ყველა მცენარეში. ითვლება, რომ სიცოცხლის ადრეულ ეტაპზე ქლოროპლასტები არსებობდნენ, როგორც საკუთარი პიროვნება. შემდეგ ისინი მოიცვა უფრო დიდმა უჯრედებმა და გახდა ის, რასაც ორგანელებად ვიცნობთ. ამას ენდოსიმბიოტიკის თეორია ეწოდება.
წაიკითხეთ მეტი ქლოროპლატის სტრუქტურისა და ფუნქციონირების შესახებ.

ფოტოსინთეზის საფეხურების შეჯამება შემდეგი განტოლებით:

6 CO2 (ნახშირორჟანგი) + 6 H2O (წყალი) + ენერგია = C6H12O6 (გლუკოზა) + 6 O2 (ჟანგბადი).

ნახშირორჟანგიდან წარმოქმნილი ნახშირბადი წყალბადთან და წყლის ჟანგბადთან ერთად ქმნის გლუკოზას, ხოლო ჟანგბადი და წყალი არის სუბპროდუქტები. პროცესი მოიცავს რამდენიმე შუალედურ ეტაპს და საჭიროა სხვადასხვა ფიჭური აპარატების ჩატარება. ეს ასევე გვიჩვენებს ფოტოსინთეზის ზოგად რიგს.

ნახშირორჟანგი ატმოსფეროდან უნდა გადავიდეს მწვანე მცენარეების ქლოროპლასტებში, სადაც ხდება ფოტოსინთეზი. ნახშირორჟანგი და წყალი შედიან ერთუჯრედიან ორგანიზმებსა და წყლის მცენარეებში მარტივი დიფუზიით. მიწის მცენარეებს აქვთ სპეციალიზებული სტრუქტურები, სახელწოდებით სტომატები, რომლებიც მუშაობენ როგორც პატარა ვენტილები, რათა გაზები შემოვიდეს მცენარეთა შიგნით და გარეთ.

წყალი ნიადაგიდან ფესვების საშუალებით გადადის მიწის მცენარეებში და ტრანსპორტირდება სისხლძარღვოვანი ქსოვილებით. სინათლე იპყრობს ძირითადად მცენარეთა ფოთლებს, რომელთა ფორმა განვითარდა და მზის ენერგია აიღო მაქსიმალური ეფექტურობით თითოეული სახეობის მკაფიო გარემოში.

ფოტოსინთეზის თანმიმდევრობით შემდეგია სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციები. ფოტოსინთეზის სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციების დროს სინათლის ენერგია გარდაიქმნება ქიმიურ ენერგიად. სინათლე აძლიერებს წყლის მოლეკულების წყალბადს, ჟანგბადს და თავისუფალ ელექტრონებს.

უფასო ელექტრონები გამოიყენება ენერგიის გადამზიდავი მოლეკულების დასატენად, როგორიცაა ადენოზინის ტრიფოსფატი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ATP და ნიკოტინამიდი ადენინი დინუკლეოტიდის ფოსფატი, რომელსაც ასევე უწოდებენ NADP. რამდენიმე მოლეკულური გზა არსებობს, რომლითაც მსუბუქი ენერგია ქიმიურ ენერგიად გარდაიქმნება, მათ შორის ციკლური ფოტოფოსფორილაცია და არაციკლური ფოტოფოსფორილაცია.
წაიკითხეთ მეტი სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციების შესახებ.

ფოტოსინთეზის თანმიმდევრობით შემდეგია სინათლის დამოუკიდებელი რეაქციები. ამ რეაქციების დროს, მსუბუქი რეაქციის პროდუქტებს იყენებენ ნახშირწყლების წარმოსაქმნელად. ნახშირორჟანგი ატმოსფეროდან იკავებს და უკავშირდება წყლის წყალბადის კომპონენტს მსუბუქი რეაქციის დროს მოლეკულები იყოფა და ნახშირწყლები წარმოიქმნება პროცესით, რომელსაც უწოდებენ კალვინს ციკლი ფოტოსინთეზის ეს ნაწილი ასევე ცნობილია როგორც ნახშირბადის ფიქსაცია, რაც მნიშვნელოვანი ფაქტორია ატმოსფერული ნახშირორჟანგის დონის სტაბილურად შენარჩუნებისათვის.

გლუკოზა წყალში ხსნადია და იხსნება მცენარის შიდა სითხეებში. გლუკოზა გადაადგილდება ფოთლებიდან და ნაწილდება მცენარეთა დანარჩენ ნაწილში მარტივი მცენარეების დიფუზიის გზით და სისხლძარღვთა ქსოვილების მეშვეობით უფრო რთულ მცენარეებში. ამის შემდეგ გლუკოზის გამოყენება შეიძლება დაუყოვნებლივ ან ინახება.

მცენარეები ინარჩუნებენ გარკვეულ ჟანგბადს ქსოვილებში მოგვიანებით გამოსაყენებლად, როდესაც შენახული გლუკოზა მეტაბოლიზდება ცხოველური სუნთქვის მსგავსი ქიმიური პროცესით. ამიტომ მცენარეებმა უფრო მეტად უნდა მოახდინონ ფოტოსინთეზია, ვიდრე სუნთქვა აქვთ. ზედმეტი ჟანგბადი გამოიყოფა ნახშირორჟანგის მიღების მსგავსად, მარტივი დიფუზიით ან მცენარის სტომატოზებით.