მცენარეები და წყალმცენარეები საოცარი ფოტოსინთეტიკური ძალების წყალობით მსოფლიოს საკვების ბანკის როლს ასრულებენ. ფოტოსინთეზის პროცესში მზის შუქს აგროვებენ ცოცხალი ორგანიზმები და იყენებენ გლუკოზის და ენერგიით მდიდარი სხვა ნახშირბადის შემცველი ნაერთების წარმოებას.
მეცნიერთა აზრით, პროცესის სამი ეტაპი დამაინტრიგებელია და ბიოენერგეტიკისა და ფოტოსინთეზის ცენტრი არიზონას სახელმწიფო უნივერსიტეტში კი ამტკიცებს ფოტოსინთეზის მნიშვნელობას სხვა ბიოლოგიურ პროცესებთან მიმართებაში.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
ენერგიის გაცვლის პროცესი ფოტოსინთეზში გამოხატულია 6H2O + 6CO2 + მსუბუქი ენერგია → C6ჰ12ო6 (გლუკოზა: უბრალო შაქარი) + 6 O2 (ჟანგბადი).
რა არის ფოტოსინთეზი?
ფოტოსინთეზი არის რთული პროცესი, რომელიც შეიძლება დაიყოს ორ ან მეტ ეტაპად, როგორიცაა სინათლეზე დამოკიდებული და სინათლისგან დამოუკიდებელი რეაქციები. ფოტოსინთეზის სამსაფეხურიანი მოდელი იწყება მზის შუქის შეწოვით და მთავრდება გლუკოზის წარმოებით.
მცენარეები, წყალმცენარეები და გარკვეული ბაქტერიები კლასიფიცირდება როგორც ავტოტროფები, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ თავიანთი კვების საჭიროებების დაკმაყოფილება ფოტოსინთეზის საშუალებით. Autotrophs არის ბოლოში
კვების ჯაჭვი რადგან ისინი აწარმოებენ საკვებს ყველა სხვა ცოცხალი ორგანიზმისთვის. მაგალითად, მცენარეებს საძოვრები ჭამენ, რომლებიც საბოლოოდ შეიძლება მტაცებლებისა და გახრწნის საკვების წყარო იყოს.საკვები არ არის მხოლოდ ფოტოსინთეზის წვლილი. შენახული ენერგია წიაღისეული ხოლო ხე გამოიყენება სახლების, ბიზნესის და ინდუსტრიების გასათბობად. მეცნიერები სწავლობენ ფოტოსინთეზის ეტაპებს, რომ მეტი შეიტყონ იმის შესახებ, თუ როგორ იყენებენ ავტოტროფები მზის ენერგიას და ნახშირორჟანგს ორგანული ნაერთების წარმოებისთვის. კვლევის შედეგებმა შეიძლება გამოიწვიოს მოსავლის წარმოების ახალი მეთოდები და მოსავლიანობის გაზრდა.
ფოტოსინთეზის პროცესი: ეტაპი 1: გამოსხივებული ენერგიის დალაგება
როდესაც მზის სხივი მოხვდება მწვანე, ფოთლოვან მცენარეში, ფოტოსინთეზის პროცესი ამოძრავდება.
ფოტოსინთეზის პირველი ეტაპი ხდება ქლოროპლასტები მცენარეული უჯრედების. მსუბუქი ფოტონები შეიწოვება პიგმენტმა, რომელსაც ქლოროფილი ეწოდება, რომელიც უხვადაა თითოეული ქლოროპლატის თილაკოიდულ მემბრანაში. ქლოროფილი თვალისთვის მწვანე ჩანს, რადგან ის შთანთქავს მწვანე ტალღებს სინათლის სპექტრზე. ეს ასახავს მათ ნაცვლად, ასე რომ, ეს არის ის ფერი, რომელსაც ხედავთ.
მცენარეები ნახშირორჟანგს იღებენ მათი საშუალებით სტომატები (მიკროსკოპული ღიობები ქსოვილში) ფოტოსინთეზში გამოსაყენებლად. მცენარეები იღებენ და ავსებენ ჟანგბადს ჰაერში და ოკეანეში.
ეტაპი 2: რადიაციული ენერგიის გარდაქმნა
მზის სხივიდან გამოსხივების ენერგიის შეწოვის შემდეგ, მცენარე გარდაქმნის სინათლის ენერგიას გამოსაყენებელ ქიმიურ ენერგიად მცენარის უჯრედების დასაწვავად.
შიგნით სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციები ხდება ფოტოსინთეზის პროცესის მეორე ეტაპზე, ელექტრონები მღელვარდებიან და წყდებიან მოლეკულებისგან, ტოვებენ ჟანგბადს, როგორც სუბპროდუქტს. წყლის მოლეკულის წყალბადის ელექტრონები შემდეგ გადადიან ქლოროფილის მოლეკულის რეაქციის ცენტრში.
რეაქციის ცენტრში ელექტრონი გადის სატრანსპორტო ჯაჭვის გასწვრივ, რომელსაც ეხმარება ფერმენტი ATP სინტაზა. ენერგია იკარგება, როდესაც აღგზნებული ელექტრონი ეცემა ენერგიის დონემდე დაბლა. ელექტრონებიდან ენერგია გადადის ადენოზინტრიფოსფატი (ATP) და შემცირდა ნიკოტინამიდი ადენინის დინუკლეოტიდის ფოსფატი (NADPH), რომელიც ჩვეულებრივ უჯრედების „ენერგეტიკულ ვალუტად“ მოიხსენიება.
ეტაპი 3: რადიაციული ენერგიის შენახვა
ფოტოსინთეზის პროცესის ბოლო ეტაპი ცნობილია, როგორც კალვინ-ბენსონის ციკლი, რომელშიც მცენარე იყენებს ატმოსფერულ ნახშირორჟანგს და წყალს ნიადაგიდან ATP და NADPH გარდაქმნისთვის. ქიმიური რეაქციები, რომლებიც ქმნიან კალვინ-ბენსონის ციკლს, ხდება ქლოროპლატის სტრომაში.
ფოტოსინთეზის პროცესის ეს ეტაპია სინათლისგან დამოუკიდებელი და შეიძლება მოხდეს ღამითაც კი.
ATP- ს და NADPH- ს აქვთ შენახვის მოკლე ვადა და მცენარე უნდა გადაკეთდეს და შეინახოს. ენერგია ATP და NADPH მოლეკულების საშუალებით უჯრედს საშუალებას აძლევს გამოიყენოს ან "დაასწოროს" ატმოსფერული ნახშირორჟანგი, რის შედეგადაც შაქარი, ცხიმოვანი მჟავა და გლიცერინი წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის მესამე ეტაპზე. ენერგია, რომელიც მცენარეს დაუყოვნებლად არ სჭირდება, ინახება მოგვიანებით გამოყენებისთვის.
