Fotosintezė yra saulės šviesos pavertimo chemine energija procesas, sukaupiant ją gliukozės ar cukraus jungtyse. Šis procesas vyksta augaluose, bakterijose ir kai kuriuose protistuose, arba dumbliuose, kurie gamina cukrų kaip maistą. Fotosintetinių augalų lapuose esantis chlorofilas sulaiko saulės spindulių energiją ir paverčia ją angliavandeniais. Fotosintezės metu anglies dioksidas (CO2) ir vanduo naudojami kaip žaliava cukrui gaminti ir deguoniui kaip šalutiniam produktui išsiskirti.
Biologinė struktūra
Fotosintezė pirmiausia vyksta lapuose ir stiebuose. Tipiškas lapas apima viršutinį ir apatinį epidermį, kraujagyslių ryšulius, mezofilą ir stomatą arba augalų poras. Viršutinis ir apatinis epidermis yra lapo apsauga. Stomatai yra apatinio epidermio poros, veikiančios kaip CO2 ir oro praeinamoji eiga. Kraujagyslių ryšuliai aplink augalą judina vandenį, mineralus ir maistines medžiagas. Mesofilo tilakoidinėje membranoje yra chloroplastas. Čia vyksta fotosintezė.
Cheminės reakcijos atsiradimas
Bendrą fotosintezės cheminę reakciją galima parašyti „6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2“. Procesas vyksta dviem etapais. Pirmasis etapas yra šviesos reakcija, naudojama didelės energijos molekulėms formuoti. Šviesos reakcijoje surinkta energija ląstelėse kaupiama kaip cheminė medžiaga, vadinama ATP arba adenozino trifosfatu. Antrasis fotosintezės etapas vadinamas Kalvino ciklo reakcija.
Kalvino ciklo reakcija
Šioje reakcijos dalyje cheminė energija, saugoma ATP, naudojama cukrui iš CO2 gaminti fermentinių arba fermentinių reakcijų būdu. Iš pradžių CO2 reaguoja su penkių anglių junginiu, vadinamu ribulozės bisfosfatu (RuBP), kurį katalizuoja fermento karboksilazės oksigenazę, kad gautų stabilų trijų anglių junginį, vadinamą fosfogliceratu (PGA). ATP surinkta energija paverčia PGA į gliceraldehido 3-fosfatą (G3P), kuris paverčiamas kitais organiniais junginiais.
Faktoriai, ribojantys fotosintezę
Fotosintezę labai lemia tokie veiksniai kaip šviesos intensyvumas, dirvožemio maistinės medžiagos, vandens prieinamumas, temperatūra ir anglies dioksido koncentracija atmosferoje. Vandens lygio sumažėjimas sumažina dirvožemio drėgmę ir uždaro stomatus. Tai riboja anglies dioksido difuziją ir veikia fotosintezę.