Koks yra galutinis fotosintezės produktas?

Žmonėms ir daugumai kitų gyvūnų išgyvenimui reikia tam tikrų dalykų. Deguonis yra vienas iš jų, o angliavandenių gliukozė yra kita. Jų laimei, augalai (ir tam tikros bakterijos bei dumbliai) gamina juos abu kaip sudėtingo proceso, vadinamo fotosinteze, rezultatą.

Su fotosintezės procesu susijusi formulė yra

6H₂O + 6CO₂ = C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Ši formulė sako, kad šešios vandens ir šešios anglies dioksido molekulės pagamins vieną gliukozės ir šešias deguonies molekules. Visas šis procesas praeina du skirtingus etapus, kol jis dar nėra baigtas. Pirmasis etapas yra nuo šviesos priklausomas procesas, o antrasis - nuo šviesos nepriklausomas procesas.

Vykstant nuo šviesos, chloroplastų (specialių organelių, naudojamų fotosintezei atlikti) elektronai sužadinami į aukštesnės energijos būseną, kai jie yra bombarduojami šviesa. Šie sužadinti elektronai sukelia daugybę reakcijų, kurios gamina adenozino trifosfatą (ATP) ir nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą (NADPH). Tada ATP ir NADPH naudojami anglies ryšiams sukurti nuo šviesos nepriklausomame procese. Vandens molekulės, esančios nuo šviesos priklausomame procese, yra padalintos. Jų deguonies molekulės išsiskiria į atmosferą.

Prisiminkime vandens molekulių skaidymąsi nuo šviesos priklausomame procese, kuris išskyrė deguonies molekules į atmosferą. Kadangi vanduo yra H₂0, vis dar yra vandenilio atomo. Šis vandenilio atomas naudojamas nuo šviesos nepriklausomame procese, kai augalai iš atmosferos paima anglies dioksidą. Anglies dioksidas ir vandenilis susijungia per procesą, vadinamą anglies fiksavimu, kuris sudaro nespecifinį angliavandenį.

Fotofosforilinimas yra procesas, kurio metu šviesos energija gamina NADPH. Specialūs augalo ląstelėse esantys pigmentai, žinomi kaip chlorofilas, leidžia šį procesą. Dvi pagrindinės chlorofilo rūšys yra chlorofilas A ir chlorofilas B. Paprasčiau tariant, chlorofile B esančių vandens molekulių elektronus sužadina šviesos buvimas. Chlorofilas B paima vieną iš šių sužadintų elektronų, padalijantį H₂O molekulė į H⁺ ir O^-2. O^-2 yra paverčiamas O₂ ir paleistas į atmosferą. Sužadintas elektronas yra prijungtas prie pirminio elektronų receptoriaus ir per kelias kompleksines reakcijas formuoja NADPH. NADPH yra energijos nešiklis, naudojamas anglies fiksavimui.

Augalai gamina gliukozę procese, vadinamame Kalvino ciklu. Anglies dioksidas, užfiksuotas nepriklausomame nuo šviesos procesui, yra apdorojamas šiame cikle. Kiekvienai šešioms užfiksuotoms ir į ciklą patekusioms anglies dioksido molekulėms gaminama viena gliukozės molekulė. Anglies dvideginį sulaikanti cheminė medžiaga, skirta naudoti Kalvino cikle, yra ribuliozės bifosfatas.