Fotosintēze, process, kurā organisms gaismas enerģiju un oglekļa dioksīdu pārvērš ogļhidrātos un skābeklī, notiek visos zaļajos augos, kā arī dažās sēnēs un vienšūnu organismos. Lielākā daļa fotosintēzes posmu notiek pigmentos, ko sauc par hlorofilu. Fotosintēzē glikozes ražošanai tiek izmantota saules enerģija, kā arī oglekļa dioksīds un ūdens no auga vides.
Fotosintēze rada arī skābekli kā blakusproduktu. Gandrīz viss atmosfēras skābeklis ir fotosintēzes rezultāts, ko fitoplanktons veic okeānā. Fotosintēze sastāv no diviem galvenajiem posmiem: no gaismas atkarīgās fotosintēzes reakcijas un no gaismas neatkarīgās reakcijas.
Hloroplasta izcelsme
Hloroplasts ir organelle, kurā fotosintēze notiek visos augos. Tiek uzskatīts, ka agrīnā dzīves posmā hloroplasti pastāvēja kā viņu pašu vienība. Tad viņus pārņēma lielākas šūnas un viņi kļuva par to, ko mēs zinām kā organelli. To sauc par endosimbiotisko teoriju.
Lasiet vairāk par hloroplasta struktūru un funkciju.
Apkopoti fotosintēzes posmi
Fotosintēzes darbības var apkopot ar šādu vienādojumu:
6 CO2 (oglekļa dioksīds) + 6 H2O (ūdens) + enerģija = C6H12O6 (glikoze) + 6 O2 (skābeklis).
Ogleklis no oglekļa dioksīda apvienojas ar ūdeņradi un skābekli no ūdens, veidojot glikozi, ar blakusproduktiem ir skābeklis un ūdens. Process ietver vairākus starpposmus, un tā veikšanai nepieciešama dažādu šūnu tehnika. Tas parāda arī vispārējo fotosintēzes kārtību.
Izejvielu iegāde
Oglekļa dioksīdam jāpārvietojas no atmosfēras uz zaļo augu hloroplastiem, kur notiek fotosintēze. Oglekļa dioksīds un ūdens vienkāršās difūzijas ceļā nonāk vienšūnu organismos un ūdens augos. Sauszemes augiem ir specializētas struktūras, ko sauc par stomātiem, kas darbojas kā niecīgi vārsti, lai iekārtā iekļūtu un izietu no tā gāzes.
Ūdens no augsnes zemes augos tiek pārvietots caur saknēm, un to transportē asinsvadu audi. Gaismu galvenokārt uztver augu lapas, kuru forma ir attīstījusies, lai uztvertu saules enerģiju ar maksimālu efektivitāti katras sugas atšķirīgajā vidē.
No gaismas atkarīgas fotosintēzes reakcijas
Nākamā fotosintēzes secībā ir no gaismas atkarīgās reakcijas. Fotosintēzes gaismas atkarīgo reakciju laikā gaismas enerģija tiek pārveidota par ķīmisko enerģiju. Gaisma nodrošina ūdens molekulu sadalīšanos ūdeņradī, skābeklī un brīvajos elektronos.
Brīvos elektronus izmanto enerģijas nesēju molekulu, piemēram, adenozīna trifosfāta, saukta arī par ATP, un nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfāta, saukta arī par NADP, uzlādēšanai. Ir vairāki molekulārie ceļi, pa kuriem gaismas enerģija tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā, ieskaitot ciklisko fotofosforilēšanu un neciklisko fotofosforilēšanu.
Lasiet vairāk par gaismas atkarīgām reakcijām.
Gaismas neatkarīga reakcija
Tālāk fotosintēzes secībā ir no gaismas neatkarīgas reakcijas. Šo reakciju laikā gaismas reakcijas produkti tiek izmantoti ogļhidrātu veidošanai. Oglekļa dioksīds no atmosfēras tiek uztverts un saistīts ar ūdens ūdeņraža komponentu gaismas reakcijas laikā molekulas sadalās, un ogļhidrāti rodas procesā, ko sauc par Kalvinu Cikls. Šī fotosintēzes daļa ir pazīstama arī kā oglekļa fiksācija, kas ir svarīgs faktors, lai uzturētu atmosfēras oglekļa dioksīda līmeni vienmērīgu.
Glikozes transportēšana un uzglabāšana
Glikoze ir ūdenī šķīstoša un izšķīst auga iekšējos šķidrumos. Glikoze tiek pārvietota no lapām un izplatīta pārējā augā, difūzijas ceļā vienkāršos augos un caur asinsvadu audiem sarežģītākos augos. Pēc tam glikozi var nekavējoties izmantot vai uzglabāt.
Augi uzglabā nedaudz skābekļa savos audos, lai tos vēlāk izmantotu, metabolizējot uzkrāto glikozi ar ķīmisku procesu, kas līdzīgs dzīvnieku elpošanai. Tāpēc augiem fotosintezēt vairāk nekā elpot. Skābekļa pārpalikums tiek izdalīts tāpat kā oglekļa dioksīds, vienkāršā difūzijā vai caur augu stomātiem.
