Fotosintēze ir saules gaismas pārveidošanas process ķīmiskajā enerģijā, to uzglabājot glikozes vai cukura saitēs. Šis process notiek augos, baktērijās un dažos protistos vai aļģēs, lai ražotu cukuru kā pārtiku. Fotosintētisko augu lapās esošais hlorofils uztver saules gaismas enerģiju un pārvērš to ogļhidrātos. Fotosintēzē kā izejvielu izmanto oglekļa dioksīdu (CO2) un ūdeni, lai ražotu cukuru un atbrīvotu skābekli kā blakusproduktu.
Bioloģiskā struktūra
Fotosintēze galvenokārt notiek lapās un kātos. Tipiskā lapa ietver augšējo un apakšējo epidermu, asinsvadu saišķus, mezofilu un stomātu vai augu poras. Augšējā un apakšējā epiderma kalpo kā lapas aizsardzība. Stomāti ir apakšējās epidermas poras, kas darbojas kā CO2 un gaisa pārejas pāreja. Asinsvadu saišķi ap augu pārvieto ūdeni, minerālvielas un barības vielas. Mezofils savā tilakoīda membrānā satur hloroplastu. Šī ir vieta, kur notiek fotosintēze.
Ķīmiskās reakcijas rašanās
Kopējo ķīmisko reakciju fotosintēzes laikā var uzrakstīt kā “6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2”. Process notiek divos posmos. Pirmais posms ir gaismas reakcija, ko izmanto augstas enerģijas molekulu veidošanai. Gaismas reakcijā savāktā enerģija šūnās tiek uzglabāta ķīmiskas vielas veidā, ko sauc par ATP vai adenozīna trifosfātu. Otro fotosintēzes posmu sauc par Kalvina cikla reakciju.
Kalvina cikla reakcija
Šajā reakcijas daļā ķīmiskā enerģija, kas uzkrāta ATP, tiek izmantota cukura ražošanai no CO2, izmantojot fermentu vai fermentu reakcijas. Sākotnēji CO2 reaģē ar piecu oglekļa savienojumu, ko sauc par ribulozes bifosfātu (RuBP), ko katalizē fermenta karboksilāzes oksigenāzes, lai iegūtu stabilu trīs oglekļa savienojumu, ko sauc par fosfoglicerātu (PGA). ATP uztvertā enerģija pārveido PGA par gliceraldehīda 3-fosfātu (G3P), kas tiek pārveidots par citiem organiskiem savienojumiem.
Fotosintēzi ierobežojošie faktori
Fotosintēzi ļoti nosaka tādi faktori kā gaismas intensitāte, augsnes barības vielas, ūdens pieejamība, temperatūra un oglekļa dioksīda koncentrācija atmosfērā. Ūdens līmeņa pazemināšanās samazina mitrumu no augsnes un aizver stomātus. Tas ierobežo oglekļa dioksīda difūziju un ietekmē fotosintēzi.