Fotosintēze ir process, kurā augi ražo pārtiku, izmantojot oglekļa dioksīdu, ūdeni un saules gaismu. Oglekļa dioksīds augā iekļūst caur mazām porām tā lapās, ko sauc par stomātiem. Pēc sakņu uzsūkšanās ūdens nonāk augu lapās caur vēnām.
Fotosintēzes procesā saules gaismas enerģija tiek izmantota glikozes veidošanai no CO2 un H2O. Šī glikoze nodrošina augu barību. Tā kā daudzas augstākas dzīvības formas ir atkarīgas gan no augiem, kurus ēst, gan no skābekļa, ko elpot, šis process ir vitāli svarīgs ekosistēmu izdzīvošana.
Piezīme: Fotosintēze notiek arī aļģēs un dažos baktēriju veidos. Šī amata uzmanības centrā ir fotosintēze augos.
Fotosintēzes vieta
Fotosintēze notiek hloroplastos, kas atrodami augu lapās un zaļajos stublājos. Vienai lapai ir desmitiem tūkstošu šūnu, no kurām katrai ir 40 līdz 50 hloroplastu.
Katrs hloroplasts ir sadalīts daudzos diska formas nodalījumos, kurus dēvē par tilakoīdiem, kas izvietoti vertikāli kā pankūku kaudze. Katru kaudzi sauc par granumu (daudzskaitlī ir grana), kas ir suspendēts šķidrumā, ko sauc par stromu. The
no gaismas atkarīgas reakcijas notiek granā; no gaismas neatkarīgās reakcijas notiek hloroplastu stromā.Divi fotosintēzes posmi
Lai gan viss process var aizņemt mazāk nekā minūti, fotosintēzes process faktiski ir diezgan sarežģīts.
Ir divi fotosintēzes posmi: gaismas reakcijas (foto daļa) un tumšas reakcijas kas ir pazīstami arī kā Kalvina cikls (sintēzes daļa), un katrai no fotosintēzes fāzēm ir vairāki posmi.
Gaismas atkarīgās reakcijas
Pirmais fotosintēzes posms tiek izmantots gaismas enerģija radīt enerģijas nesēju molekulas, kuras tiks izmantotas otrajā procesā. Pazīstamas kā gaismas reakcijas, šīs reakcijas tieši izmanto saules enerģiju. Simtiem pigmenta molekulu atrodas fotocentros tilakoīda membrāna un darbojas kā antenas, lai absorbētu gaismu un nodotu enerģiju hlorofila molekulai.
Šie fotosintētiskie pigmenti ļauj augiem absorbēt saules gaismu, kas nepieciešama procesa sākšanai. Gaisma uzbudina elektronus, izraisot augstāku enerģijas stāvokli. Tā rezultātā enerģija no saules tiek pārveidota par ķīmisko enerģiju, kas nodrošina barība augam.
Hlorofila molekulas augos veido reakcijas centru, kas pārnes augstas enerģijas elektronus akceptora molekulām, kuras pēc tam tiek pārnestas caur virkni membrānas nesēju. Šie augstas enerģijas elektroni iziet starp molekulām un rezultātā ūdens molekulas tiek sadalītas skābeklī, ūdeņraža jonos un elektronos.
Šajā pirmajā posmā virkne reakciju liek saules enerģiju pārvērst ķīmiskajā enerģijā un divās atsevišķās fotosistēmas, elektroni tiek secīgi pārvietoti, lai radītu adenozīna trifosfātu (ATP) un nikotīna adenīna dinukleotīdu fosfāts (NADP+).
Daži no augstas enerģijas elektroniem turpina samazināt NADP+ uz NADPH. Izgatavotais skābeklis tiek izkliedēts no hloroplasta un caur lapas porām izplūst atmosfērā. Šajā pirmajā posmā iegūtais ATP un NADPH tiek izmantots nākamajā posmā, kurā tiek radīta glikoze.
Gaismas neatkarīgas reakcijas
Otrā fotosintēzes procesa rezultātā rodas CO ogļhidrātu biosintēze2. Šajā no gaismas neatkarīgajā (agrāk dēvētajā par tumšo) fāzē pirmajā posmā izveidotais NADPH nodrošina ūdeņradi, kas veido glikozi savukārt ATP, kas veidojas no gaismas atkarīgās reakcijās, nodrošina enerģiju, kas nepieciešama tās sintezēšanai.
Šis posms, kas pazīstams arī kā Kalvina cikls, notiek stromā, un tā rezultātā rodas saharoze, kas pēc tam tiks izmantots kā augu pārtikas un enerģijas avots. Nosaukts Melvinam Kalvinam, šajā fāzē tiek izmantoti pirmajā fāzē izveidotie ATP un NADPH kopā ar fermentu ribulozes bifosfāta karboksilāzi, kas atrodas hloroplastā.
Šeit ribuloze kalpo kā katalizators, lai “fiksētu” oglekļa molekulas, kuras pēc tam pārvēršas par ogļhidrātiem, kas kalpo kā augu enerģijas avots.
