Fotosintēze ir process, kurā augi un dažas baktērijas izmanto saules enerģiju cukura ražošanai. Šis process gaismas enerģiju pārveido par ķīmisko enerģiju, kas tiek uzkrāta cukuros. Šis process ir svarīgs divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, fotosintēze nodrošina enerģiju, ko visi pārējie organismi izmanto izdzīvošanai. Otrkārt, fotosintēze noņem atmosfērā oglekļa dioksīdu, aizstājot to ar dzīvību uzturošu skābekli. Šajā procesā tiek iesaistīti trīs pamata reaģenti un tiek ražoti trīs galvenie produkti.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Reaģenti fotosintēzei ir gaismas enerģija, ūdens, oglekļa dioksīds un hlorofils, savukārt produkti ir glikoze (cukurs), skābeklis un ūdens.
Fotosintēzes reaģenti
Fotosintēzes procesam nepieciešami vairāki vienkārši reaģenti. Pirmais nepieciešamais reaģents ir ūdens. Augs iegūst ūdeni caur sakņu sistēmu. Nākamais nepieciešamais reaģents ir oglekļa dioksīds. Augs absorbē šo gāzi caur lapām. Pēdējais nepieciešamais reaģents ir gaismas enerģija. Augs absorbē šo enerģiju caur zaļajiem pigmentiem, ko sauc par hlorofilu. Šis hlorofils atrodas auga hloroplastos.
Fotosintēzes produkti
Fotosintēzes procesā tiek ražoti vairāki produkti. Pirmais produkts un galvenais procesa cēlonis ir vienkāršs cukurs. Šis cukurs, ko sauc par glikozi, ir saules enerģijas pārveidošanas par ķīmisko enerģiju gala rezultāts. Tas attēlo uzkrāto enerģiju, ko augs var izmantot vai patērēt citi organismi. Skābeklis ir arī fotosintēzes produkts. Šis skābeklis atmosfērā tiek izvadīts caur auga lapām. Ūdens ir arī fotosintēzes produkts. Šis ūdens tiek iegūts no skābekļa atomiem oglekļa dioksīda molekulās. Skābekļa molekulas, kas nonāk atmosfērā, nāk tikai no sākotnējām ūdens molekulām, nevis no oglekļa dioksīda molekulām.
No gaismas atkarīgs process
Fotosintēze ir divpakāpju process. Pirmo posmu sauc par no gaismas atkarīgo procesu jeb gaismas reakcijām, jo tam nepieciešama saules gaisma. Šajā posmā gaismas enerģija tiek pārveidota par adenozīna trifosfātu (ATP) un NADPH. ATP apzīmē uzkrāto ķīmisko enerģiju. Šos gaismas reakcijas produktus augs pēc tam izmanto fotosintēzes procesa otrajā posmā.
No gaismas neatkarīgs process
Fotosintēzes procesa otrais posms ir no gaismas neatkarīgs process jeb tumšās reakcijas. Šajā posmā ATP un NADPH tiek izmantoti, lai nojauktu ķīmiskās saites un izveidotu jaunas. Oglekļa dioksīda molekulu saites ir sadalītas; tas ļauj oglekļa atomiem piesaistīties dažām ūdens molekulām, veidojot glikozi. Skābekļa atomi no oglekļa dioksīda ir saistīti ar brīvajiem ūdeņraža atomiem; šī savienošana rada ūdeni. Brīvie skābekļa atomi no sākotnējām ūdens molekulām tiek izvadīti atmosfērā.
Vispārējais process
Skatoties kopumā, fotosintēzes procesā tiek izmantotas 12 ūdens molekulas, sešas oglekļa dioksīds molekulas un gaismas enerģiju, lai iegūtu vienu glikozes molekulu, sešas ūdens molekulas un sešus skābekli molekulas. To var attēlot ar šādu ķīmisko vienādojumu:
12H_2O + 6CO_2 + \ text {light energy} = C_6H_ {12} O_6 + 6H_2O + 6O_2
Ir svarīgi atcerēties, ka iegūtais skābeklis tiek ražots no sākotnējām ūdens molekulām, nevis no oglekļa dioksīda. Šī atšķirība kļūst svarīga, apsverot anoksigenisko fotosintēzi.