Fotosyntese, prosessen der en organisme omdanner lysenergi og karbondioksid til karbohydrater og oksygen, forekommer i alle grønne planter, så vel som i noen sopp og encellede organismer. De fleste trinnene i fotosyntese forekommer i pigmenter som kalles klorofyll. Fotosyntese bruker energien fra solen, i tillegg til karbondioksid og vann fra plantens miljø, til å produsere glukose.
Fotosyntese produserer også oksygen som et biprodukt. Nesten alt atmosfærisk oksygen er resultatet av fotosyntese utført av fytoplankton i havet. Fotosyntese består av to hovedfaser: lysavhengige reaksjoner fra fotosyntese og lysuavhengige reaksjoner.
Opprinnelsen til kloroplasten
Kloroplasten er organellen der fotosyntese foregår i alle planter. Det antas at kloroplaster i deres tidlige stadier eksisterte som sin egen enhet. De ble deretter oppslukt av større celler og ble det vi kjenner som en organell. Dette kalles endosymbiotisk teori.
Les mer om strukturen og funksjonen til kloroplast.
Oppsummerte trinn for fotosyntese
Trinnene i fotosyntese kan oppsummeres med følgende ligning:
6 CO2 (karbondioksid) + 6 H2O (vann) + Energi = C6H12O6 (glukose) + 6 O2 (oksygen).
Kullet fra karbondioksid kombineres med hydrogen og oksygen fra vann for å danne glukose, med oksygen og vann som biprodukter. Prosessen involverer flere mellomtrinn og krever forskjellige mobilmaskiner å gjennomføre. Dette viser også den generelle rekkefølgen av fotosyntese.
Anskaffelse av råvarer
Karbondioksid må bevege seg fra atmosfæren til kloroplaster av grønne planter der fotosyntese forekommer. Karbondioksid og vann kommer inn i encellede organismer og vannplanter ved enkel diffusjon. Landplanter har spesialiserte strukturer kalt stomata som fungerer som små ventiler for å tillate gasser inn og ut av planten.
Vann flyttes fra jorda til landplanter via røttene og transporteres av karvev. Lys fanges først og fremst av bladene av planter, hvis form har utviklet seg til å fange solenergi med maksimal effektivitet i det forskjellige miljøet til hver art.
Lysavhengige reaksjoner fra fotosyntese
Neste i rekkefølgen av fotosyntese er de lysavhengige reaksjonene. Under lysavhengige reaksjoner av fotosyntese omdannes lysenergi til kjemisk energi. Lys driver spaltingen av vannmolekyler i hydrogen, oksygen og frie elektroner.
De frie elektronene brukes til å lade energibærermolekyler som adenosintrifosfat, også kalt ATP, og nikotinamidadenindinukleotidfosfat, også kalt NADP. Det er flere molekylære veier der lysenergi omdannes til kjemisk energi, inkludert syklisk fotofosforylering og ikke-syklisk fotofosforylering.
Les mer om lysavhengige reaksjoner.
Lett uavhengig reaksjon
Neste i rekkefølgen av fotosyntese er de lysuavhengige reaksjonene. Under disse reaksjonene brukes produkter fra lysreaksjonen til å danne karbohydrater. Karbondioksid fra atmosfæren fanges opp og bindes med hydrogenkomponenten i vann molekyler splittes under lysreaksjonen, og et karbohydrat dannes ved en prosess som kalles Calvin Syklus. Denne delen av fotosyntese er også kjent som karbonfiksering, en viktig faktor for å holde atmosfæriske karbondioksidnivåer jevne.
Glukosetransport og lagring
Glukose er vannløselig og oppløses i plantens indre væsker. Glukose flyttes ut av bladene og distribueres til resten av planten ved diffusjon i enkle planter og gjennom vaskulært vev i mer komplekse planter. Glukose kan deretter brukes umiddelbart eller lagres.
Planter beholder noe oksygen i vevet for senere bruk når de metaboliserer lagret glukose ved en kjemisk prosess som ligner på dyrens respirasjon. Planter må derfor fotosyntetisere mer enn de respirerer. Overskudd av oksygen frigjøres på samme måte som karbondioksid tas inn, ved enkel diffusjon eller gjennom plantens stomata.