Fotosynteza to proces, w którym rośliny wytwarzają żywność przy użyciu dwutlenku węgla, wody i światła słonecznego. Dwutlenek węgla dostaje się do rośliny przez małe pory w liściach, zwane aparatami szparkowymi. Woda po wchłonięciu przez korzenie dociera do liści przez żyły w roślinie.
W procesie fotosyntezy energia ze światła słonecznego jest wykorzystywana do wytworzenia glukozy z CO2 i H2O. Ta glukoza zapewnia roślinie pożywienie. Ponieważ wiele wyższych form życia zależy zarówno od jedzenia roślin, jak i oddychania tlenem, proces ten jest niezbędny dla to przetrwanie ekosystemów.
Uwaga: Fotosynteza występuje również w algach i niektórych typach bakterii. Ten post koncentruje się na fotosynteza w roślinach.
Lokalizacja fotosyntezy
Fotosynteza zachodzi w chloroplastach znajdujących się w liściach i zielonych łodygach roślin. Jeden liść ma dziesiątki tysięcy komórek, z których każda ma 40 do 50 chloroplastów.
Każdy chloroplast jest podzielony na wiele przedziałów w kształcie dysku, zwanych tylakoidami, które są ułożone pionowo jak stos naleśników. Każdy stos nazywa się granum (liczba mnoga to grana), który jest zawieszony w płynie zwanym zrębem.
reakcje zależne od światła występują w granie; reakcje niezależne od światła zachodzą w zrębie chloroplastów.Dwa etapy fotosyntezy
Chociaż cały proces może zająć mniej niż minutę, proces fotosyntezy jest w rzeczywistości dość złożony.
Istnieją dwa etapy fotosyntezy: lekkie reakcje (część fotograficzna) i ciemne reakcje które są również znane jako Cykl Calvina (część syntezy), a każda z faz fotosyntezy ma wiele etapów.
Reakcje zależne od światła
Pierwszy etap zastosowania fotosyntezy energia świetlna aby stworzyć cząsteczki nośnika energii, które zostaną wykorzystane w drugim procesie. Reakcje te, znane jako reakcje świetlne, wykorzystują bezpośrednio energię słoneczną. Setki cząsteczek pigmentu są zawarte w fotocentrach w błona tylakoidowa i działają jak anteny do pochłaniania światła i przekazywania energii do cząsteczki chlorofilu.
Te pigmenty fotosyntetyczne umożliwiają roślinom pochłanianie światła słonecznego, które jest potrzebne do rozpoczęcia procesu. Światło wzbudza elektrony, powodując wyższy stan energetyczny. Powoduje to zamianę energii słonecznej na energię chemiczną, która zapewnia pokarm dla rośliny.
Cząsteczki chlorofilu w roślinach tworzą centrum reakcji, które przenosi elektrony o wysokiej energii do cząsteczek akceptorowych, które są następnie przenoszone przez szereg nośników błonowych. Te wysokoenergetyczne elektrony przechodzą między cząsteczkami i powodują podział cząsteczek wody na tlen, jony wodoru i elektrony.
W tym pierwszym etapie seria reakcji powoduje, że energia słoneczna jest przekształcana w energię chemiczną i w dwóch oddzielnych fotosystemy, elektrony są sekwencyjnie przenoszone, aby wygenerować trifosforan adenozyny (ATP) i dinukleotyd nikotynoadeninowy fosforan (NADP+).
Niektóre z elektronów o wysokiej energii następnie redukują NADP+ do NADPH. Wytworzony tlen jest dyfundowany z chloroplastu i uchodzi do atmosfery przez pory w liściu. ATP i NADPH wytworzone na tym pierwszym etapie są wykorzystywane w następnym etapie, w którym tworzona jest glukoza.
Reakcje niezależne od światła
Drugi proces fotosyntezy powoduje biosyntezę węglowodanów z CO2. W tej niezależnej od światła fazie (wcześniej znanej jako ciemna) NADPH wytworzony w pierwszym etapie dostarcza wodór, który będzie tworzyć glukozę podczas gdy ATP powstające w reakcjach zależnych od światła dostarcza energii niezbędnej do jego syntezy.
Ta faza, znana również jako cykl Calvina, ma miejsce w zrębie i powoduje wytwarzanie sacharoza, który będzie następnie wykorzystywany jako źródło pożywienia i energii dla rośliny. Nazwana na cześć Melvina Calvina, faza ta wykorzystuje ATP i NADPH, które zostały utworzone w pierwszej fazie, wraz z enzymem karboksylazą rybulozo-bisfosforanową znajdującą się w chloroplastach.
Tutaj rybuloza służy jako katalizator, który „utrwala” cząsteczki węgla, które są następnie przekształcane w węglowodany, które służą roślinie jako źródło energii.