Fotosyntéza, proces, pri ktorom organizmus premieňa svetelnú energiu a oxid uhličitý na sacharidy a kyslík, sa vyskytuje vo všetkých zelených rastlinách, ako aj v niektorých hubách a jednobunkových organizmoch. Väčšina krokov fotosyntézy sa vyskytuje v pigmentoch nazývaných chlorofyl. Fotosyntéza využíva na výrobu glukózy energiu zo slnka, ako aj oxid uhličitý a vodu z prostredia rastlín.
Fotosyntéza tiež produkuje kyslík ako vedľajší produkt. Takmer všetok vzdušný kyslík je výsledkom fotosyntézy uskutočňovanej fytoplanktónom v oceáne. Fotosyntéza pozostáva z dvoch hlavných stupňov: reakcie fotosyntézy závislé od svetla a reakcie nezávislé od svetla.
Pôvod chloroplastu
Chloroplast je organela, kde vo všetkých rastlinách prebieha fotosyntéza. Verí sa, že v počiatočných štádiách života existovali chloroplasty ako ich vlastná entita. Potom ich pohltili väčšie bunky a stali sa tým, čo poznáme ako organely. Toto sa nazýva endosymbiotická teória.
Prečítajte si viac o štruktúre a funkcii chloroplastov.
Zhrnuté kroky fotosyntézy
Kroky fotosyntézy možno zhrnúť do tejto rovnice:
6 CO2 (oxid uhličitý) + 6 H2O (voda) + energia = C6H12O6 (glukóza) + 6 O2 (kyslík).
Uhlík z oxidu uhličitého sa spája s vodíkom a kyslíkom z vody a vytvára glukózu, pričom kyslík a voda sú vedľajšie produkty. Tento proces zahrnuje niekoľko medzistupňov a na jeho uskutočnenie je potrebné rôzne bunkové mechanizmy. To tiež ukazuje všeobecné poradie fotosyntézy.
Získavanie surovín
Oxid uhličitý sa musí z atmosféry presunúť do chloroplastov zelených rastlín, kde dochádza k fotosyntéze. Oxid uhličitý a voda vstupujú do jednobunkových organizmov a vodných rastlín jednoduchou difúziou. Pozemné rastliny majú špecializované štruktúry nazývané prieduchy, ktoré fungujú ako malé ventily umožňujúce plyny do a z rastliny.
Voda sa prenáša z pôdy do suchozemských rastlín koreňmi a je transportovaná vaskulárnymi tkanivami. Svetlo je zachytávané predovšetkým listami rastlín, ktorých tvar sa vyvinul tak, aby zachytával slnečnú energiu s maximálnou účinnosťou v odlišnom prostredí každého druhu.
Reakcie fotosyntézy závislé od svetla
Ďalej v poradí fotosyntézy sú reakcie závislé od svetla. Počas reakcií fotosyntézy závislých od svetla sa svetelná energia premieňa na chemickú energiu. Svetlo podporuje štiepenie molekúl vody na vodík, kyslík a voľné elektróny.
Voľné elektróny sa používajú na nabíjanie molekúl nosiča energie, ako je adenozíntrifosfát, tiež nazývaný ATP, a nikotínamidadenín-dinukleotidfosfát, tiež nazývaný NADP. Existuje niekoľko molekulárnych dráh, ktorými sa svetelná energia premieňa na chemickú energiu, vrátane cyklickej fotofosforylácie a necyklickej fotofosforylácie.
Prečítajte si viac o reakciách závislých od svetla.
Ľahko nezávislá reakcia
Ďalej v poradí fotosyntézy sú reakcie nezávislé od svetla. Počas týchto reakcií sa produkty ľahkej reakcie používajú na tvorbu sacharidov. Oxid uhličitý z atmosféry sa zachytáva a spája s vodíkovou zložkou vody molekuly sa rozdelili počas svetelnej reakcie a sacharid sa vytvoril procesom nazývaným Calvin Cyklus. Táto časť fotosyntézy je tiež známa ako fixácia uhlíka, dôležitý faktor pri udržiavaní stabilných hladín oxidu uhličitého v atmosfére.
Preprava a skladovanie glukózy
Glukóza je rozpustná vo vode a rozpúšťa sa vo vnútorných tekutinách rastliny. Glukóza sa premiestňuje z listov a distribuuje sa na zvyšok rastliny difúziou v jednoduchých rastlinách a vaskulárnymi tkanivami v zložitejších rastlinách. Glukózu je potom možné ihneď použiť alebo uskladniť.
Rastliny zadržiavajú vo svojich tkanivách trochu kyslíka na ďalšie použitie pri metabolizácii uloženej glukózy chemickým procesom podobným dýchaniu zvierat. Rastliny preto musia fotosyntetizovať viac, ako dýchajú. Prebytočný kyslík sa uvoľňuje rovnakým spôsobom, ako sa prijíma oxid uhličitý, jednoduchou difúziou alebo cez prieduchy rastliny.
