Fotosyntéza predstavuje biologický proces, ktorým rastliny premieňajú svetelnú energiu na cukor na palivo pre bunky rastlín. Skladá sa z dvoch stupňov, jeden stupeň premieňa svetelnú energiu na cukor a potom bunkové dýchanie premieňa cukor na adenozíntrifosfát, známy ako ATP, palivo pre celý bunkový život. Premena nepoužiteľného slnečného žiarenia robí rastliny zelenými.
Zatiaľ čo mechanizmy fotosyntézy sú zložité, celková reakcia prebieha nasledovne: oxid uhličitý + slnečné svetlo + voda> glukóza (cukor) + molekulárny kyslík. Fotosyntéza prebieha prostredníctvom niekoľkých krokov, ktoré prebiehajú v dvoch fázach: svetlá fáza a tmavá fáza.
Prvá etapa: ľahké reakcie
V procese závislom od svetla, ktorý prebieha v grana, je zložená membránová štruktúra v chloroplastoch, priama energia svetla pomáha rastline vyrábať molekuly, ktoré prenášajú energiu na využitie v temnej fáze fotosyntéza. Rastlina využíva svetelnú energiu na výrobu koenzýmu nikotínamidadeníndinukleotidfosfátu alebo NADPH a ATP, molekúl prenášajúcich energiu. Chemické väzby v týchto zlúčeninách ukladajú energiu a používajú sa počas tmavej fázy.
Druhá etapa: Temné reakcie
Temná fáza, ktorá prebieha v stróme a v tme, keď sú prítomné molekuly nesúce energiu, je tiež známa ako Calvinov cyklus alebo C3 cyklu. Tmavá fáza využíva ATP a NADPH generované vo svetlej fáze na vytvorenie C-C kovalentných väzieb uhľohydrátov z oxid uhličitý a voda, s chemickou látkou ribulóza bifosfát alebo RuBP, chemická látka s obsahom 5-C, ktorá zachytáva uhlík oxid. Šesť molekúl oxidu uhličitého vstupuje do cyklu, ktorý následne produkuje jednu molekulu glukózy alebo cukru.
Ako funguje fotosyntéza
Kľúčovou zložkou, ktorá riadi fotosyntézu, je molekula chlorofyl. Chlorofyl je veľká molekula so špeciálnou štruktúrou, ktorá umožňuje zachytávať a premieňať svetelnú energiu vysokoenergetické elektróny, ktoré sa používajú pri reakciách dvoch fáz na to, aby sa nakoniec vyrobil cukor resp glukóza.
Vo fotosyntetických baktériách reakcia prebieha v bunkovej membráne a v bunke, ale mimo jadra. V rastlinách a fotosyntetických prvokoch - prvoky sú jednobunkové organizmy patriace do eukaryotu doména, rovnaká doména života, ktorá zahŕňa rastliny, zvieratá a huby - vo vnútri prebieha fotosyntéza chloroplasty. Chloroplasty sú typom organel alebo na membránu viazaných oddelení prispôsobených na špecifické funkcie, ako je vytváranie energie pre rastliny.
Chloroplasty - evolučný príbeh
Zatiaľ čo chloroplasty dnes existujú v iných bunkách, napríklad v rastlinných bunkách, majú svoju vlastnú DNA a gény. Analýza sekvencie týchto génov odhalila, že chloroplasty sa vyvinuli z nezávisle žijúcich fotosyntetických organizmov príbuzných skupine baktérií nazývaných sinice.
Podobný proces nastal, keď predkovia mitochondrií, organel v bunkách, kde prebieha oxidačné dýchanie, chemický opak fotosyntézy. Podľa teórie endosymbiózy, teórie, ktorej sa nedávno dostalo podpory vďaka novej štúdii publikovanej v časopise Nature, boli oba chloroplasty a mitochondrie kedysi žili ako nezávislé baktérie, ale boli pohltené predkami eukaryotov, čo nakoniec viedlo k výskytu rastlín a zvieratá.
