Fotosyntéza je proces, pri ktorom rastliny pripravujú jedlo pomocou oxidu uhličitého, vody a slnečného žiarenia. Oxid uhličitý vstupuje do rastliny cez malé póry v listoch, ktoré sa nazývajú prieduchy. Voda po vstrebaní koreňmi cestuje listami cez žily v rastline.
V procese fotosyntézy sa energia zo slnečného žiarenia používa na tvorbu glukózy z CO2 a H2O. Táto glukóza poskytuje rastline výživu. Pretože mnoho vyšších foriem života závisí jednak od rastlín, ktoré majú jesť, jednak od kyslíka, ktorý majú dýchať, je tento proces nevyhnutný pre prežitie ekosystémov.
Poznámka: Fotosyntéza sa vyskytuje aj u rias a niektorých druhov baktérií. Tento príspevok je zameraný na fotosyntéza v rastlinách.
Umiestnenie fotosyntézy
Fotosyntéza sa vyskytuje v chloroplastoch nachádzajúcich sa v listoch a zelených stonkách rastlín. Jeden list má desaťtisíce buniek, z ktorých každá má 40 až 50 chloroplastov.
Každý chloroplast je rozdelený do mnohých oddelení v tvare disku, ktoré sa nazývajú tylakoidy, ktoré sú usporiadané zvisle ako stoh palaciniek. Každý komín sa nazýva granum (množné číslo je grana), ktoré je suspendované v tekutine nazývanej stróma. The
reakcie závislé od svetla vyskytujú sa v grana; reakcie nezávislé od svetla prebiehajú v stróme chloroplastov.Dve fázy fotosyntézy
Aj keď celý proces môže trvať menej ako minútu, proces fotosyntézy je v skutočnosti pomerne zložitý.
Existujú dva kroky fotosyntézy: svetelné reakcie (foto časť) a temné reakcie ktoré sú tiež známe ako Calvinov cyklus (syntetická časť) a každá z fáz fotosyntézy má niekoľko krokov.
Reakcie závislé od svetla
Prvý krok použitia fotosyntézy svetelná energia na vytvorenie molekúl nosiča energie, ktoré sa použijú v druhom procese. Známe ako svetelné reakcie, tieto reakcie priamo využívajú energiu slnka. Stovky molekúl pigmentu sú obsiahnuté vo fotocentroch v tylakoidná membrána a pôsobia ako antény na absorbovanie svetla a prenos energie na molekulu chlorofylu.
Tieto fotosyntetické pigmenty umožňujú rastlinám absorbovať slnečné svetlo, ktoré je potrebné na zahájenie procesu. Svetlo excituje elektróny, čo spôsobuje stav vyššej energie. To má za následok premenu energie zo slnka na poskytnutú chemickú energiu jedlo pre rastlinu.
Chlorofylové molekuly v rastlinách tvoria reakčné centrum, ktoré prenáša vysokoenergetické elektróny na akceptorové molekuly, ktoré sa potom prenášajú cez sériu membránových nosičov. Tieto vysokoenergetické elektróny prechádzajú medzi molekulami a vedú k rozdeleniu molekúl vody na kyslík, ióny vodíka a elektróny.
V tomto prvom kroku séria reakcií spôsobí, že slnečná energia sa prevedie na chemickú a to v dvoch samostatných fotosystémy, elektróny sa postupne prenášajú za vzniku adenozíntrifosfátu (ATP) a nikotínadeníndinukleotidu fosfát (NADP+).
Niektoré z vysokoenergetických elektrónov potom pokračujú v znižovaní NADP+ do NADPH. Vyprodukovaný kyslík difunduje z chloroplastu a uniká do atmosféry cez póry v liste. ATP a NADPH produkované v tomto prvom stupni sa používajú v ďalšom kroku, v ktorom sa vytvára glukóza.
Ľahké nezávislé reakcie
Výsledkom druhého procesu fotosyntézy je biosyntéza uhľohydrátov z CO2. V tejto fáze nezávislej od svetla (predtým známej ako tmavá) poskytuje NADPH vytvorený v prvom kroku vodík, ktorý bude tvoria glukózu zatiaľ čo ATP tvorený v reakciách závislých od svetla poskytuje energiu potrebnú na jeho syntézu.
Táto fáza, známa tiež ako Calvinov cyklus, prebieha v stróme a vedie k produkcii sacharóza, ktoré sa potom použijú ako zdroj potravy a energie pre rastlinu. Pomenovaná pre Melvina Calvina, táto fáza používa ATP a NADPH, ktoré boli vytvorené v prvej fáze, spolu s enzýmom ribulóza-bisfosfátkarboxyláza nachádzajúcim sa v chloroplaste.
Tu ribulóza slúži ako katalyzátor na „fixáciu“ molekúl uhlíka, ktoré sa potom premieňajú na uhľohydráty, ktoré slúžia ako zdroj energie pre rastlinu.