Fotosinteza, postopek, s katerim organizem pretvori svetlobno energijo in ogljikov dioksid v ogljikove hidrate in kisik, se pojavlja pri vseh zelenih rastlinah, pa tudi pri nekaterih glivah in enoceličnih organizmih. Večina korakov fotosinteze poteka v pigmentih, imenovanih klorofil. Fotosinteza za proizvodnjo glukoze uporablja energijo sonca, pa tudi ogljikov dioksid in vodo iz rastlinskega okolja.
Fotosinteza proizvaja tudi kisik kot stranski produkt. Skoraj ves atmosferski kisik je rezultat fotosinteze, ki jo izvaja fitoplankton v oceanu. Fotosinteza je sestavljena iz dveh glavnih stopenj: svetlobno odvisne reakcije fotosinteze in svetlobno neodvisne reakcije.
Izvor kloroplasta
Kloroplast je organela, kjer poteka fotosinteza v vseh rastlinah. Verjamejo, da so kloroplasti v zgodnjih življenjskih obdobjih obstajali kot njihova lastna entiteta. Nato so jih zajele večje celice in postale tisto, kar poznamo kot organelo. To se imenuje endosimbiotska teorija.
Preberite več o strukturi in delovanju kloroplasta.
Povzeti koraki fotosinteze
Korake fotosinteze lahko povzamemo z naslednjo enačbo:
6 CO2 (ogljikov dioksid) + 6 H2O (voda) + energija = C6H12O6 (glukoza) + 602 (kisik).
Ogljik iz ogljikovega dioksida se v kombinaciji z vodikom in kisikom iz vode tvori glukoza, pri čemer sta kisik in voda stranski produkt. Postopek vključuje več vmesnih stopenj in za izvajanje zahteva različne celične stroje. To kaže tudi na splošni vrstni red fotosinteze.
Nakup surovin
Ogljikov dioksid se mora iz ozračja preseliti v kloroplaste zelenih rastlin, kjer pride do fotosinteze. Ogljikov dioksid in voda s preprosto difuzijo prodreta v enocelične organizme in vodne rastline. Kopenske rastline imajo specializirane strukture, imenovane stomate, ki delujejo kot drobni ventili, ki omogočajo vstop plinov v obrat in iz njega.
Voda se iz tal skozi korenine premakne v zemeljske rastline in jo prenašajo prek žilnih tkiv. Svetlobo zajemajo predvsem listi rastlin, katerih oblika se je razvila tako, da z največjo učinkovitostjo zajema sončno energijo v ločenem okolju vsake vrste.
Od svetlobe odvisne reakcije fotosinteze
Naslednja po vrstnem redu fotosinteze so svetlobno odvisne reakcije. Med svetlobno odvisnimi reakcijami fotosinteze se svetlobna energija pretvori v kemično energijo. Svetloba spodbuja delitev molekul vode na vodik, kisik in proste elektrone.
Prosti elektroni se uporabljajo za polnjenje molekul nosilcev energije, kot sta adenozin trifosfat, imenovan tudi ATP, in nikotinamid adenin dinukleotid fosfat, imenovan tudi NADP. Obstaja več molekularnih poti, po katerih se svetlobna energija pretvori v kemično energijo, vključno s ciklično fotofosforilacijo in neciklično fotofosforilacijo.
Preberite več o svetlobno odvisnih reakcijah.
Lahka neodvisna reakcija
Naslednja po vrstnem redu fotosinteze so svetlobno neodvisne reakcije. Med temi reakcijami se produkti lahke reakcije uporabljajo za tvorbo ogljikovih hidratov. Ogljikov dioksid iz ozračja se zajame in poveže z vodikovo komponento vode molekule se med svetlobno reakcijo razcepijo, ogljikov hidrat pa nastane s postopkom, imenovanim Calvin Cikel. Ta del fotosinteze je znan tudi kot fiksacija ogljika, kar je pomemben dejavnik pri ohranjanju stabilnih ravni ogljikovega dioksida v atmosferi.
Prevoz in skladiščenje glukoze
Glukoza je topna v vodi in se raztopi v notranjih tekočinah rastline. Glukoza se iz listov premakne in distribuira v preostali del rastline z difuzijo v preprostih rastlinah in skozi žilna tkiva v bolj zapletenih rastlinah. Nato lahko glukozo takoj uporabite ali shranite.
Rastline v tkivih zadržijo nekaj kisika za kasnejšo uporabo pri presnovi shranjene glukoze s kemičnim postopkom, podobnim dihanju živali. Rastline morajo zato več fotosintetizirati, kot se počutijo. Presežek kisika se sprosti na enak način, kot se vnese ogljikov dioksid, s preprosto difuzijo ali skozi stomate rastline.