Фотосинтеза, процес којим организам претвара светлосну енергију и угљен-диоксид у угљене хидрате и кисеоник, јавља се код свих зелених биљака, као и код неких гљива и једноћелијских организама. Већина корака фотосинтезе одвија се у пигментима званим хлорофил. Фотосинтеза користи енергију сунца, као и угљен-диоксид и воду из биљне околине, за производњу глукозе.
Фотосинтеза такође производи кисеоник као нуспродукт. Скоро сав атмосферски кисеоник резултат је фотосинтезе коју врши фитопланктон у океану. Фотосинтеза се састоји од две главне фазе: реакције фотосинтезе зависне од светлости и реакције независне од светлости.
Порекло хлоропласта
Хлоропласт је органела где се фотосинтеза одвија у свим биљкама. Верује се да су у раним фазама живота хлоропласти постојали као сопствени ентитет. Тада су их прогутале веће ћелије и постале су оно што ми знамо као органелу. То се назива ендосимбиотска теорија.
Прочитајте више о структури и функцији хлоропласта.
Резимирани кораци фотосинтезе
Кораци фотосинтезе могу се сажети следећом једначином:
6 ЦО2 (угљен-диоксид) + 6 Х2О (вода) + Енергија = Ц6Х12О6 (глукоза) + 602 (кисеоник).
Угљеник из угљен-диоксида комбинује се са водоником и кисеоником из воде да би се створила глукоза, а кисеоник и вода су нуспроизводи. Процес укључује неколико средњих фаза и за његово извођење су потребне разне ћелијске машине. Ово такође показује општи редослед фотосинтезе.
Набавка сировина
Угљен-диоксид се мора преместити из атмосфере у хлоропласте зелених биљака где долази до фотосинтезе. Угљен-диоксид и вода једноставном дифузијом улазе у једноћелијске организме и водене биљке. Копнене биљке имају специјализоване структуре назване стомате које раде као сићушни вентили који пропуштају гасове у биљку и из ње.
Вода се премешта из тла у копнене биљке преко корена и транспортује васкуларним ткивима. Светлост превасходно хватају лишће биљака, чији је облик еволуирао тако да хвата соларну енергију са максималном ефикасношћу у различитом окружењу сваке врсте.
Реакције фотосинтезе зависне од светлости
Следеће по редоследу фотосинтезе су реакције зависне од светлости. Током светлосно зависних реакција фотосинтезе, светлосна енергија се претвара у хемијску енергију. Светлост покреће цепање молекула воде на водоник, кисеоник и слободне електроне.
Слободни електрони се користе за пуњење молекула носача енергије као што су аденозин трифосфат, такође назван АТП, и никотинамид аденин динуклеотид фосфат, такође назван НАДП. Постоји неколико молекуларних путева којима се светлосна енергија претвара у хемијску енергију, укључујући цикличну фотофосфорилацију и нецикличну фотофосфорилацију.
Прочитајте више о реакцијама зависним од светлости.
Независна реакција светлости
Следеће по редоследу фотосинтезе су реакције независне од светлости. Током ових реакција производи лагане реакције користе се за стварање угљених хидрата. Угљен-диоксид из атмосфере се хвата и везује за водоничну компоненту воде молекули се цепају током светлосне реакције, а угљени хидрат настаје поступком названим Цалвин Циклус. Овај део фотосинтезе познат је и као фиксација угљеника, важан фактор за одржавање стабилних нивоа угљендиоксида у атмосфери.
Транспорт и складиштење глукозе
Глукоза је растворљива у води и раствара се у унутрашњим течностима биљке. Глукоза се помера из лишћа и дистрибуира у остатак биљке дифузијом у једноставним биљкама и кроз васкуларна ткива код сложенијих биљака. Тада се глукоза може одмах користити или складиштити.
Биљке задржавају мало кисеоника у својим ткивима за каснију употребу при метаболизацији ускладиштене глукозе хемијским поступком сличним дисању животиња. Биљке зато морају више фотосинтетизирати него што одмашују. Вишак кисеоника се ослобађа на исти начин на који се уноси угљен-диоксид, једноставном дифузијом или кроз стома биљке.