Fotosyntes, processen genom vilken en organism omvandlar ljusenergi och koldioxid till kolhydrater och syre, förekommer i alla gröna växter såväl som vissa svampar och encelliga organismer. Majoriteten av stegen för fotosyntes förekommer i pigment som kallas klorofyll. Fotosyntes använder energin från solen, liksom koldioxid och vatten från anläggningens miljö, för att producera glukos.
Fotosyntes producerar också syre som en biprodukt. Nästan allt atmosfäriskt syre är resultatet av fotosyntes som utförs av fytoplankton i havet. Fotosyntes består av två huvudsteg: fotosyntesens ljusberoende reaktioner och ljusoberoende reaktioner.
Kloroplastens ursprung
Kloroplasten är organellen där fotosyntes äger rum i alla växter. Man tror att kloroplaster i livets tidiga stadier fanns som sin egen enhet. De uppslukades sedan av större celler och blev det vi känner som en organell. Detta kallas endosymbiotisk teori.
Läs mer om kloroplastens struktur och funktion.
Sammanfattade steg för fotosyntes
Stegen för fotosyntes kan sammanfattas med följande ekvation:
6 CO2 (koldioxid) + 6 H2O (vatten) + Energi = C6H12O6 (glukos) + 6 O2 (syre).
Kolet från koldioxid kombineras med väte och syre från vatten för att bilda glukos, med syre och vatten som biprodukter. Processen involverar flera mellansteg och kräver olika cellulära maskiner för att genomföra. Detta visar också den allmänna ordningen för fotosyntes.
Förvärv av råvaror
Koldioxid måste flyttas från atmosfären till kloroplasterna hos gröna växter där fotosyntes förekommer. Koldioxid och vatten kommer in i encelliga organismer och vattenväxter genom enkel diffusion. Landväxter har specialiserade strukturer som kallas stomata som fungerar som små ventiler för att tillåta gaser in och ut ur växten.
Vatten flyttas från jorden till landplantor via rötterna och transporteras av kärlvävnader. Ljus fångas främst upp av växternas löv, vars form har utvecklats för att fånga solenergi med maximal effektivitet i varje arts olika miljö.
Ljusberoende reaktioner av fotosyntes
Nästa i fotosyntesordningen är de ljusberoende reaktionerna. Under fotosyntesens ljusberoende reaktioner omvandlas ljusenergi till kemisk energi. Ljus driver upp delningen av vattenmolekyler i väte, syre och fria elektroner.
De fria elektronerna används för att ladda energibärarmolekyler såsom adenosintrifosfat, även kallat ATP, och nikotinamidadenindinukleotidfosfat, även kallat NADP. Det finns flera molekylära vägar genom vilka ljusenergi omvandlas till kemisk energi, inklusive cyklisk fotofosforylering och icke-cyklisk fotofosforylering.
Läs mer om ljusberoende reaktioner.
Lätt oberoende reaktion
Nästa i fotosyntesordningen är de ljusoberoende reaktionerna. Under dessa reaktioner används produkter från den lätta reaktionen för att bilda kolhydrater. Koldioxid från atmosfären fångas upp och binds till vätkomponenten i vatten molekyler delas under ljusreaktionen, och en kolhydrat bildas genom en process som kallas Calvin Cykel. Denna del av fotosyntes är också känd som kolfixering, en viktig faktor för att hålla atmosfärens koldioxidnivåer stabila.
Glukostransport och lagring
Glukos är vattenlöslig och löses upp i växtens inre vätskor. Glukos flyttas ut ur bladen och distribueras till resten av växten genom diffusion i enkla växter och genom kärlvävnader i mer komplexa växter. Glukos kan sedan användas omedelbart eller lagras.
Växter behåller en del syre i sina vävnader för senare användning när de metaboliserar lagrad glukos genom en kemisk process som liknar djurandningen. Växter måste därför fotosyntetisera mer än de andas. Överskott av syre släpps ut på samma sätt som koldioxid tas in, genom enkel diffusion eller genom växtens stomata.
