Fotosyntes representerar den biologiska processen genom vilken växter omvandlar ljusenergi till socker till bränsleceller. Består av två steg, omvandlar ett steg ljusenergin till socker, och sedan konverterar cellulär andning sockret till adenosintrifosfat, känt som ATP, bränslet för hela cellulärt liv. Omvandlingen av oanvändbart solljus gör växterna gröna.
Medan mekanismerna för fotosyntes är komplexa, sker den totala reaktionen enligt följande: koldioxid + solljus + vatten> glukos (socker) + molekylärt syre. Fotosyntes sker genom flera steg som sker under två steg: ljusfasen och den mörka fasen.
Steg ett: Ljusreaktioner
I den ljusberoende processen, som äger rum i grana, är den staplade membranstrukturen i kloroplaster direkt ljusenergi hjälper växten att skapa molekyler som bär energi för användning i den mörka fasen av fotosyntes. Anläggningen använder ljusenergi för att generera ko-enzymet Nikotinamid-adenin-dinukleotidfosfat, eller NADPH och ATP, de molekyler som bär energi. De kemiska bindningarna i dessa föreningar lagrar energin och används under den mörka fasen.
Steg två: Mörka reaktioner
Den mörka fasen, som äger rum i stroma och i mörkret när molekylerna som bär energi är närvarande, kallas också Calvin-cykeln eller C3 cykel. Den mörka fasen använder ATP och NADPH som genereras i ljusfasen för att skapa C-C kovalenta bindningar av kolhydrater från koldioxid och vatten, med kemikalien ribulos bifosfat eller RuBP, en 5-C kemikalie som fångar upp kolet dioxid. Sex koldioxidmolekyler kommer in i cykeln, som i sin tur producerar en molekyl glukos eller socker.
Hur fotosyntes fungerar
En nyckelkomponent som driver fotosyntes är molekylen klorofyll. Klorofyll är en stor molekyl med en speciell struktur som gör det möjligt att fånga ljusenergi och omvandla den till elektroner med hög energi, som används under reaktionerna i de två faserna för att slutligen producera sockret eller glukos.
I fotosyntetiska bakterier sker reaktionen i cellmembranet och i cellen, men utanför kärnan. I växter och fotosyntetiska protozoer - protozoer är encelliga organismer som tillhör eukaryoten domän, samma livsdomän som inkluderar växter, djur och svampar - fotosyntes sker inom kloroplaster. Kloroplaster är en typ av organella eller membranbundna fack, anpassade för specifika funktioner som att skapa energi för växter.
Kloroplaster - En evolutionsberättelse
Medan kloroplaster finns idag i andra celler, såsom växtceller, har de sitt eget DNA och gener. Analys av sekvensen för dessa gener har avslöjat att kloroplaster utvecklats från oberoende levande fotosyntetiska organismer relaterade till en grupp bakterier som kallas cyanobakterier.
En liknande process inträffade när förfäderna till mitokondrier, organellerna i celler där oxidativ andning, den kemiska motsatsen till fotosyntes, äger rum. Enligt teorin om endosymbios, en teori som nyligen fick en boost, på grund av en ny studie publicerad i tidskriften Nature, båda kloroplasterna och mitokondrier levde en gång som självständiga bakterier, men uppslukades av förfäderna till eukaryoter, vilket i slutändan ledde till framväxten av växter och djur.
