Växter och alger fungerar som världens livsmedelsbank tack vare deras fantastiska fotosyntetiska krafter. I fotosyntesprocessen samlas solljus av levande organismer och används för att producera glukos och andra energirika, kolbaserade föreningar.
Forskare tycker att de tre stadierna i processen är spännande och Centrum för bioenergi och fotosyntes vid Arizona State University argumenterar till och med för fotosyntesens betydelse i förhållande till andra biologiska processer.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Processen för energiutbyte i fotosyntes uttrycks som 6H2O + 6CO2 + ljusenergi → C6H12O6 (glukos: ett enkelt socker) + 6O2 (syre).
Vad är fotosyntes?
Fotosyntes är en komplex process som kan delas in i två eller flera steg, sådana ljusberoende och ljusoberoende reaktioner. Trestegsmodellen för fotosyntes börjar med absorption av solljus och slutar i produktionen av glukos.
Växter, alger och vissa bakterier klassificeras som autotrofer, vilket innebär att de kan tillgodose sina näringsbehov genom fotosyntes. Autotrophs är längst ner i
näringskedja eftersom de producerar mat för alla andra levande organismer. Till exempel äts växter av betare som så småningom kan vara en matkälla för rovdjur och sönderdelare.Mat är inte det enda bidraget från fotosyntes. Lagrad energi i fossila bränslen och trä används för att värma hem, företag och industrier. Forskare studerar stadierna av fotosyntes för att lära sig mer om hur autotrofer använder solenergi och koldioxid för att producera organiska föreningar. Forskningsresultat kan leda till nya metoder för grödoproduktion och ökade avkastningar.
Fotosyntesprocessen: Steg 1: Skörd av strålningsenergi
När en solljusstråle träffar en grön, lövrik växt sätts fotosyntesprocessen i rörelse.
Det första steget med fotosyntes inträffar i kloroplaster av växtceller. Ljusa fotoner absorberas av ett pigment som kallas klorofyll, som finns rikligt i tylakoidmembranet hos varje kloroplast. Klorofyll verkar grönt för ögat eftersom det inte absorberar gröna vågor i ljusspektret. Det speglar dem istället, så det är färgen du ser.
Växter tar in koldioxid genom sin stomata (mikroskopiska öppningar i vävnad) för användning vid fotosyntes. Växter transpirerar och fyller på syre i luften och havet.
Steg 2: Konvertera strålningsenergi
Efter att strålningsenergi från solljus absorberats omvandlar växten ljusenergi till en användbar form av kemisk energi för att bränna växtens celler.
I ljusberoende reaktioner inträffar under det andra steget av fotosyntesprocessen blir elektroner upphetsade och delas upp från vattenmolekyler och lämnar syre som en biprodukt. Vattenelektronerna i vattenmolekylen rör sig sedan till ett reaktionscentrum i klorofyllmolekylen.
I reaktionscentret passerar elektronen längs en transportkedja, med hjälp av enzymet ATP-syntas. Energi går förlorad när den upphetsade elektronen sjunker till lägre energinivåer. Energi från elektroner överförs till adenosintrifosfat (ATP) och reducerat nikotinamid-adenindinukleotidfosfat (NADPH), vanligtvis kallad "energivaluta" för celler.
Steg 3: Lagring av strålningsenergi
Det sista steget i fotosyntesprocessen är känd som Calvin-Benson-cykeln, där växten använder atmosfärisk koldioxid och vatten från jorden för att omvandla ATP och NADPH. De kemiska reaktionerna som utgör Calvin-Benson-cykeln förekommer i kloroplaststroma.
Detta steg i fotosyntesprocessen är ljusoberoende och kan hända även på natten.
ATP och NADPH har kort hållbarhet och måste omvandlas och lagras av anläggningen. Energi från ATP- och NADPH-molekyler gör det möjligt för cellen att använda eller "fixa" atmosfärisk koldioxid, vilket resulterar i produktion av socker, fettsyra och glycerol i det tredje steget av fotosyntes. Energi som anläggningen inte behöver omedelbart lagras för senare användning.