Fotosyntes är den process genom vilken växter gör mat med koldioxid, vatten och solljus. Koldioxid kommer in i växten genom små porer i bladen, kallad stomata. Vatten flyter till bladen via vener i växten efter att ha absorberats av rötterna.
I fotosyntesprocessen används energi från solljus för att skapa glukos från CO2 och H2O. Denna glukos ger växten näring. Eftersom många högre livsformer är beroende av både växter att äta och syre att andas, är denna process avgörande för ekosystemens överlevnad.
Notera: Fotosyntes förekommer också i alger och vissa typer av bakterier. Fokus för detta inlägg är på fotosyntes i växter.
Plats för fotosyntes
Fotosyntes förekommer i kloroplaster som finns i löv och gröna stjälkar av växter. Ett blad har tiotusentals celler som alla har 40 till 50 kloroplaster.
Varje kloroplast är uppdelad i många skivformade fack som kallas thylakoids, som är ordnade vertikalt som en stapel pannkakor. Varje stack kallas en granum (pluralen är grana) som är upphängd i en vätska som kallas stroma. De
ljusberoende reaktioner förekommer i grana; de ljusoberoende reaktionerna äger rum i kloroplasternas stroma.Två stadier av fotosyntes
Även om hela processen kan ta mindre än en minut är fotosyntesprocessen faktiskt ganska komplex.
Det finns två steg i fotosyntes: ljusreaktioner (fotodelen) och mörka reaktioner som också kallas Calvin Cycle (syntesdelen), och var och en av faserna i fotosyntesen har flera steg.
Lätta beroende reaktioner
Det första steget i fotosyntes använder ljusenergi för att skapa de energibärarmolekyler som kommer att användas i den andra processen. Kända som ljusreaktioner använder dessa reaktioner solens energi direkt. Hundratals pigmentmolekyler finns i fotocenter i tylakoidmembran och fungera som antenner för att absorbera ljus och överföra energi till en klorofyllmolekyl.
Dessa fotosyntetiska pigment tillåter växter att absorbera solljus, vilket behövs för att starta processen. Ljuset exciterar elektroner och orsakar ett högre energitillstånd. Detta resulterar i omvandling av energi från solen till kemisk energi som ger mat för växten.
Klorofyllmolekyler i växter utgör ett reaktionscenter som överför högenergielektroner till acceptormolekyler, som sedan överförs genom en serie membranbärare. Dessa elektroner med hög energi passerar mellan molekyler och resulterar i uppdelningen av vattenmolekyler i syre, vätejoner och elektroner.
I detta första steg får en serie reaktioner solenergi att omvandlas till kemisk energi och i två separata fotosystem, elektroner överförs sekventiellt för att generera adenosintrifosfat (ATP) och nikotinadenindinukleotid fosfat (NADP+).
Några av elektronerna med hög energi fortsätter sedan att minska NADP+ till NADPH. Det producerade syret sprids ut ur kloroplasten och flyr ut i atmosfären genom porerna i bladet. ATP och NADPH som produceras i detta första steg används i nästa steg där glukos skapas.
Lätta oberoende reaktioner
Den andra fotosyntesprocessen resulterar i biosyntes av kolhydrater från CO2. I denna ljusoberoende (tidigare känd som mörk) fas ger NADPH som skapats i det första steget väte som kommer bilda glukos medan ATP bildas i de ljusberoende reaktionerna ger den energi som behövs för att syntetisera den.
Även känd som Calvin Cycle, sker denna fas i stroma och resulterar i produktion av sackaros, som sedan kommer att användas som en källa till mat och energi för växten. Uppkallad efter Melvin Calvin använder denna fas ATP och NADPH som skapades i den första fasen, tillsammans med enzymet ribulosbisfosfatkarboxylas som finns i kloroplasten.
Här fungerar ribulosen som en katalysator för att "fixera" kolmolekyler som sedan omvandlas till kolhydrater som fungerar som en energikälla för växten.