Фотосинтез являє собою біологічний процес, за допомогою якого рослини перетворюють світлову енергію на цукор, щоб палити клітини рослин. Складається з двох стадій, одна стадія перетворює світлову енергію в цукор, а потім клітинне дихання перетворює цукор в аденозинтрифосфат, відомий як АТФ, паливо для всього клітинного життя. Перетворення непридатного сонячного світла робить рослини зеленими.
Хоча механізми фотосинтезу складні, загальна реакція відбувається наступним чином: вуглекислий газ + сонячне світло + вода> глюкоза (цукор) + молекулярний кисень. Фотосинтез відбувається через кілька етапів, які відбуваються протягом двох етапів: світлової та темної фази.
Перший етап: світлові реакції
У світлозалежному процесі, який відбувається в грані, структурована мембранна структура всередині хлоропластів Пряма енергія світла допомагає рослині виробляти молекули, які несуть енергію для утилізації в темній фазі фотосинтез. Рослина використовує світлову енергію для генерування коферменту нікотинаміду аденіндинуклеотид фосфату або НАДФН та АТФ - молекул, що несуть енергію. Хімічні зв’язки в цих сполуках зберігають енергію і використовуються під час темної фази.
Другий етап: Темні реакції
Темна фаза, яка відбувається в стромі та в темряві, коли присутні молекули, що несуть енергію, також відома як цикл Кальвіна або С3 циклу. Темна фаза використовує АТФ і НАДФН, що утворюються у світлій фазі, для створення С-С ковалентних зв'язків вуглеводів з діоксид вуглецю та вода, з хімічною речовиною біфусфат рибулози або RuBP, хімічна речовина 5-C, що захоплює вуглець діоксид. Шість молекул вуглекислого газу входять в цикл, який, у свою чергу, виробляє одну молекулу глюкози або цукру.
Як працює фотосинтез
Ключовим компонентом, що рухає фотосинтез, є молекула хлорофілу. Хлорофіл - це велика молекула зі спеціальною структурою, яка дозволяє їй вловлювати світлову енергію та перетворювати її електрони високої енергії, які використовуються під час реакцій двох фаз, щоб в кінцевому підсумку виробляти цукор або глюкоза.
У фотосинтезуючих бактерій реакція відбувається в клітинній мембрані та всередині клітини, але поза ядром. У рослинах і фотосинтетичних найпростіших - найпростіші є одноклітинними організмами, що належать до еукаріотів домен, той самий домен життя, який включає рослини, тварин та гриби - фотосинтез відбувається всередині хлоропласти. Хлоропласти - це тип органел або зв’язаних з мембраною відділів, пристосованих для певних функцій, таких як створення енергії для рослин.
Хлоропласти - еволюційна казка
Хоча сьогодні хлоропласти існують в інших клітинах, таких як рослинні клітини, вони мають власну ДНК і гени. Аналіз послідовності цих генів показав, що хлоропласти еволюціонували з незалежно живучих фотосинтетичних організмів, що належать до групи бактерій, що називається ціанобактеріями.
Подібний процес стався, коли предки мітохондрій, органел всередині клітин, де відбувається окисне дихання, хімічна протилежність фотосинтезу. Відповідно до теорії ендосимбіозу, теорії, яка нещодавно отримала поштовх через нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, обидва хлоропласти і мітохондрії колись жили як незалежні бактерії, але були поглинені прабатьками еукаріотів, що призвело зрештою до появи рослин і тварини.