Fotosintezė yra šviesos energijos pavertimo chemine energija procesas, kurį vykdo augalai, dumbliai ir melsvadumbliai
Redaguotas ir pakeistas Samuelio Austino atvaizdas, kurį galite rasti „Unsplash“
Žodis fotosintezė reiškia sintezę šviesoje ir nurodo vieną svarbiausių biologinių procesų Žemėje. Išlaisvindama deguonį ir sunaudodama anglies dvideginį, fotosintezė pavertė pasaulį į šiandien pažįstamą gyvenamą aplinką. Be to, procesas yra pagrindinis visų gyvų būtybių energijos šaltinis.
Nyderlandų fizikas Janas Ingenhouszas pirmasis sužinojo, kad augalai gamina deguonį esant saulės šviesai, 1779 m. Ir buvo laikomi fotosintezės atradėjais. 1782 m. Jeanas Senebieras pridūrė, kad fotosintezėje be saulės spindulių naudojamas ir anglies dioksidas. 1818 m. Maria Pelletier ir Josephas Caventou sugalvojo terminą „chlorofilas“ norėdami nurodyti žalią pigmentą ir apdovanoti fotoreceptorių fermentais, kurie leidžia fotosintezę.
Kas yra fotosintezė
Fotosintezę galima apibrėžti kaip šviesos energijos pavertimo chemine energija procesą. Jį atlieka augalai, dumbliai ir melsvadumbliai, kurie priskiriami autotrofiniams ir fotosintetiniams organizmams, nes jie patys gali gaminti maistą iš šviesos.
Fotosintezės svarba
Deguonis, kurį gamina fotosintetiniai organizmai, yra būtinas palaikant gyvybę planetoje, kaip mes ją žinome. Be to, fotosintezės metu gauti produktai suformavo materialią žmonijos istoriją, nes davė pradžią tokiems ištekliams kaip nafta, gamtinės dujos, celiuliozė, anglis ir malkos. Šie ištekliai egzistuoja dėl saulės šviesos transformacijos į energijos atsargas (fotosintezė), o po to - kitų geologinių ir technologinių procesų.
Fotosintezės lygtis
Fotosintezė yra ilgas ir sudėtingas procesas, kurį galima apibendrinti šia lygtimi:
- 6CO2 + 12H2O + šviesa → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Kur vyksta fotosintezė
Augaluose ir dumbliuose fotosintezė vyksta chloroplastų viduje. Cianobakterijose jis atliekamas šalia membraninių plokštelių, esančių skystoje citoplazmos dalyje.
Chloroplastas yra organelė, turinti išorinę ir vidinę membranas. Jo vidus turi membranines plokšteles, pritvirtintas prie mažų kišenių, vadinamų tilakoidais. Vidinę erdvę užpildo stroma - klampus skystis, kuriame yra DNR, ribosomų ir fermentų, kurie padeda fotosintezės procese. Šiuose tilakoiduose ir dengiančiose lūpose randamas chlorofilas.
Fotosintezės žingsniai
Fotosintezę galima suskirstyti į dvi fazes: fotocheminę ir cheminę.
Fotocheminė fazė vyksta tik esant šviesai ir vyksta tilakoiduose ir membraninėse plokštelėse. Jo pagrindinė funkcija yra šviesos energiją paversti chemine energija. Jis susideda iš dviejų pagrindinių procesų: vandens fotolizės ir fotofosforilinimo.
Cheminė fazė nepriklauso nuo šviesos ir vyksta kitoje chloroplasto dalyje - stromoje. Joje ankstesnio etapo, fotochemijos, produktai, jungdami atmosferos CO2, gamina gliukozę, vandenį ir krakmolą vadinamuoju Calvin-Benson ciklu.
Fotocheminė fazė
Vandens fotolizė
Vandens fotolizė yra pirmasis fotosintezės etapas ir yra momentas, kai gaunama šviesos energija skatina vandens molekulių skaidymąsi, generuodama deguonies dujas, elektronus ir H +. Dujinis deguonis išsiskiria į atmosferą, o laisvąsias vandenilio molekules (H +) traukia junginys, vadinamas NADP +, todėl atsiranda NADPH, kuris bus naudojamas cheminėje fazėje gliukozės molekulėms konstruoti.
Šį žingsnį atspindi formulės:- H2O ⇾ 2H + + 2 elektronai + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Fotofosforilinimas
Fotofosforilinant vyksta ATP susidarymas, pradedant neorganinio fosfato (Pi) pridėjimu prie ADP (adenozino difosfato) molekulės, naudojant šviesos energiją. ATP molekulės yra pagrindinė cheminė energija, kurią sintetina gyvos būtybės. Šis fotofosforilinimo etapas vyksta lygiagrečiai su vandens fotolize ir kiekvienas iš jų sukuria produktus, kurie bus naudojami kitoje fotosintezės fazėje.
Šį žingsnį atspindi formulė: ADP + Pi ⇾ ATP
Cheminė fazė
Paskutinė fotosintezės fazė yra cheminė fazė, kai naudojamas aplinkos anglies dioksidas ar augalo ląstelių kvėpavimas ir naudojami du ankstesnėje fazėje sukurti junginiai: ATP ir NADPH. Šiame etape įvyksta vadinamasis Calvin-Benson ciklas - reakcijų seka, generuojanti gliukozę, vandenį ir krakmolą.
Išvada
Fotosintezė yra dviejų aukščiau aprašytų fazių, fotocheminės ir cheminės fazių sujungimo rezultatas. Visos gyvybės formos Žemėje tam tikru būdu priklauso nuo fotosintezės metu sukurtų produktų: deguonies ir gliukozės. Be to, fotosintezė yra būtina atmosferos kompozicijos pusiausvyrai palaikyti.
