Na faze fotosinteze lahko razdelimo glede na količino sončne svetlobe rastlina prejme. Fotosinteza je postopek, s katerim se hranijo rastline in alge. Ta proces je sestavljen iz pretvorbe svetlobe v energijo, potrebno za preživetje.
Za razliko od ljudi, ki potrebujejo zunanje dejavnike, kot so živali ali rastline, za preživetje, lahko rastline ustvarijo svojo hrano s pomočjo fotosinteze. To je znano kot avtotrofna prehrana.
Besedo fotosinteza sestavljata dve besedi: fotografija in sinteza. Fotografija pomeni mešanico svetlobe in sinteze. Zato ta postopek dobesedno spreminja svetlobo v hrano. Organizmi, ki so sposobni sintetizirati snovi za ustvarjanje hrane, pa tudi rastline, alge in nekatere bakterije, se imenujejo avtotrofi.
Za fotosintezo je potrebna svetloba, ogljikov dioksid in voda. Ogljikov dioksid iz zraka vstopa v liste rastline skozi pore, ki jih najdemo v njih. Po drugi strani vodo absorbirajo korenine in se premikajo, dokler ne dosežejo listov in svetlobo absorbirajo pigmenti listov.
Med temi fazami elementi fotosinteze, voda in ogljikov dioksid vstopijo v rastlino, proizvodi fotosinteze, kisik in sladkor pa zapustijo rastlino.
Faze / stopnje fotosinteze
Najprej energijo svetlobe absorbirajo beljakovine, ki jih najdemo klorofil. Klorofil je pigment, ki je prisoten v tkivih zelenih rastlin; fotosinteza se običajno pojavi na listih, natančneje v tkivu, imenovanem mezofil.
Vsaka celica mezofilnega tkiva vsebuje organizme, imenovane kloroplasti. Ti organizmi so zasnovani za izvajanje fotosinteze. Strukture, imenovane tilakoidi, ki vsebujejo klorofil, so razvrščene v vsak kloroplast.
Ta pigment absorbira svetlobo, zato je predvsem odgovoren za prvo interakcijo med rastlino in svetlobo.
V listih so majhne pore, ki jih imenujemo stomati. Odgovorni so za to, da se ogljikov dioksid lahko širi znotraj mezofilnega tkiva in da kisik uhaja v ozračje. Tako fotosinteza poteka v dveh stopnjah: svetlobna in temna faza.
- Svetlobna faza
Svetlobna in temna faza. Maulucioni, z Wikimedia Commons
Te reakcije se zgodijo le, ko je svetloba prisotna in se pojavijo v tilakoidni membrani kloroplastov. V tej fazi se energija, ki prihaja iz sončne svetlobe, pretvori v kemično energijo. Ta energija bo porabljena kot bencin, da bomo lahko sestavili molekule glukoze.
Preobrazba v kemijsko energijo se zgodi prek dveh kemičnih spojin: ATP ali molekule, ki hrani energijo, in NADPH, ki nosi reducirane elektrone. Med tem postopkom se molekule vode pretvorijo v kisik, ki ga najdemo v okolju.
Sončna energija se pretvori v kemično energijo v kompleksu beljakovin, ki se imenuje fotosistem. Obstajata dva fotosistema, oba v kloroplastu. Vsak fotosistem ima več beljakovin, ki vsebujejo mešanico molekul in pigmentov, kot sta klorofil in karotenoidi, tako da je možna absorpcija sončne svetlobe.
Po drugi strani pigmenti fotosistemov delujejo kot sredstvo za usmerjanje energije, ko jo premikajo v reakcijske centre. Ko svetloba pritegne pigment, energijo prenaša na bližnji pigment. Ta bližnji pigment lahko tudi prenese to energijo na kakšen drug bližnji pigment in postopek se ponavlja zaporedno.
Te svetlobne faze se začnejo v fotosistemu II. Tukaj se za delitev vode uporablja svetlobna energija.
Ta proces sprošča elektrone, vodik in kisik, elektroni, nabiti z energijo, pa se prevažajo v fotosistem I, kjer se sprošča ATP. Pri kisikovi fotosintezi je prvi darovalec elektrona voda, kisik, ki nastane, pa bo odpadek. Pri anoksigeni fotosintezi se uporablja več elektronov darovalcev.
V svetlobni fazi se svetlobna energija začasno zajame in shrani v kemičnih molekulah ATP in NADPH. ATP bo razpadel, da sprosti energijo, NADPH pa bo podaril svoje elektrone za pretvorbo molekul ogljikovega dioksida v sladkorje.
- Temna faza
V temni fazi se zajame ogljikov dioksid iz atmosfere, ki ga spremenimo, ko v reakcijo dodamo vodik.
Tako bo ta mešanica tvorila ogljikove hidrate, ki jih bo rastlina uporabila kot hrano. Temu se reče temna faza, ker svetloba ni neposredno potrebna, da se odvija. A čeprav svetloba ni potrebna, da se te reakcije odvijajo, ta proces zahteva ATP in NADPH, ki se ustvarita v svetlobni fazi.
Ta faza se pojavi v stromi kloroplastov. Ogljikov dioksid vstopa v notranjost listov skozi strome kloroplasta. Ogljikovi atomi se uporabljajo za gradnjo sladkorjev. Ta postopek poteka zahvaljujoč ATP in NADPH, ki sta nastala v prejšnji reakciji.
Reakcije temne faze
Najprej se molekula ogljikovega dioksida kombinira z molekulo ogljikovega receptorja imenovano RuBP, kar ima za posledico nestabilno 6-ogljikovo spojino.
Ta spojina je takoj razdeljena na dve molekuli ogljika, ki prejemata energijo iz ATP in tvorita dve molekuli, imenovani BPGA.
Nato se en elektron iz NADPH združi z vsako od molekul BPGA, da nastaneta dve molekuli G3P.
Te molekule G3P bodo uporabljene za ustvarjanje glukoze. Nekatere molekule G3P bodo uporabljene tudi za dopolnitev in obnovo RuBP, potrebnega za nadaljevanje cikla.
Pomen fotosinteze
Fotosinteza je pomembna, ker proizvaja hrano za rastline in kisik. Brez fotosinteze ne bi bilo mogoče zaužiti veliko sadja in zelenjave, ki je potrebno za prehrano ljudi. Prav tako številne živali, ki jih zaužije človek, ne bi mogle preživeti brez prehranjevanja z rastlinami.
Po drugi strani je kisik, ki ga proizvajajo rastline, potreben za celo življenje na Zemlji, vključno s človekom, za preživetje. Fotosinteza je tudi odgovorna za ohranjanje ravni kisika in ogljikovega dioksida v atmosferi. Brez fotosinteze življenje na Zemlji ne bi bilo mogoče.
Reference
- Odpri Stax. Pregled fotosinteze. (2012). Univerza Rice. Pridobljeno: cnx.org.
- Farabee, MJ. Fotosinteza. (2007). Estrella Mountain CommunityCollege. Pridobljeno od: 2.estrellamountain.edu.
- "Fotosinteza" (2007). Enciklopedija znanosti in tehnologije McGraw Hill, 10. izd. Zbirka 13. Pridobljeno: en.wikipedia.org.
- Uvod v fotosintezo. (2016). KhanAcademy. Pridobljeno: khanacademy.org.
- "Procesi svetlobnih odvisnosti" (2016). Brezmejna biologija. Pridobljeno od: brezmejna.com.
- Berg, JM, Tymoczko, JL in Stryer, L. (2002). Biokemija "dodatni dodatki, funkcionalni centri za energetsko reakcijo". Pridobljeno od: ncbi.nlm.nih.gov.
- Koning, RE (1994) "Calvin cikel". Pridobljeno: plantphys.info.
- Fotosinteza v rastlinah. FotosintezaIzobraževanje. Pridobljeno od: photosynthesiseducation.com.
- "Kaj bi bilo brez fotosinteze?", Kalifornijska univerza v Santa Barbari. Pridobljeno: scienceline.ucsb.edu.