• Što je fotosinteza?
• Vrste fotosinteze
• Karakteristike fotosinteze
• Jednadžba fotosinteze
• Faze fotosinteze
• Važnost fotosinteze

Objašnjavamo što je fotosinteza, njezine karakteristike, jednadžba i faze. Također, zašto je važan za svjetske ekosustave.

Fotosinteza je glavni mehanizam prehrane biljaka i drugih autotrofnih bića.

Što je fotosinteza?

Fotosinteza je biokemijski proces kojim se bilje, alge i bakterije fotosintetski pretvarač anorganski materijal (ugljični dioksid i voda) u organski materijal (šećeri), iskorištavajući Energija dolazi iz sunčeva svjetlost. Ovo je glavni mehanizam ishrana od svih autotrofnih organizama koji imaju klorofil, koji je esencijalni pigment za proces fotosinteze.

Fotosinteza predstavlja jedan od najvažnijih biokemijskih mehanizama na planetu jer uključuje proizvodnju organskih hranjivih tvari koje pohranjuju svjetlosna energija dolazi iz Sunce u različitim molekule korisni (ugljikohidrati). Zapravo, naziv ovog procesa dolazi od grčkih glasova Fotografija, "svjetlo i sinteza, "Sastav".

Nakon fotosinteze, sintetizirane organske molekule mogu se koristiti kao izvor kemijska energija za potporu vitalnih procesa, poput staničnog disanja i drugih reakcija koje su dio metabolizam od živa bića.

Za provedbu fotosinteze potrebna je prisutnost klorofila, pigmenta koji je osjetljiv na sunčevu svjetlost, koji biljkama i algama daje karakterističnu zelenu boju. Ovaj pigment se nalazi u kloroplastima, staničnim organelama različitih veličina koje su tipične za stanice povrća, osobito folijarne stanice (lišća). Kloroplasti sadrže skup protein Y enzimi koje omogućuju razvoj složenih reakcija koje su dio fotosintetskog procesa.

Proces fotosinteze je bitan za ekosustav i za život kakve poznajemo, budući da omogućuje stvaranje i kruženje organske tvari i fiksiranje anorganske tvari. Osim toga, tijekom fotosinteze kisikom, proizvodi se kisik koji je većini živih bića potreban za njihovu proizvodnju. disanje.

Vrste fotosinteze

Mogu se razlikovati dvije vrste fotosinteze, ovisno o tvarima koje tijelo koristi za provođenje reakcije:

• Fotosinteza kisikom. Karakterizira ga upotreba Voda (H2O) za redukciju ugljični dioksid (CO2) potrošeno. U ovoj vrsti fotosinteze ne samo da se stvaraju korisni šećeri za tijelo, već se kao produkt reakcije dobiva i kisik (O2). Biljke, alge i cijanobakterije provode fotosintezu kisika.
• Anoksigena fotosinteza. Tijelo ne koristi vodu za smanjenje ugljičnog dioksida (CO2), već umjesto toga koristi sunčevu svjetlost za razgradnju molekula vodikovog sulfida (H2S) ili plinovitog vodika (H2). Ova vrsta fotosinteze ne proizvodi kisik (O2) i umjesto toga oslobađa sumpor kao produkt reakcije. Anoksigenu fotosintezu provode takozvane zelene i ljubičaste sumporne bakterije, koje sadrže fotosintetske pigmente grupirane pod imenom bakterioklorofili, koji se razlikuju od klorofila biljaka.

Karakteristike fotosinteze

U biljkama i algama fotosinteza se odvija u organelama zvanim kloroplasti.

Općenito govoreći, fotosintezu karakterizira sljedeće:

• To je biokemijski proces iskorištavanja sunčeve svjetlosti za dobivanje organskih spojeva, odnosno sinteza hranjivih tvari iz anorganskih elemenata kao što su voda (H2O) i ugljični dioksid (CO2).
• Mogu ga izvoditi razni autotrofnih organizama, sve dok imaju fotosintetske pigmente (najvažniji je klorofil). To je proces ishrane biljaka (i kopnenih i vodenih), algi, fitoplankton, fotosintetske bakterije. Nekih nekoliko životinje sposobni su za fotosintezu, uključujući i morske puževe Elysia chlorotica i pjegavi daždevnjak Ambystoma maculatum (Potonji to čini zahvaljujući simbioza s algom).
• U biljkama i algama fotosinteza se odvija u specijaliziranim organelama zvanim kloroplasti, u kojima se nalazi klorofil. Fotosintetske bakterije također posjeduju klorofil (ili druge analogne pigmente), ali nemaju kloroplaste.
• Postoje dvije vrste fotosinteze, ovisno o tvari koja se koristi za fiksiranje ugljika iz ugljičnog dioksida (CO2). Fotosinteza kisikom koristi vodu (H2O) i proizvodi kisik (O2) koji se oslobađa u okolni okoliš. Anoksigena fotosinteza koristi sumporovodik (H2S) ili plinoviti vodik (H2) i ne proizvodi kisik već umjesto toga oslobađa sumpor.
• Od antičke Grčke, odnos između sunčeve svjetlosti i biljaka već je bio postavljen. Međutim, napredak u proučavanju i razumijevanju fotosinteze počeo je dobivati ​​na važnosti zahvaljujući doprinosima niza znanstvenika iz 18., 19. i 20. stoljeća. Primjerice, prvi je demonstrirao stvaranje kisika u biljkama engleski svećenik Joseph Priestley (1732-1804), a prvi koji je formulirao osnovnu jednadžbu fotosinteze bio je njemački botaničar Ferdinand Sachs (1832-1897). Kasnije, biokemijski Amerikanac Melvin Calvin (1911.-1997.) dao je još jedan ogroman doprinos, razjasnivši Calvinov ciklus (jedna od faza fotosinteze), što mu je donijelo Nobelovu nagradu za Kemija godine 1961. godine.

Jednadžba fotosinteze

Opća jednadžba za fotosintezu kisika je sljedeća:

Ispravan način kemijske formulacije ove jednadžbe, odnosno uravnotežene jednadžbe za ovu reakciju, je sljedeći:

Faze fotosinteze

Fotokemijska faza fotosinteze događa se u prisutnosti sunčeve svjetlosti.

Fotosinteza se kao kemijski proces odvija u dvije različite faze: svjetlosnoj (ili svijetloj) fazi i tamnoj fazi, tzv. jer je samo prva izravno uključena u prisutnost sunčeve svjetlosti (što ne znači da se druga nužno javlja u mraku). ).

• Svjetlosni ili fotokemijski stadij. Tijekom ove faze unutar biljke se odvijaju reakcije ovisne o svjetlosti, odnosno biljka zahvaća solarna energija pomoću klorofila i koristi ga za proizvodnju ATP i NADPH. Sve počinje kada molekula klorofila dođe u dodir sa sunčevim zračenjem i elektrona njegove vanjske ljuske su pobuđene, što stvara lanac prijenosa elektrona (slično kao struja), koji se koristi za sintezu ATP (adenozin trifosfat) i NADPH (nikotin adenin dinukleotid fosfat). Raspad molekule vode u procesu zvanom "fotoliza" omogućuje molekuli klorofila da povrati elektron koji je izgubio kada je pobuđen (uzbuđenje nekoliko molekula klorofila potrebno je za provođenje svjetlosne faze). Kao rezultat fotolize dviju molekula vode, nastaje molekula kisika koja se oslobađa u atmosfera kao nusproizvod ove faze fotosinteze.
• Tamna ili sintetička faza. Tijekom ove faze, koja se odvija u matriksu ili stromi kloroplasta, biljka koristi ugljični dioksid i koristi prednosti molekula stvorenih tijekom prethodne faze (kemijska energija) za sintetizaciju tvari organske tvari kroz krug vrlo složenih kemijskih reakcija poznatih kao Calvin-Bensonov ciklus. Tijekom ovog ciklusa, uz intervenciju različitih enzima, prethodno formiranih ATP i NADPH, sintetizira se glukoza iz ugljičnog dioksida koji biljka uzima iz atmosfere. Ugradnja ugljičnog dioksida u spojeva organski je poznat kao fiksacija ugljika.

Važnost fotosinteze

Fotosinteza oslobađa kisik u atmosferu i vodu.

Fotosinteza je vitalni i središnji proces u biosferi iz više razloga. Prvi i najočitiji je da proizvodi kisik (O2), esencijalni plin za disanje i u vodi i u vodi. zrak. Bez biljaka, većina živih bića (uključujući ljudsko biće) jednostavno nisu mogli preživjeti.

S druge strane, upijajući ga iz okolnog okoliša, biljke fiksiraju ugljični dioksid (CO2), pretvarajući ga u organsku tvar. Ovaj plin, koji izdišemo kada udišemo, potencijalno je otrovan ako se ne drži u određenim granicama.

Budući da biljke koriste ugljični dioksid za vlastite stvaranje hrana, smanjenje biljnog svijeta na planeti utječe na povećanje ovog plina u atmosferi, gdje djeluje kao agens globalno zatopljenje. Na primjer, CO2 djeluje kao plin efekt staklenika, sprječavajući višak toplina koji dopire do Zemlja zrači iz atmosfere. Procjenjuje se da svake godine fotosintetski organizmi fiksiraju kao organske tvari oko 100 000 milijuna tona ugljika.