Fotosyntese: hvad det er, procesoversigt og trin

DET fotosyntese er en fotokemisk proces, der består i produktion af energi gennem sollys og kulstoffiksering fra atmosfæren.

Det kan opsummeres som processen med at omdanne lysenergi til kemisk energi. Begrebet fotosyntese har som betydning syntese af lys.

Fotosyntese proces

Repræsentation af fotosyntese processen

Fotosyntese er en proces, der finder sted inde i plantecellen fra CO₂ (kuldioxid) og H₂O (vand), som en måde at producere glukose på.

Planter, alger, cyanobakterier og nogle bakterier udfører fotosyntese og kaldes klorofylvæsener, fordi de har et essentielt pigment til processen, klorofyl.

Fotosyntese forekommer i kloroplaster, en organel, der kun findes i planteceller, og hvor pigmentet klorofyl, der er ansvarlig for den grønne farve af planter, findes.

Pigmenter kan defineres som enhver type stof, der er i stand til at absorbere lys. Klorofyl er det vigtigste pigment i planter til absorption af foton energi under fotosyntese. Andre pigmenter deltager også i processen, såsom carotenoider og phycobiliner.

Absorberet sollys har to grundlæggende funktioner i fotosynteseprocessen:

• Boost elektronoverførsel gennem forbindelser, der donerer og accepterer elektroner.
• Generer en protongradient, der er nødvendig til syntesen af ​​ATP (Adenosintrifosfat - energi).

Læs også om plantedele.

fotosyntese ligning

Sammenfattende kan vi afklare fotosyntese processen gennem følgende reaktion:

H₂O og CO₂ er de stoffer, der er nødvendige for at udføre fotosyntese. Klorofylmolekyler absorberer sollys og nedbryder H₂O, frigiver O₂ og hydrogen. Brint slutter sig til CO₂ og danner glukose.

Denne proces resulterer i den generelle fotosyntese ligning, som repræsenterer en oxidationsreduktionsreaktion. H₂O donerer elektroner, som brint, for at reducere CO₂ til dannelse af kulhydrater i form af glukose (C₆H₁₂O₆).

Den fotosyntetiske proces er imidlertid mere detaljeret og finder sted i to faser, som vi vil se nedenfor.

Fotosyntese trin

Fotosyntese er opdelt i to faser: den lette fase og den mørke fase.

lysfase

Den klare, fotokemiske eller lysende fase, som navnet definerer den, er reaktioner, der kun forekommer i nærvær af lys og finder sted i lamellerne af chloroplastens thylakoider.

Absorptionen af ​​sollys og overførsel af elektroner finder sted gennem fotosystemer, som er sæt af proteiner, pigmenter og elektrontransportører, der danner en struktur i thylakoidmembranerne i kloroplast.

Der er to typer fotosystemer, hver med ca. 300 klorofylmolekyler:

• Fotosystem I: Indeholder et P-reaktionscenter₇₀₀ og absorberer fortrinsvis lys med en bølgelængde på 700 nm.
• Fotosystem II: Indeholder et P-reaktionscenter₆₈₀ og absorberer lys fortrinsvis med bølgelængde ved 680 nm.

De to fotosystemer er forbundet med en elektrontransportkæde og fungerer uafhængigt, men supplerende.

To vigtige processer finder sted i denne fase: fotofosforylering og fotolyse af vand.

Fotosystemer er ansvarlige for lysabsorption og elektrontransport til energiproduktion

Fotofosforylering

Fotofosforylering er grundlæggende tilsætningen af ​​et P (fosfor) til ADP (Adenosindiphosphat), hvilket resulterer i dannelsen af ​​ATP.

I det øjeblik en lysfoton fanges af fotosystemernes antennemolekyler, overføres dens energi til reaktionscentre, hvor klorofyl findes. Når fotonet rammer klorofylen, får den energi og frigiver elektroner, der er gået gennem forskellige acceptorer og dannet sammen med H₂O, ATP og NADPH.

Fotofosforylering kan være af to typer:

• acyklisk fotofosforylering: Elektronerne, der blev frigivet ved klorofyl, vender ikke tilbage til det, men til det andet fotosystem. Producerer ATP og NADPH.
• Cyklisk fotofosforylering: Elektronerne vender tilbage til den samme klorofyl, der frigav dem. Form kun ATP.

vand fotolyse

Fotolyse af vand består i nedbrydning af vandmolekylet ved hjælp af sollys energi. Elektronerne frigivet i processen bruges til at erstatte de elektroner, der er mistet af klorofyl i fotosystem II, og til at producere det ilt, vi indånder.

Den generelle ligning af fotolyse eller Hill-reaktion er beskrevet som følger:

Vandmolekylet er således den ultimative elektrondonor. ATP og NADPH dannet vil blive brugt til syntese af kulhydrater fra CO₂. Dette vil dog ske i det næste trin, den mørke fase.

mørk fase

Den mørke fase, pentosecyklus eller Calvin-cyklus kan forekomme i fravær og tilstedeværelse af lys og sker i chloroplaststroma. I løbet af denne fase dannes glukose fra CO₂. Mens lysfasen giver energi, finder kulstoffiksering i mørk fase således sted.

Calvin cyklus ordning

Tjek et resumé af, hvordan Calvin-cyklussen opstår:

1. Carbon fiksering

• Ved hver cyklusomgang et CO-molekyle₂ tilføjes. Det tager imidlertid seks komplette vendinger at producere to molekyler glyceraldehyd-3-phosphat og et molekyle glukose.
• Seks molekyler af ribulosediphosphat (RuDP) med fem carbonatomer binder til seks CO-molekyler₂, der producerer 12 molekyler phosphoglycerinsyre (PGA) med tre carbonatomer.

2. Produktion af organiske forbindelser

• De 12 molekyler phosphoglycerinsyre (PGAL) reduceres til 12 molekyler phosphoglycerinsaldehyd.

3. Regenerering af diphosphatribulose

• Ud af de 12 molekyler phosphoglyceralt aldehyd kombineres 10 med hinanden for at danne 6 molekyler af RuDP.
• De to resterende phosphoglyceriske aldehydmolekyler tjener til at initiere syntesen af ​​stivelse og andre cellulære komponenter.

Glukosen produceret i slutningen af ​​fotosyntese nedbrydes, og den frigivne energi tillader cellemetabolisme at finde sted. Processen med at nedbryde glukose er cellulær respiration.

Betydningen af ​​fotosyntese

Fotosyntese er den grundlæggende proces til transformation af energi i biosfæren. Det understøtter bunden af ​​fødekæden, hvor fodring af organiske stoffer, der leveres af grønne planter, vil producere mad til heterotrofiske væsener.

Således har fotosyntese sin betydning baseret på tre hovedfaktorer:

• Fremmer CO-fangst₂ atmosfærisk;
• Udfører fornyelsen af ​​O₂ atmosfærisk;
• Det driver strømmen af ​​stof og energi i økosystemer.

Fotosyntese og kemosyntese

I modsætning til fotosyntese, der kræver lys for at forekomme, kemosyntese sker i fravær af lys. Det består i produktionen af ​​organisk materiale fra mineralstoffer.

Det er grundlæggende en totrins proces, der kun udføres af autotrofiske bakterier for at opnå energi. I det første trin oxideres uorganiske stoffer, og i det andet trin gennemgår carbondioxid reduktion, hvilket fører til produktion af organiske forbindelser.

1. trin: Uorganisk forbindelse + O₂ → Oxiderede uorganiske forbindelser + kemisk energi
2. fase: CO₂ + H₂O + Kemisk energi → Organiske forbindelser + O₂

Lær mere, læs også:

• kulstofcyklus
• iltcyklus
• Botanik: undersøgelse af planter