Fotosinteza: što je to, sažetak procesa i koraci

THE fotosinteza je fotokemijski proces koji se sastoji u proizvodnji energije kroz sunčevu svjetlost i fiksiranju ugljika iz atmosfere.

Može se sažeti kao proces pretvaranja svjetlosne energije u kemijsku energiju. Uvjet fotosinteza ima kao značenje sinteza svjetlošću.

Proces fotosinteze

Prikaz procesa fotosinteze

Fotosinteza je proces koji se odvija unutar biljne stanice, od CO₂ (ugljični dioksid) i H₂O (voda), kao način za proizvodnju glukoze.

Biljke, alge, cijanobakterije i neke bakterije provode fotosintezu i nazivaju se bićima klorofila, jer imaju bitan pigment za taj proces, klorofil.

Fotosinteza se javlja u kloroplastima, organeli prisutnoj samo u biljnim stanicama, i tamo gdje se nalazi pigment klorofil, odgovoran za zelenu boju biljaka.

Pigmenti se mogu definirati kao bilo koja vrsta tvari koja može apsorbirati svjetlost. Klorofil je najvažniji pigment u biljkama za apsorpciju energije fotona tijekom fotosinteze. U procesu sudjeluju i drugi pigmenti, poput karotenoida i fikobilina.

Apsorbirana sunčeva svjetlost ima dvije osnovne funkcije u procesu fotosinteze:

• Pojačajte prijenos elektrona putem spojeva koji doniraju i prihvaćaju elektrone.
• Stvoriti protonski gradijent neophodan za sintezu ATP (Adenozin trifosfat - energija).

Također pročitajte o biljni dijelovi.

jednadžba fotosinteze

Ukratko, postupak fotosinteze možemo razjasniti sljedećom reakcijom:

H₂O i CO₂ su tvari potrebne za provođenje fotosinteze. Molekule klorofila upijaju sunčevu svjetlost i razgrađuju H₂O, puštajući O₂ i vodik. Vodik se pridružuje CO₂ i stvara glukozu.

Ovaj postupak rezultira općom jednadžbom fotosinteze, koja predstavlja reakciju redukcije oksidacije. H₂O donira elektrone, poput vodika, kako bi smanjio CO₂ da bi se stvorili ugljikohidrati u obliku glukoze (C₆H₁₂O₆).

Međutim, fotosintetski postupak je detaljniji i odvija se u dvije faze, kao što ćemo vidjeti u nastavku.

Koraci fotosinteze

Fotosinteza je podijeljena u dvije faze: svjetlosnu i tamnu.

svjetlosna faza

Svjetlosna faza, fotokemijska ili svjetleća, kako je sam naziv definira, reakcije su koje se javljaju samo u prisutnosti svjetlosti i odvijaju se u lamelama tilakoida kloroplasta.

Apsorpcija sunčeve svjetlosti i prijenos elektrona odvija se kroz fotosustave, koji su skupovi proteini, pigmenti i prijenosnici elektrona, koji tvore strukturu u tilakoidnim membranama kloroplast.

Postoje dvije vrste fotosustava, svaki s oko 300 molekula klorofila:

• Fotosustav I: Sadrži P reakcijski centar₇₀₀ i poželjno apsorbira svjetlost valne duljine 700 nm.
• Fotosustav II: Sadrži P reakcijski centar₆₈₀ i apsorbira svjetlost poželjno valne duljine na 680 nm.

Dva fotosustava povezana su lancem transporta elektrona i djeluju neovisno, ali komplementarno.

U ovoj se fazi odvijaju dva važna procesa: fotofosforilacija i fotoliza vode.

Fotosustavi su odgovorni za apsorpciju svjetlosti i transport elektrona za proizvodnju energije

Fotofosforilacija

Fotofosforilacija je u osnovi dodatak P (fosfora) ADP-u (Adenozin difosfat), što rezultira stvaranjem ATP-a.

U trenutku kad molekulima antene fotosustava foton svjetlosti uhvate, njegova se energija prenosi u reakcijske centre, gdje se nalazi klorofil. Kad foton pogodi klorofil, on se energizira i oslobađa elektrone koji su prošli kroz različite akceptore i stvorili se, zajedno s H₂O, ATP i NADPH.

Fotofosforilacija može biti dvije vrste:

• aciklička fotofosforilacija: Elektroni koje je oslobodio klorofil ne vraćaju se njemu, već u drugi fotosustav. Proizvodi ATP i NADPH.
• Ciklična fotofosforilacija: Elektroni se vraćaju u isti klorofil koji ih je oslobodio. Oblikujte samo ATP.

fotoliza vode

Fotoliza vode sastoji se u razbijanju molekule vode energijom sunčeve svjetlosti. Elektroni oslobođeni u tom procesu koriste se za nadomještanje elektrona izgubljenih klorofilom u fotosustavu II i za proizvodnju kisika koji udišemo.

Opća jednadžba fotolize ili Hillove reakcije opisana je kako slijedi:

Dakle, molekula vode krajnji je donor elektrona. Stvoreni ATP i NADPH koristit će se za sintezu ugljikohidrata iz CO₂. Međutim, to će se dogoditi u sljedećem koraku, mračnoj fazi.

tamna faza

Tamna faza, pentozni ciklus ili Calvinov ciklus mogu se javiti u odsutnosti i prisutnosti svjetlosti, a događaju se u stromi kloroplasta. Tijekom ove faze iz CO će nastati glukoza₂. Dakle, dok svjetlosna faza daje energiju, u tamnoj fazi dolazi do fiksacije ugljika.

Shema Calvinovog ciklusa

Pogledajte sažetak kako se događa Calvinov ciklus:

1. fiksacija ugljika

• Na svakom zavoju ciklusa molekula CO₂ dodaje se. Međutim, potrebno je šest potpunih zavoja da bi se stvorile dvije molekule gliceraldehid 3-fosfata i jedna molekula glukoze.
• Šest molekula ribuloze difosfata (RuDP), s pet ugljika, veže se na šest molekula CO₂, proizvodeći 12 molekula fosfoglicerinske kiseline (PGA), s tri ugljika.

2. Proizvodnja organskih spojeva

• 12 molekula fosfoglicerinske kiseline (PGAL) reducirano je na 12 molekula fosfoglicerinske aldehida.

3. Regeneracija difosfat ribuloze

• Od 12 molekula fosfoglicerinskog aldehida, 10 se međusobno kombinira i tvori 6 molekula RuDP.
• Dvije preostale fosfoglicerinske molekule aldehida služe za pokretanje sinteze škroba i drugih staničnih komponenata.

Glukoza nastala na kraju fotosinteze razgrađuje se i oslobođena energija omogućuje metabolizam stanica. Proces razgradnje glukoze je stanično disanje.

Važnost fotosinteze

Fotosinteza je osnovni proces transformiranja energije u biosferi. Podržava bazu prehrambenog lanca u kojem će hranjenje organskih tvari koje pružaju zelene biljke proizvoditi hranu za heterotrofna bića.

Dakle, fotosinteza ima svoju važnost na temelju tri glavna čimbenika:

• Potiče prikupljanje CO₂ atmosferski;
• Izvodi obnavljanje O₂ atmosferski;
• Pokreće protok materije i energije u ekosustavima.

Fotosinteza i kemosinteza

Za razliku od fotosinteze koja zahtijeva pojavu svjetlosti, kemosinteza događa se u nedostatku svjetlosti. Sastoji se u proizvodnji organske tvari od mineralnih tvari.

To je u osnovi postupak u dva koraka koji izvode samo autotrofne bakterije radi dobivanja energije. U prvom se koraku anorganske tvari oksidiraju, au drugom se ugljikov dioksid reducira, što dovodi do stvaranja organskih spojeva.

1. korak: anorganski spoj + O₂ → Oksidirani anorganski spojevi + kemijska energija
2. faza: CO₂ + H₂O + Kemijska energija → Organski spojevi + O₂

Saznajte više, pročitajte i:

• ciklus ugljika
• ciklus kisika
• Botanika: proučavanje biljaka