ה פוטוסינתזה, מונח שמשמעותו "סינתזה באמצעות אור", מוגדר בדרך כלל כתהליך שבו מצליח אורגניזם להשיג את מזונו. תהליך זה מתבצע בזכות אנרגיית השמש, שנלכדת והופכת לאנרגיה כימית, ומתרחשת ברקמות עשירות ב כלורופלסטים, אחת הרקמות הפעילות ביותר היא הפרנכימה הכלורופיליאנית המצויה בעלים.
קרא גם: תזונת צמחים
→ שלבי פוטוסינתזה
בצמחים, פוטוסינתזה קורה בכלורופלסטים ומתאפיין בשונים תגובה כימית נצפים. ניתן לקבץ תגובות אלו לשני תהליכים עיקריים.
תגובות קלות: מתרחשות בקרום התילקואידי (מערכות קרום כלורופלסטיות פנימיות).
תגובות קיבוע פחמן: מופיעים בסטרומה הכלורופלסטית (נוזל צפוף בתוך האברון).
בפוטוסינתזה משתמשים בפחמן דו חמצני ומשחרר חמצן. חילופי גז עם המדיום מתרחשים הודות לנוכחות של סטומטה.
→ מערכות צילום
לפני שנבין כל תגובה שמתרחשת בפוטוסינתזה, עלינו לדעת היכן מתרחשות חלק מהתגובות הללו. תגובות אור קורות, למשל, בקרום התילקואידי, ליתר דיוק במה שמכונה מערכות צילום.
מערכות פוטו הן יחידות בכלורופלסטים שבהם מוחדרים כלורופילים a ו- b וקרוטנואידים. במערכות צילום אלה ניתן לתפוס שני חלקים הנקראים קומפלקס האנטנה ומרכז התגובה. במתחם האנטנה, נמצאות מולקולות פיגמנט הלוכדות את אנרגיית האור ומעבירות אותה למרכז התגובה, מקום עשיר בחלבונים וכלורופיל.
בתהליך הפוטוסינתזה ניתן לאמת נוכחות של שתי מערכות פוטו המקושרות על ידי שרשרת הובלת אלקטרונים: o מערכת תמונות אני זה ה מערכת פוטוס II. פוטוסיסטם I קולט אור באורכי גל של 700 ננומטר ומעלה, ואילו פוטוסיסטם II סופג אורכי גל של 680 ננומטר ומטה. ראוי לציין כי ייעודן של מערכות הצילום I ו- II ניתן לפי סדר תגליותיהן.
→ תגובות קלות
שימו לב לתרשים עם עיקרי תהליך הפוטוסינתזה.
בתגובות אור, בתחילה אנרגיית האור נכנסת ל מערכת פוטוס II, שם הוא נלכד ונשא למולקולות P של הכלורופיל680 של מרכז התגובה. מולקולת הכלורופיל הזו מתרגשת, האלקטרונים שלה מפעילים אנרגיה ומועברים מהכלורופיל לעבר מקבל אלקטרונים. עבור כל אלקטרון מועבר, הוא מוחלף באלקטרון מתהליך פוטוליזת המים.
זוגות אלקטרונים עוזבים את מערכת תמונות אני על ידי שרשרת הובלת אלקטרונים, המגבירה את ייצורם של ATP (מקור אנרגיה כימי גדול) בתהליך המכונה פוטוסוספורילציה. האנרגיה הנספגת במערכת הפוטו I מועברת למולקולות P של כלורופיל700 של מרכז התגובה. אלקטרונים ממונעים נלכדים על ידי מולקולת הקואנזים NADP + ומוחלפים בכלורופיל באלקטרונים ממערכת פוטו II. האנרגיה הנוצרת בתהליכים אלה נשמרת במולקולות NADPH ו- ATP.
קרא גם: מה זה ATP?
מפת חשיבה: פוטוסינתזה
* להורדת מפת החשיבה ב- PDF, לחץ כאן!
→ קיבוע פחמן
בתגובות קיבוע פחמן, משמשים NADPH ו- ATP שיוצרו קודם לכן בתגובות אור להפחית פחמן דו חמצני לפחמן דו חמצני אורגני. בשלב זה התקשרה סדרת תגובות מחזור קלווין. במחזור זה שלוש מולקולות CO2 הם משתלבים עם תרכובת הנקראת ריבולוזה -1,5-ביספוספט (RuBP), ויוצרים תרכובת ביניים לא יציבה המתפרקת לייצור שש מולקולות של 3-פוספוגליצראט (PGA).
מולקולות ה- PGA מצטמצמות אז לשש מולקולות של גליצראלדהיד 3-פוספט (PGAL). חמש מולקולות PGAL מסדרים את עצמן מחדש ויוצרות שלוש מולקולות RuBP. הרווח של מחזור קלווין הוא אז של מולקולת PGAL, שתשמש לייצור סוכרוז ועמילן.
→ משוואת פוטוסינתזה
ניתן לתאר את המשוואה המאוזנת לפוטוסינתזה באופן הבא:
התבונן במשוואה המאוזנת של פוטוסינתזה.
חשוב להדגיש כי, בדרך כלל, נצפה היווצרות הגלוקוז כפחמימה המיוצרת במשוואת הפוטוסינתזה. עם זאת, בתהליך הפוטוסינתזה, הפחמימות הראשונות המיוצרות הן סוכרים המורכבים משלושה פחמנים בלבד.
→ החשיבות של פוטוסינתזה עבור המערכת האקולוגית
פוטוסינתזה היא ללא ספק חיונית למערכות אקולוגיות, בהיותה אחראית, למשל, על אספקת חמצן, המשמש את רוב היצורים החיים לתהליכים להשגת אנרגיה (נשימה תאית). אסור לנו לשכוח שאורגניזמים פוטוסינתטיים הם חלק מהרמה הטרופית הראשונה של רשתות המזון והקורים, והם, אם כן, הבסיס בשרשרת הטרופית.
בפוטוסינתזה צמחים ואורגניזמים פוטוסינתטיים אחרים מסוגלים להמיר אנרגיית שמש לאנרגיה כימית. כאשר היא נצרכת, האנרגיה שצברו המפיקים עוברת לרמה הטרופית הבאה. לפיכך, אנו יכולים להסיק שכדי שמערכת אקולוגית תתפקד כראוי, היא תלויה בלכידת אנרגיית השמש והפיכתה לביומסה של אורגניזמים פוטוסינתטיים.
קרא גם: רשת מזון ורשת
→ פוטוסינתזה וכימוסינתזה
פוטוסינתזה ו כימוסינתזה הם שניים תהליכים המבוצעים על ידי אורגניזמים אוטוטרופיים. כימוסינתזה בולטת בהיותה תהליך בו אין צורך באנרגיית שמש. תהליך המבוצע על ידי אורגניזמים רבים החיים בסביבות קיצוניות, כגון פתחי אוורור הידרותרמיים במצולות אוֹקיָנוּסִי. בכימוסינתזה מולקולות אורגניות מסונתזות באמצעות אנרגיה כימית מתרכובות אנאורגניות. בפוטוסינתזה, בתורו, קיים תהליך בו נוצרות תרכובות אורגניות באמצעות אנרגיית האור הנספגת בפיגמנטים מיוחדים.
→ סיכום פוטוסינתזה
פוטוסינתזה היא תהליך שבו אנרגיה סולארית נלכדת ומשמשת לייצור מולקולות אורגניות.
פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים.
כלורופיל וקרוטנואידים מסודרים בתילאקואידים של כלורופלסטים, ביחידות הנקראות פוטו מערכות.
ניתן לצפות בשני צעדים בפוטוסינתזה: תגובות אור ותגובות קיבוע פחמן.
בסוף הפוטוסינתזה מייצרים פחמימות.
פוטוסינתזה מבטיחה כי החמצן זמין לסביבה.
אורגניזמים פוטוסינתטיים הם יצרנים בשרשרת המזון.
מאת אמא ונסה דוס סנטוס
