სტუდენტთა უმეტესობამ იცის მცენარეების, წყალმცენარეების და ბაქტერიების გარკვეული სახეობების მიერ შესრულებული ფოტოსინთეზის პროცესი პროცესი, რომლის დროსაც ისინი აწარმოებენ თავიანთ საკვებს (არსებები ავტოტროფები). ამასთან, ასეთ სტუდენტებს ნამდვილად არ ესმით, როგორ ხდება ამ ტიპის რეაქცია და როგორ ხდება ეს მცენარეთა კვებით. აუცილებელია ქიმიურად გავიაზროთ ფოტოსინთეზის ეს ფენომენი.
მცენარე შლის წყალს და ზოგიერთ არაორგანულ მოლეკულას (ნაერთებს, რომლებსაც ნახშირბადი არ გააჩნია მთავარ ელემენტად) მისი სტრუქტურის, ზოგიერთი გამონაკლისის გარდა) ნიადაგიდან ფესვის საშუალებით და ნახშირორჟანგთან ერთად (ნახშირორჟანგი - კომპანია2) მცენარეების მიერ შთანთქმული და სინათლის არსებობის შემდეგ წარმოიქმნება ორგანული მოლეკულები (სტრუქტურები, რომლებიც ნახშირბადს შეიცავს, როგორც მთავარ ელემენტს). წარმოებული ორგანული მოლეკულის მაგალითია გლუკოზა (C6ჰ12ო6), რომელიც სხვა გარდაქმნების გზით წარმოქმნის სახამებელს, ცელულოზას, ცილებს, ამინომჟავებს და ბოსტნეულის სხვა შემადგენლებს:
6CO2 (გ) + 6 თ2ო(1) + მზის შუქი → C6ჰ12ო6 (aq) + 6 ო2 (გ)
როგორც უკვე ნათქვამია, ფოტოსინთეზის მისაღწევად საჭიროა მზის ენერგია შთანთქას მცენარემ. ამას აკეთებენ მისი პიგმენტები, რომლებიც არის ნივთიერებები, რომლებიც ხასიათდება გარკვეული ფერის გამოსხივებით სინათლის ზემოქმედებისას. მცენარეთა მთავარი პიგმენტია ქლოროფილი, რომლის სტრუქტურა ნაჩვენებია ქვემოთ. მისი სტრუქტურა რთულია, Mg იონით2+ კოორდინირებულია ცენტრალურ ღრუში და სწორედ ეს პიგმენტია პასუხისმგებელი მცენარეთა მწვანე ფერისთვის, რადგან ეს ხდება აღიქვას წითელი, ნარინჯისფერი, ლურჯი და იისფერი ტალღის სიგრძე, მაგრამ ასახავს სინათლის დიდ ნაწილს მწვანე
ქლოროფილი და სხვა ფოტოსინთეზური პიგმენტები (როგორიცაა კაროტინოიდები და ფიკობილინები) შეიწოვება ფოტონები, რაც იწვევს მათ ელექტრონულ ელექტრონულ აღგზნებას, ანუ ენერგიის ათვისებას და ატომური ბირთვიდან უფრო შორს მდებარე ორბიტაზე გადასვლას, უფრო მაღალი ენერგიის დონით. ეს ელექტრონები გადაეცემა ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვს, რომ გამოვიყენოთ ATP (ადენოზინტრიფოსფატი) წარმოებაში და შემდეგ შაქრის სინთეზში.
წყლის მოლეკულა შემდეგ იშლება (იჟანგება) და წყალბადის ელექტრონებს აწვდის პიგმენტებს, ამ შემთხვევაში ქლოროფილს, რომელმაც დაკარგა აღგზნებული ელექტრონები. წყლის შესვენებისას ასევე იქნება გამოყოფა2. სინამდვილეში, საინტერესოა, რომ ატმოსფეროში არსებული ჟანგბადი პრაქტიკულად მოდის ფოტოსინთეზიდან.
შემდეგ მიღებული ენერგია გამოიყენება CO მოლეკულების გარდაქმნის (შემცირების) მიზნით2 რთულ ნაერთებში, როგორიცაა ნახშირწყლები და ბიომასა.
ზოგადი ფოტოსინთეზის რეაქცია:
სერჟანტი2 + nH2O + მზის შუქი →{CH2ო}არა + არა2
ნახეთ, რომ ეს რეაქცია არის რეაქცია რედოქსირება, რადგან ჟანგბადმა დაჟანგვა განიცადა და მისი Nox (დაჟანგვის ნომერი - ქიმიური სახეობის ელექტრული მუხტი) გაიზარდა, ანუ მან დაკარგა ელექტრონები. წყალბადმა შეამცირა, ანუ ელექტრონებმა მოიპოვა.
ქიმიური რეაქციის თვალსაზრისით, ფოტოსინთეზი არის ჰეტეროტროფიული არსებების (არსებები, მათ შორის ადამიანი რომლებიც არ აწარმოებენ საკუთარ საკვებს, მაგრამ მათ სჭირდებათ ენერგიის მოზიდვა სხვა წყაროებიდან, მაგალითად, მცენარეების გამოკვებით და ცხოველები).
ფოტოსინთეზში, სინათლისგან, წყლისგან და ნახშირორჟანგისგან, სინთეზდება ორგანული მოლეკულები და გამოიყოფა ჟანგბადი. ჩვენს შემთხვევაში, ჩვენ ვსვამთ სხვა არსებებს და ჟანგბადს ენერგიის მისაღებად სუნთქვისთვის, რომელშიც იქმნება წყალი და ნახშირორჟანგი.
ასევე, როდესაც მცენარე იშლება, ის გლუკოზად იქცევა და დროთა განმავლობაში გლუკოზა კვლავ წარმოქმნის CO.2, იმ რეაქციაში, რომელიც არ არის ფოტოსინთეზის შებრუნებული რეაქცია და ნახშირორჟანგი დაუბრუნდება ატმოსფეროს.
ნახშირბადის ციკლი გვაქვს.
ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm