Daugelis studentų žino augalų, dumblių ir tam tikrų rūšių bakterijų fotosintezės procesą kaip procesą, kurio metu jie gamina savo maistą (būtybės autotrofai). Tačiau tokie studentai nelabai supranta, kaip vyksta tokio tipo reakcijos ir kaip tai lemia augalų mitybą. Šį fotosintezės reiškinį būtina suprasti chemiškai.
Augalas pašalina vandenį ir kai kurias neorganines molekules (junginius, kurių pagrindiniame elemente nėra anglies) struktūros, išskyrus kai kurias išimtis) iš dirvožemio per šaknį ir kartu su anglies dioksidu (anglies dioksidu - CO2) absorbuojamos augalų ir esant šviesai, tada susidaro organinės molekulės (struktūros, kuriose pagrindinis elementas yra anglis). Gaminamos organinės molekulės pavyzdys yra gliukozė (C6H12O6), kuris dėl kitų transformacijų sudarys krakmolą, celiuliozę, baltymus, aminorūgštis ir kitas daržovių sudedamąsias dalis:
6CO2 g) + 6H2O(1) + saulės spinduliai → C6H12O6 (aq) + 6O2 g)
Kaip minėta, norint įvykti fotosintezę, būtina, kad augalas absorbuotų saulės energiją. Tai daro jo pigmentai, kurie yra medžiagos, pasižyminčios tam tikra spalva, veikiamos šviesos. Pagrindinis augalų pigmentas yra
chlorofilas, kurio struktūra parodyta žemiau. Jo struktūra yra sudėtinga, su Mg jonu2+ koordinuojamas centrinėje ertmėje, ir būtent šis pigmentas yra atsakingas už žalią augalų spalvą, nes jis sugeria raudonos, oranžinės, mėlynos ir violetinės bangos ilgius, tačiau atspindi didelę šviesos dalį žalias.
Chlorofilas ir kiti fotosintetiniai pigmentai (pvz karotinoidai ir phycobilins) sugeria fotonus, dėl kurių jų molekulėse esantys elektronai jaudinasi, tai yra sugeria energiją ir šokinėja į orbitą, esančią toliau nuo atomo branduolio, turėdamas aukštesnį energijos lygį. Šie elektronai yra perduodami į elektronų transportavimo grandinę, kad būtų naudojami gaminant ATP (adenozino trifosfatą) ir tada sintetinant cukrus.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Tada vandens molekulė skaidoma (oksiduojama), o vandenilis tiekia elektronus pigmentams, šiuo atveju - chlorofilui, kuris prarado sužadintus elektronus. Pertraukiant vandenį taip pat bus išskiriamas O2. Tiesą sakant, įdomu pažymėti, kad praktiškai visas atmosferoje esantis deguonis gaunamas iš fotosintezės.
Gauta energija naudojama transformuoti (redukuoti) CO molekules2 sudėtiniuose junginiuose, tokiuose kaip angliavandeniai ir biomasė.
Bendroji fotosintezės reakcija:
nCO2 + nH2O + saulės spinduliai →{CH2O}ne + nO2
Pažiūrėkite, ar ši reakcija yra redoksas, nes deguonis oksidavosi, o jo Nox (oksidacijos skaičius - cheminių medžiagų elektrinis krūvis) padidėjo, tai yra, jis prarado elektronus. Kita vertus, vandenilis sumažėjo, tai yra įgijo elektronų.
Cheminės reakcijos požiūriu fotosintezė yra priešinga kvėpavimui, kurį atlieka heterotrofinės būtybės (būtybės, įskaitant žmogų, kurie patys negamina maisto, bet kuriems reikia pasisemti energijos iš kitų šaltinių, pavyzdžiui, maitinant augalus ir gyvūnai).
Fotosintezės metu iš šviesos, vandens ir anglies dioksido sintetinamos organinės molekulės ir išsiskiria deguonis. Mūsų atveju mes vartojame kitas būtybes ir deguonį, kad gautume kvėpavimo energiją, kurioje susidaro vanduo ir anglies dioksidas.
Be to, kai augalas suyra, jis virsta gliukoze ir laikui bėgant gliukozė vėl formuoja CO.2, reakcijoje, kuri nėra atvirkštinė fotosintezės reakcija, o anglies dioksidas grįš į atmosferą.
Taigi turime anglies ciklą.
Jennifer Fogaça
Baigė chemiją
Chemija
Fotochemija, cheminė energija, vandens fotolizė, fotofosforilinimas, NADP, šviesos reakcija, ATP, augalų fotosintezė, šaltinis energijos, chlorofilo molekulės, šviesos energijos, ląstelių sandaros, augalų fotosintezės proceso, absorbcijos šviesa, d
