Lielākā daļa studentu fotosintēzes procesu, ko veic augi, aļģes un noteiktas baktēriju sugas, zina kā procesu, kurā viņi ražo savu pārtiku (būtnes autotrofi). Tomēr šādi studenti īsti nesaprot, kā notiek šāda veida reakcija un kā tās rezultātā notiek augu uzturs. Ķīmiski ir jāsaprot šī fotosintēzes parādība.
Augs noņem ūdeni un dažas neorganiskas molekulas (savienojumus, kuru galvenā sastāvdaļa nav ogleklis struktūru, ar dažiem izņēmumiem) no augsnes caur sakni un kopā ar oglekļa dioksīdu (oglekļa dioksīdu - CO2), ko absorbē augi, un gaismas klātbūtnē pēc tam tiek ražotas organiskas molekulas (struktūras, kuru galvenais elements ir ogleklis). Saražotās organiskās molekulas piemērs ir glikoze (C.6H12O6), kas citu pārveidojumu rezultātā veidos cieti, celulozi, olbaltumvielas, aminoskābes un citas dārzeņu sastāvdaļas:
6CO2. punkta g) apakšpunkts + 6H2O(1) + saules gaisma → C6H12O6 (aq) + 6O2. punkta g) apakšpunkts
Kā minēts, lai notiktu fotosintēze, nepieciešams, lai augs absorbētu saules enerģiju. To dara tā pigmenti, kas ir vielas, kurām gaismas iedarbībā izstaro noteiktu krāsu. Galvenais augu pigments ir
hlorofils, kuras struktūra parādīta zemāk. Tās struktūra ir sarežģīta, ar Mg jonu2+ centrālajā dobumā, un tieši šis pigments ir atbildīgs par augu zaļo krāsu, jo tas absorbē sarkanā, oranžā, zilā un violetā viļņu garumus, bet atstaro lielu daļu gaismas zaļa.
Hlorofils un citi fotosintēzes pigmenti (piemēram, karotinoīdi un phycobilins) absorbē fotonus, kā rezultātā viņu molekulu elektroni kļūst satraukti, tas ir, tie absorbē enerģiju un lec uz orbītu, kas atrodas tālāk no atoma kodola, ar augstāku enerģijas līmeni. Šie elektroni tiek pārnesti uz elektronu transporta ķēdi, lai tos izmantotu ATP (adenozīna trifosfāta) ražošanā un pēc tam cukuru sintēzē.
Pēc tam ūdens molekula tiek sadalīta (oksidēšanās), un ūdeņradis piegādā elektronus pigmentiem, šajā gadījumā hlorofilam, kurš ir zaudējis uzbudinātos elektronus. Ūdens pārrāvumā notiks arī O izdalīšanās2. Patiesībā ir interesanti atzīmēt, ka praktiski viss atmosfērā esošais skābeklis rodas no fotosintēzes.
Iegūto enerģiju izmanto CO molekulu pārveidošanai (reducēšanai)2 tādos sarežģītos savienojumos kā ogļhidrāti un biomasa.
Vispārēja fotosintēzes reakcija:
nCO2 + nH2O + saules gaisma →{CH2O}Nē + nO2
Skatiet, ka šī reakcija ir redokss, jo skābeklis oksidējās un tā Nox (oksidācijas skaitlis - ķīmisko sugu elektriskais lādiņš) pieauga, tas ir, tas zaudēja elektronus. Savukārt ūdeņradis samazinājās, tas ir, tas ieguva elektronus.
No ķīmiskās reakcijas viedokļa fotosintēze ir pretēja elpošanai, ko veic heterotrofiskas būtnes (būtnes, ieskaitot cilvēku, kuri paši neražo pārtiku, bet kuriem enerģija jāiegūst no citiem avotiem, piemēram, barojot augus un dzīvnieki).
Fotosintēzē no gaismas, ūdens un oglekļa dioksīda tiek sintezētas organiskās molekulas un izdalās skābeklis. Mūsu gadījumā mēs patērējam citas būtnes un skābekli, lai iegūtu enerģiju elpošanai, kurā veidojas ūdens un oglekļa dioksīds.
Arī tad, kad augs sadalās, tas pārvēršas par glikozi un laika gaitā glikoze atkal veidos CO.2, reakcijā, kas nav fotosintēzes apgrieztā reakcija, un oglekļa dioksīds atgriezīsies atmosfērā.
Tātad mums ir oglekļa cikls.
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm