Kjemisk reaksjon involvert i fotosyntese. Fotosyntese-reaksjon

De fleste studenter kjenner fotosynteseprosessen utført av planter, alger og visse arter av bakterier som prosess der de produserer maten (vesener autotrofer). Imidlertid forstår ikke slike studenter egentlig hvordan denne typen reaksjoner oppstår, og hvordan den resulterer i planteernæring. Det er nødvendig å forstå dette fenomenet fotosyntese kjemisk.

Anlegget fjerner vann og noen uorganiske molekyler (forbindelser som ikke har karbon som hovedelement av strukturen, med noen unntak) fra jorden gjennom roten og sammen med karbondioksid (karbondioksid - CO₂) absorbert av planter og i nærvær av lys, blir deretter organiske molekyler produsert (strukturer som inneholder karbon som hovedelement). Et eksempel på et produsert organisk molekyl er glukose (C₆H₁₂O₆), som gjennom andre transformasjoner vil danne stivelse, cellulose, proteiner, aminosyrer og andre bestanddeler av grønnsaker:

6CO_{2 (g)} + 6H₂O₍₁₎ + sollys → C₆H₁₂O_{6 (aq)} + 6O_{2 (g)}

For at fotosyntese skal skje er det som sagt nødvendig at solenergi absorberes av planten. Dette gjøres av pigmentene, som er stoffer som kjennetegnes ved å avgi en viss farge når de utsettes for lys. Hovedpigmentet av planter er

klorofyll, hvis struktur er vist nedenfor. Dens struktur er kompleks, med et Mg-ion²⁺ koordinert i det sentrale hulrommet, og det er dette pigmentet som er ansvarlig for den grønne fargen på planter, fordi den absorbere bølgelengdene til rødt, oransje, blått og fiolett, men reflekterer mye av lyset grønn.

Klorofyll og andre fotosyntetiske pigmenter (som f.eks karotenoider og phycobilins) absorberer fotoner, noe som får elektronene i molekylene til å bli begeistret, det vil si absorbere energi og hoppe til en bane lenger borte fra atomkjernen, med et høyere energinivå. Disse elektronene overføres til elektrontransportkjeden som skal brukes i produksjonen av ATP (adenosintrifosfat) og deretter i sukkersyntese.

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

Vannmolekylet brytes deretter ned (oksidasjon), og hydrogenet tilfører pigmentene elektroner, i dette tilfellet til klorofyll som har mistet sine eksiterte elektroner. Ved brudd på vann vil det også være frigjøring av O₂. Faktisk er det interessant å merke seg at praktisk talt alt oksygenet som er tilstede i atmosfæren kommer fra fotosyntese.

Den oppnådde energien blir deretter brukt til å transformere (redusere) CO-molekylene₂ i komplekse forbindelser som karbohydrater og biomasse.

Generisk fotosyntese reaksjon:

nCO₂ + nH₂O + sollys →{CH₂O}_Nei + nO₂

Se at denne reaksjonen er en reaksjon av redoks, fordi oksygenet gjennomgikk en oksidasjon, og dets Nox (oksidasjonsnummer - elektrisk ladning av den kjemiske arten) økte, det vil si at den mistet elektroner. Hydrogen, derimot, reduserte, det vil si at det fikk elektroner.

Fra synspunktet til kjemisk reaksjon er fotosyntese det motsatte av å puste utført av heterotrofiske vesener (vesener, inkludert mennesker, som ikke produserer sin egen mat, men som trenger å hente energi fra andre kilder, for eksempel ved å mate planter og dyr).

I fotosyntese, fra lys, vann og karbondioksid, syntetiseres organiske molekyler og oksygen frigjøres. I vårt tilfelle bruker vi andre vesener og oksygen for å få energi til å puste, der det dannes vann og karbondioksid.

Når planten brytes ned, blir den også til glukose, og over tid vil glukosen danne CO igjen._2­, i en reaksjon som ikke er den omvendte reaksjonen av fotosyntese og karbondioksid vil komme tilbake til atmosfæren.

Så vi har karbonsyklusen.

Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi