Większość studentów zna proces fotosyntezy zachodzący przez rośliny, glony i niektóre gatunki bakterii jako proces, w którym produkują żywność (istoty) autotrofy). Jednak tacy uczniowie nie do końca rozumieją, w jaki sposób zachodzi ten rodzaj reakcji i jak wpływa na odżywianie roślin. Konieczne jest chemiczne zrozumienie tego zjawiska fotosyntezy.
Roślina usuwa wodę i niektóre cząsteczki nieorganiczne (związki, które nie zawierają węgla jako głównego pierwiastka) jego struktury, z pewnymi wyjątkami) z gleby przez korzeń i wraz z dwutlenkiem węgla (dwutlenek węgla - WSPÓŁ2) absorbowane przez rośliny iw obecności światła powstają wtedy cząsteczki organiczne (struktury zawierające węgiel jako główny pierwiastek). Przykładem wytworzonej cząsteczki organicznej jest glukoza (C6H12O6), które poprzez inne przemiany będą tworzyć skrobię, celulozę, białka, aminokwasy i inne składniki warzyw:
6CO2(g) + 6H2O(1) + światło słoneczne → C6H12O6(aq) + 602(g)
Jak już wspomniano, do zajścia fotosyntezy konieczne jest pochłonięcie energii słonecznej przez roślinę. Odbywa się to za pomocą jego pigmentów, czyli substancji charakteryzujących się emitowaniem określonego koloru pod wpływem światła. Głównym pigmentem roślin jest
chlorofil, którego strukturę pokazano poniżej. Jego struktura jest złożona, z jonem Mg2+ koordynowane w jamie centralnej i to właśnie ten pigment odpowiada za zielony kolor roślin, ponieważ pochłaniają fale czerwone, pomarańczowe, niebieskie i fioletowe, ale odbijają dużo światła Zielony.
Chlorofil i inne pigmenty fotosyntetyczne (takie jak: karotenoidy i fikobiliny) absorbują fotony, co powoduje, że elektrony ich cząsteczek stają się wzbudzone, czyli pochłaniają energię i wskakują na orbitę dalej od jądra atomowego, o wyższym poziomie energii. Elektrony te są przekazywane do łańcucha transportu elektronów, aby wykorzystać je w produkcji ATP (adenozynotrójfosforanu), a następnie w syntezie cukrów.
Cząsteczka wody jest następnie rozkładana (utlenianie), a wodór dostarcza elektrony do pigmentów, w tym przypadku do chlorofilu, który utracił wzbudzone elektrony. Kiedy woda odejdzie, nastąpi również uwolnienie O2. W rzeczywistości warto zauważyć, że praktycznie cały tlen obecny w atmosferze pochodzi z fotosyntezy.
Uzyskana energia jest następnie wykorzystywana do transformacji (redukcji) cząsteczek CO2 w złożonych związkach, takich jak węglowodany i biomasa.
Ogólna reakcja fotosyntezy:
podoficer2 + nH2O + światło słoneczne →{CH2O}Nie + nie2
Zobacz, że ta reakcja jest reakcją redoks, ponieważ tlen ulegał utlenieniu, a jego Nox (liczba utlenienia – ładunek elektryczny gatunku chemicznego) wzrastał, to znaczy tracił elektrony. Z drugiej strony wodór zmniejszył się, to znaczy zyskał elektrony.
Z punktu widzenia reakcji chemicznej fotosynteza jest przeciwieństwem oddychania wykonywanego przez istoty heterotroficzne (istoty, w tym człowieka, którzy nie produkują własnej żywności, ale muszą czerpać energię z innych źródeł, takich jak karmienie roślin i Zwierząt).
W fotosyntezie ze światła, wody i dwutlenku węgla syntetyzowane są cząsteczki organiczne i uwalniany jest tlen. W naszym przypadku zużywamy inne istoty i tlen, aby uzyskać energię do oddychania, w którym powstaje woda i dwutlenek węgla.
Ponadto, gdy roślina się rozkłada, zamienia się w glukozę i z czasem glukoza ponownie utworzy CO.2, w reakcji, która nie jest odwrotną reakcją fotosyntezy, dwutlenek węgla powróci do atmosfery.
Mamy więc obieg węgla.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm