- Čo je fotosyntéza?
- Druhy fotosyntézy
- Charakteristiky fotosyntézy
- Rovnica fotosyntézy
- Fázy fotosyntézy
- Význam fotosyntézy
Vysvetlíme, čo je fotosyntéza, jej charakteristiky, rovnicu a fázy. Tiež, prečo je dôležitý pre svetové ekosystémy.
Čo je fotosyntéza?
Fotosyntéza je biochemický proces, pri ktorom rastliny, riasy a baktérie fotosyntetická konverzia anorganický materiál (oxid uhličitý a voda) v organický materiál (cukry), využívajúc energie pochádzajúce z slnečné svetlo. Toto je hlavný mechanizmus výživa zo všetkých autotrofné organizmy ktoré obsahujú chlorofyl, ktorý je základným pigmentom pre proces fotosyntézy.
Fotosyntéza predstavuje jeden z najdôležitejších biochemických mechanizmov na planéte, pretože zahŕňa výrobu organických živín, ktoré ukladajú svetelná energia prichádzajúce z slnko v rôznych molekuly užitočné (sacharidy). V skutočnosti názov tohto procesu pochádza z gréckych hlasov Foto, „svetlo a syntéza, "Zloženie".
Po fotosyntéze môžu byť syntetizované organické molekuly použité ako zdroj chemická energia na podporu životne dôležitých procesov, ako je bunkové dýchanie a iné reakcie, ktoré sú súčasťou metabolizmus z živé bytosti.
Na uskutočnenie fotosyntézy je potrebná prítomnosť chlorofylu, pigmentu citlivého na slnečné svetlo, ktorý dodáva rastlinám a riasam ich charakteristické zelené sfarbenie. Tento pigment sa nachádza v chloroplastoch, bunkových organelách rôznych veľkostí, ktoré sú typické pre zeleninové bunky, najmä listové bunky (listov). Chloroplasty obsahujú sadu proteín Y enzýmy ktoré umožňujú vývoj zložitých reakcií, ktoré sú súčasťou procesu fotosyntézy.
Proces fotosyntézy je nevyhnutný pre ekosystému a pre života ako ich poznáme, keďže umožňuje tvorbu a obeh organickej hmoty a fixáciu anorganickej hmoty. Pri kyslíkovej fotosyntéze navyše vzniká kyslík, ktorý väčšina živých bytostí potrebuje na svoju tvorbu. dýchanie.
Druhy fotosyntézy
V závislosti od látok, ktoré telo používa na uskutočnenie reakcie, možno rozlíšiť dva typy fotosyntézy:
- Kyslíková fotosyntéza. Vyznačuje sa používaním Voda (H2O) na zníženie oxid uhličitý (CO2). Pri tomto type fotosyntézy sa vyrábajú nielen užitočné cukry pre telo, ale ako produkt reakcie sa získava aj kyslík (O2). Kyslíkovú fotosyntézu vykonávajú rastliny, riasy a sinice.
- Anoxygénna fotosyntéza. Telo nepoužíva vodu na redukciu oxidu uhličitého (CO2), ale namiesto toho využíva slnečné svetlo na rozklad molekúl sírovodíka (H2S) alebo plynného vodíka (H2). Tento typ fotosyntézy neprodukuje kyslík (O2) a namiesto toho uvoľňuje síru ako produkt reakcie. Anoxygénnu fotosyntézu vykonávajú takzvané zelené a fialové sírne baktérie, ktoré obsahujú fotosyntetické pigmenty zoskupené pod názvom bakteriochlorofyly, ktoré sa líšia od chlorofylu rastlín.
Charakteristiky fotosyntézy
V rastlinách a riasach prebieha fotosyntéza v organelách nazývaných chloroplasty.
Vo všeobecnosti je fotosyntéza charakterizovaná nasledujúcimi vlastnosťami:
- Ide o biochemický proces využitia slnečného žiarenia na získanie organických zlúčenín, teda syntézu živín z anorganických prvkov, ako je voda (H2O) a oxid uhličitý (CO2).
- Môže sa vykonávať rôznymi autotrofné organizmy, pokiaľ majú fotosyntetické pigmenty (najdôležitejší je chlorofyl). Je to proces výživy rastlín (suchozemských aj vodných), rias, fytoplanktón, fotosyntetické baktérie. Niekoľkí zvierat sú schopné fotosyntézy, vrátane morského slimáka Elysia chlorotica a salamandra škvrnitá Ambystoma maculatum (ten to robí vďaka symbióza s morskou riasou).
- V rastlinách a riasach prebieha fotosyntéza v špecializovaných organelách nazývaných chloroplasty, v ktorých sa nachádza chlorofyl. Fotosyntetické baktérie majú tiež chlorofyl (alebo iné analogické pigmenty), ale nemajú chloroplasty.
- Existujú dva typy fotosyntézy v závislosti od látky použitej na fixáciu uhlíka z oxidu uhličitého (CO2). Kyslíková fotosyntéza využíva vodu (H2O) a produkuje kyslík (O2), ktorý sa uvoľňuje do okolitého prostredia. Anoxygénna fotosyntéza využíva sírovodík (H2S) alebo plynný vodík (H2) a neprodukuje kyslík, ale namiesto toho uvoľňuje síru.
- Už od starovekého Grécka sa predpokladal vzťah medzi slnečným žiarením a rastlinami. Pokroky v štúdiu a chápaní fotosyntézy však začali naberať na význame vďaka príspevkom postupného súboru vedcov z 18., 19. a 20. storočia. Napríklad prvý, kto demonštroval vznik kyslíka v rastlinách, bol anglický duchovný Joseph Priestley (1732-1804) a prvý, kto sformuloval základnú rovnicu fotosyntézy, bol nemecký botanik Ferdinand Sachs (1832-1897). Neskôr, biochemické Ďalší obrovský prínos priniesol Američan Melvin Calvin (1911-1997), ktorý objasnil Calvinov cyklus (jedna z fáz fotosyntézy), za ktorý dostal Nobelovu cenu. Chémia v roku 1961.
Rovnica fotosyntézy
Všeobecná rovnica pre kyslíkovú fotosyntézu je nasledovná:
Správny spôsob, ako chemicky sformulovať túto rovnicu, teda vyváženú rovnicu pre túto reakciu, je nasledujúci:
Fázy fotosyntézy
Fotosyntéza ako chemický proces prebieha v dvoch rôznych štádiách: svetlo (alebo svetlo) štádium a štádium tmy, ktoré sa nazýva preto, lebo len prvé sa priamo podieľa na prítomnosti slnečného svetla (čo neznamená, že druhé sa nevyhnutne vyskytuje v tme). ).
- Svetelné alebo fotochemické štádium. Počas tejto fázy prebiehajú vo vnútri rastliny reakcie závislé od svetla, to znamená, že rastlina zachytáva solárna energia pomocou chlorofylu a využíva ho na tvorbu ATP a NADPH. Všetko začína, keď sa molekula chlorofylu dostane do kontaktu so slnečným žiarením a elektróny jeho vonkajších obalov sú excitované, čo generuje elektrónový transportný reťazec (podobný elektriny), ktorý sa používa na syntézu ATP (adenozín trifosfát) a NADPH (nikotín adenín dinukleotid fosfát). Rozpad molekuly vody v procese nazývanom „fotolýza“ umožňuje molekule chlorofylu získať späť elektrón, ktorý stratila pri excitácii (excitácia niekoľkých molekúl chlorofylu je potrebná na uskutočnenie svetelnej fázy). V dôsledku fotolýzy dvoch molekúl vody vzniká molekula kyslíka, ktorá sa uvoľňuje do atmosféru ako vedľajší produkt tejto fázy fotosyntézy.
- Tmavé alebo syntetické štádium. Počas tejto fázy, ktorá prebieha v matrici alebo stróme chloroplastov, rastlina využíva oxid uhličitý a využíva molekuly vytvorené počas predchádzajúcej fázy (chemická energia) na syntézu. látok organických látok prostredníctvom okruhu vysoko zložitých chemických reakcií známych ako Calvinov-Bensonov cyklus. Počas tohto cyklu a prostredníctvom zásahu rôznych enzýmov, predtým vytvorených ATP a NADPH, sa syntetizuje glukóza z oxidu uhličitého, ktorý rastlina prijíma z atmosféry. Zabudovanie oxidu uhličitého do zlúčeniny organická je známa ako fixácia uhlíka.
Význam fotosyntézy
Fotosyntéza je životne dôležitý a ústredný proces v biosfére z viacerých dôvodov. Prvým a najzrejmejším je, že produkuje kyslík (O2), plyn nevyhnutný na dýchanie vo vode aj vo vode. vzduchu. Bez rastlín väčšina živých vecí (vrátane ľudská bytosť) jednoducho nemohli prežiť.
Na druhej strane, rastliny absorbovaním z okolitého prostredia viažu oxid uhličitý (CO2) a premieňajú ho na organickú hmotu. Tento plyn, ktorý pri dýchaní vydychujeme, je potenciálne toxický, ak sa neudržiava v určitých medziach.
Pretože rastliny používajú oxid uhličitý na výrobu vlastného jedloúbytok rastlinného života na planéte ovplyvňuje nárast tohto plynu v atmosfére, kde pôsobí ako činidlo o globálne otepľovanie. Napríklad CO2 pôsobí ako plyn skleníkový efekt, predchádzanie prebytku teplo ktorý dosiahne Zem vyžaruje z atmosféry. Odhaduje sa, že každý rok fotosyntetické organizmy fixujú ako organické látky okolo 100 000 miliónov ton uhlíka.