• Mikä on fotosynteesi?
• Fotosynteesin tyypit
• Fotosynteesin ominaisuudet
• Fotosynteesin yhtälö
• Fotosynteesin vaiheet
• Fotosynteesin merkitys

Selitämme, mitä fotosynteesi on, sen ominaisuuksia, yhtälöä ja vaiheita. Myös miksi se on tärkeä maailman ekosysteemeille.

Fotosynteesi on kasvien ja muiden autotrofisten olentojen tärkein ravintomekanismi.

Mikä on fotosynteesi?

Fotosynteesi on biokemiallinen prosessi, jossa kasvit, levät ja bakteerit fotosynteettinen muuntaja epäorgaaninen materiaali (hiilidioksidi ja vesi) sisään orgaaninen materiaali (sokerit), hyödyntäen Energiaa kotoisin auringonvalo. Tämä on tärkein mekanismi ravitsemus kaikista autotrofiset organismit joissa on klorofylliä, joka on fotosynteesiprosessin välttämätön pigmentti.

Fotosynteesi on yksi planeetan tärkeimmistä biokemiallisista mekanismeista, koska se sisältää orgaanisten ravinteiden valmistuksen, jotka varastoivat valoenergia lähtöisin Aurinko erilaisissa molekyylejä hyödyllinen (hiilihydraatit). Itse asiassa tämän prosessin nimi tulee kreikkalaisista äänistä Kuva, "kevyt ja synteesi, "Sävellys".

Fotosynteesin jälkeen syntetisoituja orgaanisia molekyylejä voidaan käyttää lähteenä kemiallinen energia tukea elintärkeitä prosesseja, kuten soluhengitystä ja muita reaktioita, jotka ovat osa aineenvaihduntaa -lta elävät olennot.

Fotosynteesin suorittamiseksi tarvitaan klorofylliä, auringonvalolle herkkää pigmenttiä, joka antaa kasveille ja leville tyypillisen vihreän värin. Tätä pigmenttiä löytyy kloroplasteista, erikokoisista soluorganelleista, jotka ovat tyypillisiä kasvissolut, erityisesti lehtien solut (lehtien). Kloroplastit sisältävät joukon proteiinia Y entsyymejä jotka mahdollistavat monimutkaisten reaktioiden kehittymisen, jotka ovat osa fotosynteesiprosessia.

Fotosynteesiprosessi on välttämätön ekosysteemi ja varten elämää sellaisina kuin me ne tunnemme, koska se mahdollistaa orgaanisen aineen muodostumisen ja kiertämisen sekä epäorgaanisen aineen kiinnittymisen. Lisäksi happifotosynteesin aikana syntyy happea, jota useimmat elävät olennot tarvitsevat tuotantoaan. hengitys.

Fotosynteesin tyypit

Fotosynteesiä voidaan erottaa kahden tyyppistä riippuen aineista, joita keho käyttää reaktion suorittamiseen:

• Happifotosynteesi. Sille on ominaista käyttö Vesi (H2O) vähentämiseksi hiilidioksidi (CO2). Tämän tyyppisessä fotosynteesissä ei vain tuoteta hyödyllisiä sokereita keholle, vaan myös happea (O2) saadaan reaktion tuotteena. Kasvit, levät ja syanobakteerit suorittavat happifotosynteesiä.
• Happiton fotosynteesi. Keho ei käytä vettä hiilidioksidin (CO2) vähentämiseen, vaan sen sijaan käyttää auringonvaloa rikkivedyn (H2S) tai vetykaasun (H2) molekyylien hajottamiseen. Tämäntyyppinen fotosynteesi ei tuota happea (O2) vaan vapauttaa sen sijaan rikkiä reaktion tuotteena. Happittoman fotosynteesin suorittavat ns. vihreät ja purppuraiset rikkibakteerit, jotka sisältävät fotosynteettisiä pigmenttejä, jotka on ryhmitelty bakterioklorofyllien alle, jotka eroavat kasvien klorofyllistä.

Fotosynteesin ominaisuudet

Kasveissa ja levissä fotosynteesi tapahtuu organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi.

Yleisesti ottaen fotosynteesille on tunnusomaista seuraavat:

• Se on biokemiallinen prosessi, jossa hyödynnetään auringonvaloa orgaanisten yhdisteiden saamiseksi, eli ravinteiden synteesiä epäorgaanisista alkuaineista, kuten vedestä (H2O) ja hiilidioksidista (CO2).
• Sen voivat suorittaa erilaisia autotrofiset organismit, kunhan niissä on fotosynteettisiä pigmenttejä (tärkein on klorofylli). Se on kasvien (sekä maalla että vedessä), levien, kasviplanktoni, fotosynteettiset bakteerit. Muutama muutama eläimet pystyvät fotosynteesiin, mukaan lukien merietana Elysia chlorotica ja täplikäs salamanteri Ambystoma maculatum (jälkimmäinen tekee sen kiitos symbioosi merilevän kanssa).
• Kasveissa ja levissä fotosynteesi tapahtuu erikoistuneissa organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi ja joissa on klorofylliä. Fotosynteettisissä bakteereissa on myös klorofylliä (tai muita vastaavia pigmenttejä), mutta niissä ei ole kloroplasteja.
• Fotosynteesiä on kahta tyyppiä riippuen siitä, mitä ainetta käytetään sitomaan hiiltä hiilidioksidista (CO2). Happifotosynteesi käyttää vettä (H2O) ja tuottaa happea (O2), joka vapautuu ympäröivään ympäristöön. Happittomassa fotosynteesissä käytetään rikkivetyä (H2S) tai vetykaasua (H2), eikä se tuota happea, vaan vapauttaa rikkiä.
• Muinaisesta Kreikasta lähtien auringonvalon ja kasvien välistä suhdetta oletettiin jo. Kuitenkin edistyminen fotosynteesin tutkimuksessa ja ymmärtämisessä alkoi saada merkitystä peräkkäisten 1700-, 1800- ja 1900-luvuilta peräisin olevien tiedemiesten panoksen ansiosta. Esimerkiksi ensimmäinen, joka osoitti hapen muodostumista kasveissa, oli englantilainen pappi Joseph Priestley (1732-1804) ja ensimmäinen, joka muotoili fotosynteesin perusyhtälön, oli saksalainen kasvitieteilijä Ferdinand Sachs (1832-1897). Myöhemmin, biokemiallinen Amerikkalainen Melvin Calvin (1911-1997) teki toisen valtavan panoksen selventämällä Calvinin sykliä (yksi fotosynteesin vaiheista), mikä ansaitsi hänelle Nobelin Kemia vuonna 1961.

Fotosynteesin yhtälö

Happifotosynteesin yleinen yhtälö on seuraava:

Oikea tapa muotoilla tämä yhtälö kemiallisesti, toisin sanoen tasapainotettu yhtälö tälle reaktiolle, on seuraava:

Fotosynteesin vaiheet

Fotosynteesin fotokemiallinen vaihe tapahtuu auringonvalon läsnä ollessa.

Fotosynteesi kemiallisena prosessina tapahtuu kahdessa eri vaiheessa: valo (tai valo) ja tumma vaihe, niin sanottu, koska vain ensimmäinen on suoraan mukana auringonvalossa (mikä ei tarkoita, että toinen tapahtuu välttämättä pimeässä ).

• Valo- tai valokemiallinen vaihe. Tämän vaiheen aikana kasvin sisällä tapahtuu valosta riippuvia reaktioita, eli kasvi vangitsee sen aurinkoenergia klorofyllin avulla ja käyttää sitä ATP:n ja NADPH:n tuottamiseen. Kaikki alkaa, kun klorofyllimolekyyli joutuu kosketuksiin auringon säteilyn ja elektroneja sen ulkokuorista on virittyneitä, mikä synnyttää elektronien kuljetusketjun (samanlainen kuin sähköä), jota käytetään synteesiin ATP (adenosiinitrifosfaatti) ja NADPH (nikotiiniadeniinidinukleotidifosfaatti). Vesimolekyylin hajoaminen prosessissa, jota kutsutaan "fotolyysiksi", antaa klorofyllimolekyylille mahdollisuuden saada takaisin elektronin, jonka se menetti virittyessään (vaatii useiden klorofyllimolekyylien virityksen valofaasin suorittamiseksi). Kahden vesimolekyylin fotolyysin seurauksena muodostuu happimolekyyli, joka vapautuu tunnelmaa tämän fotosynteesin vaiheen sivutuotteena.
• Tumma tai synteettinen lava. Tässä vaiheessa, joka tapahtuu kloroplastien matriisissa tai stroomassa, kasvi käyttää hiilidioksidia ja hyödyntää edellisen vaiheen aikana syntyneitä molekyylejä (kemiallinen energia) syntetisoidakseen. aineet orgaaniset aineet läpi erittäin monimutkaisten kemiallisten reaktioiden piirin, joka tunnetaan nimellä Calvin-Benson sykli. Tämän syklin aikana ja eri entsyymien, aiemmin muodostuneen ATP:n ja NADPH:n, vaikutuksesta glukoosia syntetisoituu hiilidioksidista, jonka kasvi ottaa ilmakehästä. Hiilidioksidin sisällyttäminen sisään yhdisteet orgaaninen tunnetaan hiilen sitomisena.

Fotosynteesin merkitys

Fotosynteesi vapauttaa happea ilmakehään ja veteen.

Fotosynteesi on elintärkeä ja keskeinen prosessi biosfäärissä useista syistä. Ensimmäinen ja ilmeisin on, että se tuottaa happea (O2), joka on hengityksen kannalta välttämätön kaasu sekä vedessä että vedessä. ilmaa. Ilman kasveja useimmat elävät olennot (mukaan lukien ihminen) he eivät yksinkertaisesti voineet selviytyä.

Toisaalta kasvit sitovat sitä ympäröivästä ympäristöstä hiilidioksidia (CO2) ja muuttavat sen orgaaniseksi aineeksi. Tämä kaasu, jonka hengitämme ulos hengitettäessä, on mahdollisesti myrkyllistä, jos sitä ei pidetä tietyissä rajoissa.

Koska kasvit käyttävät hiilidioksidia tehdäkseen omiaan ruokaa, kasvien väheneminen planeetalla vaikuttaa tämän kaasun lisääntymiseen ilmakehässä, jossa se toimii ilmaston lämpeneminen. Esimerkiksi CO2 toimii kaasuna kasvihuoneilmiö, estää ylimääräistä lämpöä joka saavuttaa Maapallo säteilee ilmakehästä. Arvioiden mukaan joka vuosi fotosynteettiset organismit sitovat orgaanisiksi aineiksi noin 100 000 miljoonaa tonnia hiiltä.