Back to the topics list

fotosinteza

Sva živa bića trebaju energiju za život. Tu energiju uzimaju iz hrane. No, jeste li ikada vidjeli biljke kako jedu hranu? Kako onda dobivaju energiju? Biljke dobivaju energiju kroz proces fotosinteze koji im omogućuje proizvodnju hrane. Čitajte dalje kako biste saznali više o ovoj zanimljivoj temi.

ciljevi učenja

U ovoj lekciji naučit ćemo sljedeće

1. Definicija fotosinteze
2. Kemijske reakcije koje se odvijaju tijekom fotosinteze
3. Koraci u procesu fotosinteze koji fototrofima omogućuju proizvodnju hrane
4. Dva glavna stadija fotosinteze – svjetlosna reakcija i tamna reakcija
5. Četiri različite vrste pigmenata uključenih u fotosintezu

Fotosinteza je proces kojim fototrofi pretvaraju svjetlosnu energiju u kemijsku energiju, koja se koristi za poticanje staničnih aktivnosti. Unosi kloroplaste putem pigmenata kao što su klorofil a, klorofil b, karoten i ksantofil.

Sve zelene biljke i nekoliko drugih autotrofnih organizama oslanjaju se na fotosintezu za korištenje ugljičnog dioksida, vode i sunčeve svjetlosti za sintezu hranjivih tvari. Kisik je nusprodukt fotosinteze.

Kao i zelene biljke, i neki drugi organizmi provode fotosintezu. To uključuje prokariote poput ljubičastih bakterija, cijanobakterija i zelenih sumpornih bakterija.

Reakcija fotosinteze može se prikazati kao:

Ugljični dioksid + Voda ========= Glukoza + Kisik

(Sunčeva svjetlost)

Važnost fotosinteze

Fotosinteza je neophodna za postojanje cjelokupnog života na Zemlji. Ima važnu ulogu u hranidbenom lancu. Omogućuje biljkama da na taj način stvaraju svoju hranu, čineći ih primarnim proizvođačima.

Fotosintezom se također oslobađa kisik u atmosferu. Kisik je potreban većini organizama za preživljavanje.

Mjesto fotosinteze

Fotosinteza se odvija u kloroplastima u biljkama i modrozelenim algama. Svi zeleni dijelovi biljke, uključujući zelene stabljike, zelene listove i čašice, sadrže kloroplaste.

Kloroplasti su prisutni samo u biljnim stanicama i nalaze se unutar mezofilnih stanica lista.

Jednadžba fotosinteze

U fotosintezi, ugljični dioksid i voda reagiraju u dva produkta, naime, kisik i glukozu. Ovo je endotermna reakcija.

6CO ₂ + 6H ₂ O = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

Za razliku od biljaka, ne proizvode sve bakterije kisik kao nusprodukt fotosinteze. Bakterije koje ne proizvode kisik kao nusprodukt fotosinteze nazivaju se anoksigene fotosintetske bakterije. Bakterije koje proizvode kisik kao nusprodukt fotosinteze nazivaju se kisikove fotosintetske bakterije.

Fotosintetski pigmenti

U lišću postoje četiri različite vrste pigmenata:

1. Klorofil a
2. Klorofil b
3. ksantofili
4. karotenoidi

Koraci procesa

Na staničnoj razini, proces fotosinteze odvija se u staničnim organelama koje se nazivaju kloroplasti. Ove organele sadrže pigment zelene boje koji se zove klorofil, a koji je odgovoran za karakterističnu zelenu boju lišća.

Strukturno, list se sastoji od peteljke, pokožice i lamine. Lamina se koristi za apsorpciju sunčeve svjetlosti i ugljičnog dioksida tijekom fotosinteze.

• Tijekom procesa fotosinteze, ugljični dioksid ulazi kroz puči, vodu apsorbiraju korijenske dlake iz tla i prenose je u lišće kroz ksilemske žile. Klorofil apsorbira svjetlosnu energiju sunca kako bi razložio molekule vode na vodik i kisik.
• Vodik iz molekula vode i ugljikov dioksid apsorbiran iz zraka koristi se u proizvodnji glukoze. Nadalje, kisik se ispušta u atmosferu kroz lišće kao otpadni proizvod.
• Glukoza je izvor hrane za biljke koje osiguravaju energiju za rast i razvoj dok se ostatak skladišti u korijenju, lišću i plodovima za kasniju upotrebu.
• Pigmenti su druge osnovne stanične komponente fotosinteze. To su molekule koje daju boju i apsorbiraju svjetlost na određenoj valnoj duljini i odbijaju neapsorbiranu svjetlost. Sve zelene biljke uglavnom sadrže klorofil a, klorofil b i karotenoide koji su prisutni u tilakoidima kloroplasta. Prvenstveno se koristi za hvatanje svjetlosne energije. Klorofil-a je glavni pigment.

Dvije faze fotosinteze

Proces fotosinteze odvija se u dvije faze:

• Reakcija ovisna o svjetlu ili svjetlosna reakcija
• Svjetlo neovisna reakcija ili tamna reakcija

Svjetlosna reakcija fotosinteze ili reakcija ovisna o svjetlosti

• Fotosinteza počinje svjetlosnom reakcijom. Izvodi se samo danju uz prisutnost sunčeve svjetlosti. Kod biljaka se svjetlosna reakcija odvija u tilakoidnim membranama kloroplasta.
• Unutar tilakoidnih membrana nalaze se vrećicaste strukture koje se nazivaju Grana i koje skupljaju svjetlost.
• Svjetlosna energija se pretvara u ATP i NADPH koji se koriste u drugoj fazi fotosinteze. Koristi se voda i proizvodi se kisik.

Kemijska jednadžba u svjetlosnoj reakciji fotosinteze može se svesti na:

2H ₂ O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = O ₂ + 2NADPH + 3ATP

Tamna reakcija fotosinteze ili reakcija neovisna o svjetlu

• Ovo se također naziva reakcija fiksiranja ugljika.
• To je proces neovisan o svjetlosti u kojem se molekule šećera formiraju iz molekula vode i ugljičnog dioksida.
• Tamna reakcija događa se u stromi kloroplasta gdje iskorištavaju NADPH i ATP proizvode svjetlosne reakcije.
• Biljke hvataju ugljični dioksid iz atmosfere kroz stomate i nastavljaju u Calvinov ciklus.
• U Calvinovom ciklusu, ATP i NADPH nastali tijekom svjetlosne reakcije pokreću reakciju i pretvaraju šest molekula ugljičnog dioksida u jednu molekulu šećera ili glukozu.

Kemijska jednadžba za tamnu reakciju je

3CO ₂ + 6NADPH + 5H ₂ O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi

(Gdje je G3P gliceraldehid-3-fosfat)