Back to the topics list

fotosynteza

Wszystkie żywe istoty potrzebują energii do życia. Pobierają tę energię z pożywienia. Ale czy kiedykolwiek widziałeś rośliny jedzące jedzenie? Jak zatem czerpią energię? Rośliny pozyskują energię w procesie zwanym fotosyntezą, który umożliwia im wytwarzanie pożywienia. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej na ten interesujący temat.

Cele kształcenia

W tej lekcji dowiemy się o następujących kwestiach

1. Definicja fotosyntezy
2. Reakcje chemiczne zachodzące podczas fotosyntezy
3. Etapy procesu fotosyntezy umożliwiające fototrofom wytwarzanie pożywienia
4. Dwa główne etapy fotosyntezy – reakcja jasna i reakcja ciemna
5. Cztery różne rodzaje pigmentów biorących udział w fotosyntezie

Fotosynteza to proces, w którym fototrofy przekształcają energię świetlną w energię chemiczną, która jest wykorzystywana do napędzania czynności komórkowych. Pobiera chloroplasty poprzez pigmenty, takie jak chlorofil a, chlorofil b, karoten i ksantofil.

Wszystkie rośliny zielone i kilka innych organizmów autotroficznych wykorzystują fotosyntezę, aby wykorzystać dwutlenek węgla, wodę i światło słoneczne do syntezy składników odżywczych. Tlen jest produktem ubocznym fotosyntezy.

Podobnie jak rośliny zielone, niektóre inne organizmy również przeprowadzają fotosyntezę. Należą do nich prokarioty, takie jak bakterie fioletowe, cyjanobakterie i zielone bakterie siarkowe.

Reakcję fotosyntezy można przedstawić jako:

Dwutlenek węgla + Woda ========= Glukoza + Tlen

(Światło słoneczne)

Znaczenie fotosyntezy

Fotosynteza jest niezbędna do istnienia wszelkiego życia na Ziemi. Odgrywa ważną rolę w łańcuchu pokarmowym. Umożliwia roślinom wytwarzanie pożywienia, czyniąc je głównymi producentami.

Fotosynteza uwalnia również tlen do atmosfery. Większość organizmów potrzebuje tlenu do przeżycia.

Miejsce fotosyntezy

Fotosynteza zachodzi w chloroplastach roślin i sinic. Wszystkie zielone części rośliny, w tym zielone łodygi, zielone liście i działki, zawierają chloroplasty.

Chloroplasty występują tylko w komórkach roślinnych i znajdują się w komórkach mezofilowych liści.

Równanie fotosyntezy

Podczas fotosyntezy dwutlenek węgla i woda reagują, tworząc dwa produkty, a mianowicie tlen i glukozę. Jest to reakcja endotermiczna.

6CO ₂ + 6H ₂ O = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

W przeciwieństwie do roślin, nie wszystkie bakterie wytwarzają tlen jako produkt uboczny fotosyntezy. Bakterie, które nie wytwarzają tlenu jako produktu ubocznego fotosyntezy, nazywane są beztlenowymi bakteriami fotosyntetycznymi. Bakterie wytwarzające tlen jako produkt uboczny fotosyntezy nazywane są tlenowymi bakteriami fotosyntetycznymi.

Pigmenty fotosyntetyczne

W liściach występują cztery różne rodzaje pigmentów:

1. Chlorofil A
2. Chlorofil b
3. Ksantofile
4. Karotenoidy

Etapy procesu

Na poziomie komórkowym proces fotosyntezy zachodzi w organellach komórkowych zwanych chloroplastami. Organelle te zawierają zielony pigment zwany chlorofilem, który odpowiada za charakterystyczne zielone zabarwienie liści.

Strukturalnie liść składa się z ogonków liściowych, naskórka i blaszki liściowej. Blaszka służy do absorpcji światła słonecznego i dwutlenku węgla podczas fotosyntezy.

• W procesie fotosyntezy dwutlenek węgla przedostaje się przez aparaty szparkowe, woda jest pobierana z gleby przez włośniki i transportowana do liści poprzez naczynia ksylemowe. Chlorofil pochłania energię świetlną ze słońca, aby rozbić cząsteczki wody na wodór i tlen.
• Wodór z cząsteczek wody i dwutlenek węgla pochłonięty z powietrza wykorzystywany jest do produkcji glukozy. Ponadto tlen jest uwalniany do atmosfery przez liście jako produkt odpadowy.
• Glukoza jest źródłem pożywienia dla roślin, które dostarczają energii do wzrostu i rozwoju, reszta zaś magazynowana jest w korzeniach, liściach i owocach do późniejszego wykorzystania.
• Pigmenty to kolejne podstawowe składniki komórkowe fotosyntezy. Są to cząsteczki nadające kolor, które absorbują światło o określonej długości fali i odbijają niewchłonięte światło. Wszystkie rośliny zielone zawierają głównie chlorofil a, chlorofil b i karotenoidy, które są obecne w tylakoidach chloroplastów. Służy przede wszystkim do wychwytywania energii świetlnej. Chlorofil-a jest głównym pigmentem.

Dwa etapy fotosyntezy

Proces fotosyntezy przebiega w dwóch etapach:

• Reakcja zależna od światła lub reakcja na światło
• Reakcja niezależna od światła lub reakcja ciemna

Reakcja świetlna fotosyntezy lub reakcja zależna od światła

• Fotosynteza rozpoczyna się od reakcji świetlnej. Odbywa się to tylko w ciągu dnia, w obecności światła słonecznego. U roślin reakcja świetlna zachodzi w błonach tylakoidowych chloroplastów.
• Wewnątrz błon tylakoidów znajdują się struktury przypominające worki zwane Grana, które gromadzą światło.
• Energia świetlna jest przekształcana w ATP i NADPH, które są wykorzystywane w drugiej fazie fotosyntezy. Wykorzystywana jest woda i wytwarzany jest tlen.

Równanie chemiczne w reakcji świetlnej fotosyntezy można sprowadzić do:

2H _2O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = _O2 + 2NADPH + 3ATP

Ciemna reakcja fotosyntezy lub reakcja niezależna od światła

• Nazywa się to również reakcją wiązania węgla.
• Jest to proces niezależny od światła, podczas którego cząsteczki cukru powstają z cząsteczek wody i dwutlenku węgla.
• Ciemna reakcja zachodzi w zrębie chloroplastu, gdzie wykorzystują produkty NADPH i ATP reakcji jasnej.
• Rośliny wychwytują dwutlenek węgla z atmosfery przez aparaty szparkowe i przechodzą do cyklu Calvina.
• W cyklu Calvina ATP i NADPH utworzone podczas reakcji świetlnej napędzają reakcję i przekształcają sześć cząsteczek dwutlenku węgla w jedną cząsteczkę cukru lub glukozę.

Równanie chemiczne ciemnej reakcji to

_3CO2 + 6NADPH + _5H2O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi

(G3P to aldehydo-3-fosforan glicerynowy)