Kai kurie organizmai turi sukurti energiją, reikalingą išgyventi. Šie organizmai sugeba absorbuoti saulės spindulių energiją ir panaudoti ją gamyboje cukraus ir kiti organiniai junginiai, tokie kaip lipidai ir baltymai. Tada cukrūs naudojami organizmo energijai tiekti. Šis procesas, vadinamas fotosinteze, yra naudojamas fotosintetiniai organizmai įskaitant augalai, dumbliaiir melsvabakterės.
Fotosintezės lygtis
Fotosintezės metu saulės energija virsta chemine energija. Cheminė energija kaupiama gliukozės (cukraus) pavidalu. Gliukozei, deguoniui ir vandeniui gaminti naudojami anglies dioksidas, vanduo ir saulės spinduliai. Šio proceso cheminė lygtis:
6CO2 + 12H2O + šviesa → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Šešios anglies dioksido (6CO2) ir dvylika vandens molekulių (12H2O) sunaudojama proceso metu, o gliukozė (C6H12O6), šešios deguonies molekulės (6O2) ir šešios vandens molekulės (6H2O) yra gaminami.
Ši lygtis gali būti supaprastinta taip: 6CO2 + 6H2O + šviesa → C6H12O6 + 6O2.
Fotosintezė augaluose
Augaluose fotosintezė vyksta daugiausia
lapai. Kadangi fotosintezei reikalingas anglies dioksidas, vanduo ir saulės spinduliai, visos šios medžiagos turi būti gaunamos arba pernešamos į lapus. Anglies dioksidas gaunamas per mažas augalų lapų poras, vadinamas stomata. Deguonis išsiskiria ir per pilvą. Vanduo iš augalų gaunamas per šaknis ir per lapus patenka į lapus kraujagyslių augalų audinių sistemos. Saulės šviesą sugeria chlorofilas, žalias pigmentas, esantis augalų ląstelė vadinamos struktūros chloroplastai. Chloroplastai yra fotosintezės vietos. Chloroplastai turi keletą struktūrų, kurių kiekviena turi specifines funkcijas:- Išorinė ir vidinė membranos- apsauginės dangos, neleidžiančios uždaryti chloroplastinių konstrukcijų.
- Stroma—Užšaldyti skysčius chloroplasto viduje. Anglies dioksido pavertimo cukrumi vieta.
- Thylakoid—Sušlapintos maišelio formos membranos struktūros. Šviesos energijos virsmo chemine energija vieta.
- Grana—Sluoksniuoti tironiškų maišų krūvos. Šviesos energijos pavertimo chemine energija vietos.
- Chlorofilas- žalias pigmentas chloroplasto viduje. Sugeria šviesos energiją.
Fotosintezės etapai
Fotosintezė vyksta dviem etapais. Šios stadijos vadinamos šviesos reakcijomis ir tamsiosiomis reakcijomis. Šviesos reakcijos vyksta esant šviesai. Tamsioms reakcijoms nereikia tiesioginės šviesos, tačiau daugumoje augalų tamsiosios reakcijos vyksta dienos metu.
Šviesos reakcijos dažniausiai atsiranda tirokoidinėse grana krūvose. Čia saulės šviesa paverčiama chemine energija ATP (laisvosios energijos turinčios molekulės) ir NADPH (didelės energijos elektronus pernešančios molekulės) pavidalu. Chlorofilas sugeria šviesos energiją ir pradeda žingsnių grandinę, kurios metu susidaro ATP, NADPH ir deguonis (dalijant vandenį). Degalis išsiskiria per pilvą. Tiek ATP, tiek NADPH yra naudojami tamsiose reakcijose, norint gaminti cukrų.
Tamsios reakcijos atsirasti stromoje. Anglies dioksidas paverčiamas cukrumi naudojant ATP ir NADPH. Šis procesas yra žinomas kaip anglies fiksacija arba Kalvino ciklas. Kalvino ciklas turi tris pagrindinius etapus: anglies fiksavimą, redukciją ir regeneraciją. Fiksavimo metu anglies dioksidas yra sujungtas su 5 anglies cukrumi [ribuliozės1,5-bifosfatas (RuBP)], sukuriant 6 anglies cukrų. Redukcijos etape ATP ir NADPH, susidarę lengvosios reakcijos stadijoje, yra naudojami 6 anglies cukraus pavertimui į dvi 3 anglies molekules. angliavandeniai, glicerraldehido 3-fosfatas. Glicerraldehido 3-fosfatas naudojamas gliukozei ir fruktozei gaminti. Šios dvi molekulės (gliukozė ir fruktozė) sujungiamos, kad susidarytų sacharozė arba cukrus. Regeneracijos etape kai kurios glicerraldehido 3-fosfato molekulės yra sujungiamos su ATP ir paverčiamos atgal į 5 anglies cukraus RuBP. Užbaigus ciklą, „RuBP“ galima derinti su anglies dioksidu, kad ciklas prasidėtų iš naujo.
Fotosintezės santrauka
Apibendrinant galima pasakyti, kad fotosintezė yra procesas, kurio metu šviesos energija paverčiama chemine energija ir naudojama organiniams junginiams gaminti. Augaluose fotosintezė paprastai vyksta chloroplastuose, esančiuose augalų lapuose. Fotosintezė susideda iš dviejų etapų: šviesos reakcijos ir tamsiosios reakcijos. Šviesos reakcijos paverčia šviesą energija (ATP ir NADHP), o tamsiosios reakcijos sunaudoja energiją ir anglies dioksidą cukrui gaminti. Norėdami peržiūrėti fotosintezę, paimkite Fotosintezės viktorina.