Fotosynteza
Fotosynteza to proces, dzięki któremu rośliny i inne rzeczy wytwarzają pożywienie. Jest to endotermiczny (pochłaniający ciepło) proces chemiczny, który wykorzystuje światło słoneczne do przekształcenia dwutlenku węgla w cukry, które komórka może wykorzystać jako energię. Podobnie jak rośliny, wiele rodzajów glonów, protistów i bakterii wykorzystuje go do zdobywania pożywienia. Fotosynteza jest bardzo ważna dla życia na Ziemi. Wyjątkiem są pewne organizmy, które bezpośrednio czerpią swoją energię z reakcji chemicznych; organizmy te nazywane są chemoautotrofami.
Fotosynteza może odbywać się na różne sposoby, ale istnieją pewne części, które są wspólne.
6 CO2(g) + 6 H2O + fotony → C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
dwutlenek węgla + woda + energia świetlna → glukoza + tlen
Dwutlenek węgla dostaje się do liścia przez stomaty poprzez dyfuzję z atmosfery.
Woda jest wchłaniana z gleby przez komórki włoskowate korzeni, które mają zwiększoną powierzchnię w celu zwiększenia poboru wody.
Fotosynteza zachodzi w Chloroplastie (występującym w komórkach liści), który zawiera Chlorofil, zielony pigment pochłaniający energię świetlną. W komórkach liści Palisady znajduje się wiele chloroplastów, które przechwytują więcej światła. W ten sposób roślina może wykonać więcej fotosyntezy.
Tlen jest produktem odpadowym: jest używany do oddychania lub rozprzestrzenia się z powrotem z liści przez aparaty szparkowe.
Glukoza jest używana do oddychania (do uwalniania energii w komórkach). Jest ona przechowywana w postaci skrobi (która jest zamieniana z powrotem na glukozę w celu oddychania w ciemności). Glukoza może być również przetwarzana na inne związki służące do wzrostu i rozmnażania, np. celuloza, nektar, fruktoza, aminokwasy i tłuszcze.
Energia słoneczna, woda pochłaniana przez korzenie i dwutlenek węgla z atmosfery wytwarzają glukozę i tlen w procesie fotosyntezy.
Reakcje
Fotosynteza ma dwa główne zestawy reakcji. Reakcje zależne od światła potrzebują światła do wykonania pracy; oraz reakcje niezależne od światła, które nie potrzebują światła do wykonania pracy.
Reakcja zależna od światła
Energia światła słonecznego jest wykorzystywana do rozdzielania cząsteczek wody (fotoliza). Światło słoneczne uderza w chloroplasty w roślinie, powodując rozpad enzymu na wodę. Woda, po rozbiciu, wytwarza tlen, wodór i elektrony.
Wodór, wraz z elektronami zasilanymi światłem, przekształca NADP w NADPH, który jest następnie wykorzystywany w reakcjach niezależnych od światła. Tlen rozprzestrzenia się z zakładu jako odpadowy produkt fotosyntezy, a ATP jest syntetyzowany z ADP i nieorganicznego fosforanu. To wszystko dzieje się w granatach chloroplastów.
Reakcja niezależna od światła
Podczas tej reakcji powstają cukry z wykorzystaniem dwutlenku węgla i produktów reakcji świetlnych (ATP i NADPH) oraz różnych innych substancji chemicznych występujących w zakładzie w cyklu Calvina. Dlatego też reakcja niezależna od światła nie może zachodzić bez reakcji zależnej od światła. Dwutlenek węgla rozprzestrzenia się w roślinie i wraz z chemikaliami zawartymi w chloroplastie, ATP i NADPH powstaje glukoza, która jest transportowana wokół rośliny przez przeniesienie.
Schemat chloroplastu
Wczesna ewolucja
Pierwsze organizmy fotosyntetyczne prawdopodobnie wyewoluowały wcześnie w historii życia. Jako źródła elektronów mogły one używać środków redukujących, takich jak wodór lub siarkowodór, a nie wody. Cyjanobakterie pojawiły się później, a nadmiar produkowanego przez nie tlenu przyczynił się do katastrofy tlenowej. Umożliwiło to ewolucję złożonego życia.
Efektywność
Obecnie średnie tempo wychwytywania energii przez fotosyntezę na świecie wynosi około 130 terawatów, czyli około sześciokrotnie więcej niż obecna moc wykorzystywana przez cywilizację ludzką. Organizmy fotosyntetyczne przetwarzają również około 100-115 tys. ton metrycznych węgla na biomasę rocznie.
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest fotosynteza?
O: Fotosynteza to proces stosowany przez rośliny i niektóre mikroorganizmy, polegający na przetwarzaniu dwutlenku węgla w cukry przy użyciu światła słonecznego. Zamienia energię świetlną na energię chemiczną.
P: Jakie są produkty fotosyntezy?
O: Produktami fotosyntezy są węglowodany, które są wykorzystywane przez komórki jako energia i do budowy innych cząsteczek.
P: Jak fotosynteza wpływa na życie na Ziemi?
O: Fotosynteza jest niezbędna dla życia na Ziemi, ponieważ odpowiada za wprowadzenie wolnego tlenu do atmosfery. Bez niej nie byłoby życia na Ziemi.
P: Kto stosuje fotosyntezę?
O: Fotosyntezę wykorzystują rośliny zielone, algi, protisty i niektóre bakterie. Niektóre organizmy, które uzyskują energię z reakcji chemicznych, nazywane są chemoautotrofami i nie korzystają z fotosyntezy.
P: Czy fotosynteza jest reakcją egzotermiczną czy endotermiczną?
O: Fotosynteza jest reakcją endotermiczną, co oznacza, że do jej przeprowadzenia pobierane jest ciepło.
P: Na jaki rodzaj energii fotosynteza zamienia światło?
O: Fotosynteza przekształca energię świetlną w energię chemiczną.
