Fotosintezė
Fotosintezė - tai procesas, kurio metu augalai ir kiti daiktai gamina maistą. Tai endoterminis (sunaudoja šilumą) cheminis procesas, kurio metu naudojant saulės šviesą anglies dioksidas paverčiamas cukrumi, kurį ląstelė gali naudoti kaip energiją. Jį naudoja ne tik augalai, bet ir daugelio rūšių dumbliai, protistai ir bakterijos, kad gautų maisto. Fotosintezė labai svarbi gyvybei Žemėje. Išimtis yra tam tikri organizmai, kurie energiją tiesiogiai gauna iš cheminių reakcijų; šie organizmai vadinami chemoautotrofais.
Fotosintezė gali vykti įvairiais būdais, tačiau yra keletas bendrų dalių.
6 CO2(g) + 6 H2O + fotonai → C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
anglies dioksidas + vanduo + šviesos energija → gliukozė + deguonis
Anglies dioksidas iš atmosferos difuzijos būdu patenka į lapą per skrandukus.
Vandenį iš dirvožemio sugeria šaknų plaukuotosios ląstelės, kurių paviršiaus plotas padidėja, todėl jos geriau pasisavina vandenį.
Fotosintezė vyksta chloroplaste (esančiame lapų ląstelėse), kuriame yra chlorofilo - žalio pigmento, sugeriančio šviesos energiją. Lapų palisados ląstelėse yra daug chloroplastų, kad jie sugautų daugiau šviesos. Taip augalas gali atlikti daugiau fotosintezės.
Deguonis yra atliekų produktas: jis sunaudojamas kvėpavimui arba difunduoja atgal iš lapo per skrandukus.
Gliukozė naudojama kvėpavimui (energijai ląstelėse išskirti). Ji saugoma krakmolo pavidalu (kuris tamsoje vėl virsta gliukoze kvėpavimui). Gliukozė taip pat gali būti paverčiama kitais augimui ir dauginimuisi reikalingais junginiais, pvz., celiulioze, nektaru, fruktoze, aminorūgštimis ir riebalais.
Iš saulės šviesos energijos, šaknų sugerto vandens ir iš atmosferos gauto anglies dioksido fotosintezės metu susidaro gliukozė ir deguonis.
Reakcijos
Fotosintezėje vyksta dvi pagrindinės reakcijos. Nuo šviesos priklausančios reakcijos, kurioms reikia šviesos darbui atlikti, ir nuo šviesos nepriklausančios reakcijos, kurioms nereikia šviesos darbui atlikti.
Nuo šviesos priklausanti reakcija
Saulės šviesos energija naudojama vandens molekulėms suskaidyti (fotolizė). Saulės šviesa patenka į augalo chloroplastus, todėl fermentas suskaido vandenį. Vandeniui suskilus susidaro deguonis, vandenilis ir elektronai.
Vandenilis kartu su šviesos įkrautais elektronais paverčia NADP į NADPH, kuris vėliau naudojamas nuo šviesos nepriklausomose reakcijose. Deguonis difunduoja iš augalo kaip fotosintezės atliekos, o ATP sintetinamas iš ADP ir neorganinio fosfato. Visa tai vyksta chloroplastų granoje.
Nuo šviesos nepriklausoma reakcija
Vykstant šiai reakcijai, cukrus susidaro naudojant anglies dioksidą ir nuo šviesos priklausomų reakcijų produktus (ATP ir NADPH) bei įvairias kitas chemines medžiagas, esančias augalo Kalvino cikle. Todėl nuo šviesos nepriklausoma reakcija negali vykti be nuo šviesos priklausomos reakcijos. Anglies dioksidas difunduoja į augalą ir kartu su chloroplaste esančiomis cheminėmis medžiagomis, ATP ir NADPH gaminama gliukozė, kuri galiausiai pernešama po augalą translokacijos būdu.
Chloroplasto schema
Ankstyvoji evoliucija
Pirmieji fotosintetinantys organizmai tikriausiai išsivystė gyvybės istorijos pradžioje. Kaip elektronų šaltinį jie galėjo naudoti ne vandenį, o reduktorius, pavyzdžiui, vandenilį ar vandenilio sulfidą. Vėliau atsirado cianobakterijos, o jų gaminamas deguonies perteklius prisidėjo prie deguonies katastrofos. Dėl to tapo įmanoma sudėtingos gyvybės evoliucija.
Efektyvumas
Šiuo metu vidutinis fotosintezės metu gaunamos energijos kiekis pasaulyje yra apie 130 teravatų, t. y. maždaug šešis kartus didesnis už dabartinę žmonijos civilizacijos naudojamą galią. Fotosintetinantys organizmai taip pat per metus į biomasę paverčia apie 100-115 tūkstančių milijonų metrinių tonų anglies dioksido.
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra fotosintezė?
A: Fotosintezė - tai procesas, kurio metu augalai ir kai kurie mikroorganizmai, naudodami saulės šviesą, anglies dioksidą paverčia cukrumi. Jo metu šviesos energija paverčiama chemine energija.
K: Kokie yra fotosintezės produktai?
A: Fotosintezės produktai yra angliavandeniai, kuriuos ląstelės naudoja kaip energiją ir kitų molekulių gamybai.
K: Kaip fotosintezė veikia gyvybę Žemėje?
A: Fotosintezė gyvybiškai svarbi gyvybei Žemėje, nes dėl jos į atmosferą pateko laisvo deguonies. Be jos Žemėje nebūtų gyvybės.
K: Kas naudoja fotosintezę?
A: Fotosintezę naudoja žalieji augalai, dumbliai, protistai ir kai kurios bakterijos. Kai kurie organizmai, kurie energiją gauna iš cheminių reakcijų, vadinami chemoautotrofais ir fotosintezės nenaudoja.
K: Ar fotosintezė yra egzoterminė, ar endoterminė reakcija?
A: Fotosintezė yra endoterminė reakcija, t. y. jai vykti reikia šilumos.
K: Į kokią energiją fotosintezė paverčia šviesą?
A: Fotosintezės metu šviesos energija paverčiama chemine energija.
