• Mis on fotosüntees?
• Fotosünteesi tüübid
• Fotosünteesi omadused
• Fotosünteesi võrrand
• Fotosünteesi faasid
• Fotosünteesi tähtsus

Selgitame, mis on fotosüntees, selle omadused, võrrand ja faasid. Samuti, miks see on maailma ökosüsteemide jaoks oluline.

Fotosüntees on taimede ja teiste autotroofsete olendite peamine toitumismehhanism.

Mis on fotosüntees?

Fotosüntees on biokeemiline protsess, mille käigus taimed, vetikad ja bakterid fotosünteesi muundur anorgaaniline materjal (süsinikdioksiid ja vesi) sisse orgaaniline materjal (suhkrud), kasutades ära Energia pärit päikesevalgus. See on peamine mehhanism toitumine kõigist autotroofsed organismid mis sisaldavad klorofülli, mis on fotosünteesiprotsessis oluline pigment.

Fotosüntees on üks tähtsamaid biokeemilisi mehhanisme planeedil, kuna see hõlmab orgaaniliste toitainete tootmist, mis säilitavad valguse energia pärit Päike erinevates molekulid kasulikud (süsivesikud). Tegelikult pärineb selle protsessi nimi kreeka häältest Foto, " kerge ja süntees, "Kompositsioon".

Pärast fotosünteesi saab sünteesitud orgaanilisi molekule kasutada allikana keemiline energia toetada elutähtsaid protsesse, nagu rakuhingamine ja muud reaktsioonid, mis on osa ainevahetus selle elusolendid.

Fotosünteesi läbiviimiseks on vajalik päikesevalguse suhtes tundliku pigmendi, klorofülli olemasolu, mis annab taimedele ja vetikatele neile iseloomuliku rohelise värvuse. Seda pigmenti leidub kloroplastides, erineva suurusega rakulistes organellides, mis on tüüpilised köögiviljarakud, eriti (lehtede) leherakud. Kloroplastid sisaldavad komplekti valk Y ensüümid mis võimaldavad arendada keerulisi reaktsioone, mis on osa fotosünteesiprotsessist.

Fotosünteesi protsess on oluline ökosüsteem ja jaoks elu nagu me neid teame, kuna see võimaldab orgaanilise aine teket ja ringlust ning anorgaanilise aine fikseerimist. Lisaks tekib hapnikulise fotosünteesi käigus hapnik, mida enamik elusolendeid oma tootmiseks vajab. hingamine.

Fotosünteesi tüübid

Olenevalt ainetest, mida keha reaktsiooni läbiviimiseks kasutab, võib eristada kahte tüüpi fotosünteesi:

• Hapnikuline fotosüntees. Seda iseloomustab kasutamine Vesi (H2O) vähendamiseks süsinikdioksiid (CO2). Seda tüüpi fotosünteesi käigus ei toodeta mitte ainult kehale kasulikke suhkruid, vaid saadakse reaktsioonisaadusena ka hapnikku (O2). Taimed, vetikad ja sinivetikad viivad läbi hapniku fotosünteesi.
• Anoksügeenne fotosüntees. Keha ei kasuta vett süsinikdioksiidi (CO2) vähendamiseks, vaid päikesevalgust vesiniksulfiidi (H2S) või gaasilise vesiniku (H2) molekulide lõhustamiseks. Seda tüüpi fotosüntees ei tooda hapnikku (O2) ja selle asemel eraldub reaktsioonisaadusena väävlit. Anoksügeenset fotosünteesi viivad läbi nn rohelised ja lillad väävlibakterid, mis sisaldavad bakterioklorofüllide nime all rühmitatud fotosünteetilisi pigmente, mis erinevad taimede klorofüllist.

Fotosünteesi omadused

Taimedes ja vetikates toimub fotosüntees organellides, mida nimetatakse kloroplastideks.

Laias laastus iseloomustavad fotosünteesi järgmised omadused:

• See on biokeemiline protsess päikesevalguse ärakasutamiseks orgaaniliste ühendite saamiseks, st toitainete sünteesimiseks anorgaanilistest elementidest, nagu vesi (H2O) ja süsinikdioksiid (CO2).
• Seda saavad teostada erinevad autotroofsed organismid, kui neis on fotosünteetilisi pigmente (kõige olulisem on klorofüll). See on taimede (nii maismaa- kui ka vee-), vetikate, fütoplankton, fotosünteesivad bakterid. Mõned vähesed loomad on võimelised fotosünteesiks, sealhulgas merinälkjas Elysia chlorotica ja täpiline salamander Ambystoma maculatum (viimane teeb seda tänu sümbioos merevetikaga).
• Taimedes ja vetikates toimub fotosüntees spetsiaalsetes organellides, mida nimetatakse kloroplastideks ja milles leidub klorofülli. Fotosünteetilistel bakteritel on ka klorofüll (või muud analoogsed pigmendid), kuid neil ei ole kloroplaste.
• Sõltuvalt süsinikdioksiidi (CO2) süsiniku fikseerimiseks kasutatavast ainest on olemas kahte tüüpi fotosünteesi. Hapnikfotosüntees kasutab vett (H2O) ja toodab hapnikku (O2), mis eraldub ümbritsevasse keskkonda. Anoksügeenne fotosüntees kasutab vesiniksulfiidi (H2S) või gaasilist vesinikku (H2) ja ei tooda hapnikku, vaid vabastab väävli.
• Juba Vana-Kreekast saadik oletati päikesevalguse ja taimede vahelist seost. Edusammud fotosünteesi uurimisel ja selle mõistmisel hakkasid aga üha olulisemaks muutuma tänu järjestikuste 18., 19. ja 20. sajandi teadlaste panusele. Näiteks esimene, kes demonstreeris hapniku teket taimedes, oli inglise vaimulik Joseph Priestley (1732-1804) ja esimene, kes sõnastas fotosünteesi põhivõrrandi, oli saksa botaanik Ferdinand Sachs (1832-1897). Hiljem, biokeemiline Ameeriklane Melvin Calvin (1911-1997) andis veel ühe tohutu panuse, selgitades Calvini tsüklit (üks fotosünteesi faasidest), mis tõi talle Nobeli preemia Keemia aastal 1961.

Fotosünteesi võrrand

Hapnikulise fotosünteesi üldvõrrand on järgmine:

Õige viis selle võrrandi keemiliseks formuleerimiseks, st selle reaktsiooni tasakaalustatud võrrandiks, on järgmine:

Fotosünteesi faasid

Fotosünteesi fotokeemiline etapp toimub päikesevalguse käes.

Fotosüntees kui keemiline protsess toimub kahes erinevas etapis: valguse (või valguse) staadiumis ja pimedas staadiumis, mida nimetatakse seetõttu, et ainult esimene on otseselt seotud päikesevalguse olemasoluga (mis ei tähenda, et teine ​​toimuks tingimata pimedas ).

• Valgus- või fotokeemiline etapp. Selle faasi ajal toimuvad taime sees valgusest sõltuvad reaktsioonid, see tähendab, et taim püüab kinni päikeseenergia klorofülli abil ning kasutab seda ATP ja NADPH tootmiseks. Kõik saab alguse sellest, kui klorofülli molekul puutub kokku päikesekiirgusega ja elektronid selle väliskestad on ergastatud, mis tekitab elektronide transpordiahela (sarnane elektrit), mida kasutatakse sünteesiks ATP (adenosiintrifosfaat) ja NADPH (nikotiin-adeniini dinukleotiidfosfaat). Veemolekuli lagunemine protsessis, mida nimetatakse "fotolüüsiks", võimaldab klorofülli molekulil taastada ergastamisel kaotatud elektron (valguse faasi läbiviimiseks on vaja mitme klorofülli molekuli ergastamist). Kahe veemolekuli fotolüüsi tulemusena tekib hapniku molekul, mis eraldub õhkkond fotosünteesi selle faasi kõrvalproduktina.
• Tume või sünteetiline lava. Selle faasi ajal, mis toimub kloroplastide maatriksis või stroomas, kasutab taim sünteesimiseks sünteesimiseks süsihappegaasi ja kasutab ära eelmise etapi käigus tekkinud molekule (keemilist energiat). ained orgaanilised ained läbi väga keerukate keemiliste reaktsioonide ahela, mida tuntakse nimetuse all Calvin-Bensoni tsükkel. Selle tsükli jooksul ja erinevate ensüümide, varem moodustunud ATP ja NADPH sekkumise kaudu sünteesitakse glükoos süsinikdioksiidist, mille taim võtab atmosfäärist. Süsinikdioksiidi lisamine ühendid orgaanilist nimetatakse süsiniku sidumiseks.

Fotosünteesi tähtsus

Fotosüntees vabastab hapnikku atmosfääri ja vette.

Fotosüntees on elutähtis ja keskne protsess biosfääris mitmel põhjusel. Esimene ja kõige ilmsem on see, et see toodab hapnikku (O2), mis on nii vees kui ka vees hingamiseks hädavajalik gaas. õhku. Ilma taimedeta enamik elusolendeid (sh inimene) nad lihtsalt ei suutnud ellu jääda.

Teisest küljest seovad taimed seda ümbritsevast keskkonnast neelates süsihappegaasi (CO2), muutes selle orgaaniliseks aineks. See gaas, mida me hingates välja hingame, on potentsiaalselt mürgine, kui seda ei hoita teatud piirides.

Kuna taimed kasutavad süsihappegaasi oma tootmiseks toittaimede arvu vähenemine planeedil mõjutab selle gaasi suurenemist atmosfääris, kus see toimib Globaalne soojenemine. Näiteks CO2 toimib gaasina kasvuhooneefekt, vältides liigset soojust mis jõuab Maa kiirgab atmosfäärist välja. Hinnanguliselt seovad fotosünteesivad organismid igal aastal orgaaniliste ainetena umbes 100 000 miljonit tonni süsinikku.