fotosyntese

Biolog

2022

Vi forklarer hva fotosyntese er, dens egenskaper, likning og faser. Også hvorfor det er viktig for verdens økosystemer.

Fotosyntese er den viktigste ernæringsmekanismen til planter og andre autotrofe vesener.

Hva er fotosyntese?

Fotosyntese er den biokjemiske prosessen der planter, alger og bakterie fotosyntetisk konverter uorganisk materiale (karbondioksid og vann) i organisk materiale (sukker), dra nytte av Energi kommer fra sollys. Dette er hovedmekanismen til ernæring av alle autotrofe organismer som har klorofyll, som er det essensielle pigmentet for fotosynteseprosessen.

Fotosyntese utgjør en av de viktigste biokjemiske mekanismene på planeten siden den involverer produksjon av organiske næringsstoffer som lagrer lysenergi kommer fra Sol i forskjellige molekyler nyttig (karbohydrater). Faktisk kommer navnet på denne prosessen fra de greske stemmene Foto, "lys og syntese, "Komposisjon".

Etter fotosyntesen kan de syntetiserte organiske molekylene brukes som kilde til kjemisk energi for å støtte vitale prosesser, som cellulær respirasjon og andre reaksjoner som er en del av metabolisme av levende vesener.

For å utføre fotosyntese kreves tilstedeværelsen av klorofyll, et pigment som er følsomt for sollys, som gir planter og alger deres karakteristiske grønne farge. Dette pigmentet finnes i kloroplaster, cellulære organeller av forskjellige størrelser som er typiske for grønnsaksceller, spesielt bladcellene (av bladene). Kloroplaster inneholder et sett med protein Y enzymer som tillater utvikling av komplekse reaksjoner som er en del av fotosynteseprosessen.

Fotosynteseprosessen er avgjørende for økosystem og for liv slik vi kjenner dem, siden det tillater dannelse og sirkulasjon av organisk materiale og fiksering av uorganisk materiale. I tillegg, under oksygenisk fotosyntese, produseres oksygenet som de fleste levende vesener trenger for sin produksjon. puster.

Typer fotosyntese

To typer fotosyntese kan skilles, avhengig av stoffene som brukes av kroppen for å utføre reaksjonen:

  • Oksygenisk fotosyntese. Den er preget av bruken av Vann (H2O) for reduksjon av karbondioksid (CO2) forbrukes. I denne typen fotosyntese produseres ikke bare nyttige sukkerarter for kroppen, men oksygen (O2) oppnås også som et produkt av reaksjonen. Planter, alger og cyanobakterier utfører oksygenisk fotosyntese.
  • Anoksygen fotosyntese. Kroppen bruker ikke vann for å redusere karbondioksid (CO2), men bruker i stedet sollys til å bryte ned hydrogensulfid (H2S) eller hydrogengass (H2) molekyler. Denne typen fotosyntese produserer ikke oksygen (O2) og frigjør i stedet svovel som et produkt av reaksjonen. Anoksygen fotosyntese utføres av de såkalte grønne og lilla svovelbakteriene, som inneholder fotosyntetiske pigmenter gruppert under navnet bakterioklorofyller, som er forskjellige fra klorofyllet til planter.

Fotosyntese egenskaper

Hos planter og alger foregår fotosyntesen i organeller som kalles kloroplaster.

Grovt sett er fotosyntese preget av følgende:

  • Det er en biokjemisk prosess for å utnytte sollys for å oppnå organiske forbindelser, det vil si syntese av næringsstoffer fra uorganiske elementer som vann (H2O) og karbondioksid (CO2).
  • Det kan utføres av ulike autotrofe organismer, så lenge de har fotosyntetiske pigmenter (det viktigste er klorofyll). Det er prosessen med ernæring av planter (både terrestriske og akvatiske), alger, planteplankton, fotosyntetiske bakterier. Noen få dyr er i stand til fotosyntese, inkludert sjøsneglen Elysia chlorotica og den flekkete salamanderen Ambystoma maculatum (sistnevnte gjør det takket være symbiose med en tang).
  • Hos planter og alger foregår fotosyntesen i spesialiserte organeller kalt kloroplaster, hvor klorofyll finnes. Fotosyntetiske bakterier har også klorofyll (eller andre analoge pigmenter), men de har ikke kloroplaster.
  • Det er to typer fotosyntese, avhengig av stoffet som brukes til å fikse karbonet fra karbondioksid (CO2). Oksygenisk fotosyntese bruker vann (H2O) og produserer oksygen (O2), som slippes ut i omgivelsene. Anoksygen fotosyntese bruker hydrogensulfid (H2S) eller hydrogengass (H2), og produserer ikke oksygen, men frigjør i stedet svovel.
  • Siden antikkens Hellas var forholdet mellom sollys og planter allerede postulert. Fremskritt i studiet og forståelsen av fotosyntese begynte imidlertid å få betydning takket være bidragene fra et påfølgende sett med forskere fra det 18., 19. og 20. århundre. For eksempel var den første som demonstrerte generering av oksygen i planter den engelske presten Joseph Priestley (1732-1804) og den første som formulerte den grunnleggende ligningen for fotosyntese var den tyske botanikeren Ferdinand Sachs (1832-1897). Senere, den biokjemisk Amerikaneren Melvin Calvin (1911-1997), ga nok et enormt bidrag, og klargjorde Calvin-syklusen (en av fasene i fotosyntesen), som ga ham Nobelprisen for Kjemi i 1961.

Fotosyntese ligning

Den generelle ligningen for oksygenisk fotosyntese er som følger:

Den riktige måten å formulere denne ligningen på kjemisk, det vil si den balanserte ligningen for denne reaksjonen, er som følger:

Faser av fotosyntese

Det fotokjemiske stadiet av fotosyntesen skjer i nærvær av sollys.

Fotosyntese som en kjemisk prosess skjer i to forskjellige stadier: lysstadiet (eller lysstadiet) og mørkestadiet, såkalt fordi bare det første er direkte involvert i nærvær av sollys (som ikke betyr at det andre nødvendigvis skjer i mørket). ).

  • Lys eller fotokjemisk stadium. I løpet av denne fasen foregår det lysavhengige reaksjoner inne i planten, det vil si at planten fanger opp solenergi ved hjelp av klorofyll og bruker det til å produsere ATP og NADPH. Det hele starter når klorofyllmolekylet kommer i kontakt med solstråling og elektroner av dens ytre skall er opphisset, noe som genererer en elektrontransportkjede (ligner på elektrisitet), som brukes til syntese av ATP (adenosintrifosfat) og NADPH (nikotinadenindinukleotidfosfat). Nedbrytningen av et vannmolekyl i en prosess som kalles "fotolyse" gjør at et klorofyllmolekyl kan gjenvinne elektronet det tapte når det ble eksitert (eksitasjonen av flere klorofyllmolekyler er nødvendig for å utføre lysfasen). Som et resultat av fotolysen av to vannmolekyler produseres et oksygenmolekyl som frigjøres til atmosfære som et biprodukt av denne fasen av fotosyntesen.
  • Mørk eller syntetisk scene. I løpet av denne fasen, som finner sted i matrisen eller stromaen til kloroplastene, bruker planten karbondioksid og utnytter molekylene som ble generert i forrige fase (kjemisk energi) for å syntetisere stoffer organiske stoffer gjennom en krets av svært komplekse kjemiske reaksjoner kjent som Calvin-Benson syklus. I løpet av denne syklusen, og gjennom intervensjon av forskjellige enzymer, tidligere dannet ATP og NADPH, syntetiseres glukose fra karbondioksid som planten tar fra atmosfæren. Innlemmelse av karbondioksid i forbindelser organisk er kjent som karbonfiksering.

Viktigheten av fotosyntese

Fotosyntese frigjør oksygen til atmosfæren og i vannet.

Fotosyntese er en viktig og sentral prosess i biosfæren av flere årsaker. Den første og mest åpenbare er at den produserer oksygen (O2), en essensiell gass for åndedrett både i vann og i vann. luft. Uten planter, de fleste levende ting (inkludert menneske) de kunne rett og slett ikke overleve.

På den annen side, ved å absorbere det fra det omkringliggende miljøet, fikserer planter karbondioksid (CO2), og omdanner det til organisk materiale. Denne gassen, som vi puster ut når vi puster, er potensielt giftig hvis den ikke holdes innenfor visse grenser.

Fordi planter bruker karbondioksid til å lage sine egne mat, nedgangen i planteliv på planeten påvirker økningen av denne gassen i atmosfæren, der den fungerer som et middel for global oppvarming. For eksempel fungerer CO2 som en gass av drivhuseffekt, forhindre overflødig varme som når Jord stråler ut av atmosfæren. Det er anslått at fotosyntetiske organismer hvert år fikserer rundt 100 000 millioner tonn karbon som organiske stoffer.

!-- GDPR -->