Fotosinteza
Fotosinteza je proces, pri katerem rastline in druge stvari pridobivajo hrano. Gre za endotermni kemijski proces, pri katerem se s pomočjo sončne svetlobe ogljikov dioksid spremeni v sladkorje, ki jih celica lahko uporabi kot energijo. Poleg rastlin jo za pridobivanje hrane uporabljajo tudi številne vrste alg, protistov in bakterij. Fotosinteza je zelo pomembna za življenje na Zemlji. Izjema so nekateri organizmi, ki energijo pridobivajo neposredno iz kemijskih reakcij; te organizme imenujemo kemoavotrofi.
Fotosinteza lahko poteka na različne načine, vendar je nekaj delov skupnih.
6 CO2(g) + 6 H2O + fotoni → C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
ogljikov dioksid + voda + svetlobna energija → glukoza + kisik
Ogljikov dioksid vstopa v list skozi želodčke z difuzijo iz ozračja.
Vodo iz tal absorbirajo celice koreninskih laskov, ki imajo povečano površino, kar povečuje absorpcijo vode.
Fotosinteza poteka v kloroplastu (v listnih celicah), ki vsebuje klorofil, zeleni pigment, ki absorbira svetlobno energijo. V listih imajo palisadne celice veliko kloroplastov, ki zajamejo več svetlobe. Tako lahko rastlina opravi več fotosinteze.
Kisik je odpadni produkt: porabi se za dihanje ali pa skozi želodčke difundira nazaj iz lista.
Glukoza se uporablja za dihanje (sproščanje energije v celicah). Shranjena je v obliki škroba (ki se v temi pretvori nazaj v glukozo za dihanje). Glukoza se lahko pretvori tudi v druge spojine za rast in razmnoževanje, npr. celulozo, nektar, fruktozo, aminokisline in maščobe.
Iz energije sončne svetlobe, vode, ki jo absorbirajo korenine, in ogljikovega dioksida iz ozračja s fotosintezo nastaneta glukoza in kisik.
Reakcije
Pri fotosintezi potekata dva glavna sklopa reakcij. Reakcije, ki so odvisne od svetlobe, potrebujejo svetlobo, da opravijo delo, in reakcije, ki niso odvisne od svetlobe in ne potrebujejo svetlobe, da opravijo delo.
Reakcija, odvisna od svetlobe
Svetlobna energija sonca se uporabi za razcepitev molekul vode (fotoliza). Sončna svetloba pade na kloroplaste v rastlini in povzroči, da encim razdeli vodo. Pri razpadu vode nastanejo kisik, vodik in elektroni.
Vodik skupaj z elektroni, ki jih spodbuja svetloba, pretvori NADP v NADPH, ki se nato uporabi v reakcijah, neodvisnih od svetlobe. Kisik izstopi iz rastline kot odpadni produkt fotosinteze, ATP pa se sintetizira iz ADP in anorganskega fosfata. Vse to se dogaja v granah kloroplastov.
Reakcija, neodvisna od svetlobe
Pri tej reakciji se sladkorji tvorijo iz ogljikovega dioksida in produktov reakcij, odvisnih od svetlobe (ATP in NADPH), ter različnih drugih kemikalij, ki so v rastlini v Calvinovem ciklu. Zato svetlobno neodvisna reakcija ne more potekati brez svetlobno odvisne reakcije. Ogljikov dioksid difundira v rastlino in skupaj s kemikalijami v kloroplastu, ATP in NADPH nastane glukoza, ki se s translokacijo prenaša po rastlini.
Shema kloroplasta
Zgodnji razvoj
Prvi fotosintetični organizmi so se verjetno razvili na začetku zgodovine življenja. Morda so kot vir elektronov namesto vode uporabljali reducente, kot sta vodik ali vodikov sulfid. Cianobakterije so se pojavile pozneje, presežek kisika, ki so ga proizvajale, pa je prispeval h kisikovi katastrofi. To je omogočilo razvoj kompleksnega življenja.
Učinkovitost
Danes je povprečna hitrost zajemanja energije s fotosintezo na svetu približno 130 teravatov, kar je približno šestkrat več od trenutne moči, ki jo uporablja človeška civilizacija. Fotosintetični organizmi letno pretvorijo tudi približno 100-115 tisoč milijonov metričnih ton ogljika v biomaso.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je fotosinteza?
O: Fotosinteza je proces, ki ga uporabljajo rastline in nekateri mikroorganizmi za pretvorbo ogljikovega dioksida v sladkorje s pomočjo sončne svetlobe. Pri tem se svetlobna energija pretvarja v kemično energijo.
V: Kateri so produkti fotosinteze?
O: Proizvodi fotosinteze so ogljikovi hidrati, ki jih celice uporabljajo kot energijo in za gradnjo drugih molekul.
V: Kako fotosinteza vpliva na življenje na Zemlji?
O: Fotosinteza je bistvenega pomena za življenje na Zemlji, saj je bila odgovorna za vnos prostega kisika v ozračje. Brez nje ne bi bilo življenja na Zemlji.
V: Kdo uporablja fotosintezo?
O: Fotosintezo uporabljajo zelene rastline, alge, protisti in nekatere bakterije. Nekateri organizmi, ki pridobivajo energijo iz kemijskih reakcij, se imenujejo kemoavotrofi in ne uporabljajo fotosinteze.
V: Ali je fotosinteza eksotermična ali endotermična reakcija?
O: Fotosinteza je endotermna reakcija, kar pomeni, da se pri njej porablja toplota.
V: V kakšno energijo se pri fotosintezi pretvori svetloba?
O: Pri fotosintezi se svetlobna energija pretvori v kemično energijo.
