10 fascinantnih dejstev o fotosintezi

Fotosinteza je niz reakcij, ki spremenita ogljikov dioksid in vodo v glukozo in kisik. RichVintage / Getty Images

fotosinteza je ime za sklop biokemičnih reakcij, ki spremenijo ogljikov dioksid in vodo v sladkor glukoza in kisik. Berite naprej, če želite izvedeti več o tem fascinantnem in bistvenem konceptu.

01 od 11

Glukoza ni le hrana.

Molekula glukoze se lahko uporablja za kemično energijo ali kot gradnik za izdelavo večjih molekul. Znanstvena fototeka - MIRIAM MASLO. / Getty Images

Medtem ko se sladkorna glukoza uporablja za energijo, ima tudi druge namene. Rastline na primer uporabljajo glukozo kot gradnik za gradnjo škroba za dolgoročno shranjevanje energije in celulozo za gradnjo struktur.

02 od 11

Listi so zeleni zaradi klorofila.

Magnezij je v središču molekule klorofila. Hiob / Getty Images

Najpogostejša molekula, ki se uporablja za fotosintezo, je klorofil . Rastline so zelene, ker njihove celice vsebujejo obilico klorofila. Klorofil absorbira sončno energijo, ki poganja reakcijo med ogljikovim dioksidom in vodo. Pigment je videti zelen, ker absorbira modre in rdeče valovne dolžine svetlobe ter odbija zeleno.

03 od 11

Klorofil ni edini fotosintetski pigment.

Ko se proizvodnja klorofila upočasni, postanejo vidni drugi pigmenti listov. Jenny Dettrick / Getty Images

Klorofil ni ena sama pigmentna molekula, ampak je družina sorodnih molekul, ki imajo podobno strukturo. Obstajajo še druge pigmentne molekule, ki absorbirajo/odbijajo različne valovne dolžine svetlobe.

Rastline so videti zelene, ker je njihov najpogostejši pigment klorofil, včasih pa lahko vidite druge molekule. Jeseni listi proizvedejo manj klorofila kot pripravo na zimo. Ko se proizvodnja klorofila upočasni, listi spreminjajo barvo . Vidite lahko rdeče, vijolične in zlate barve drugih fotosintetskih pigmentov. Alge običajno kažejo tudi druge barve.

04 od 11

Rastline izvajajo fotosintezo v organelih, imenovanih kloroplasti.

Kloroplast je mesto fotosinteze v rastlinskih celicah. Znanstvena fototeka - ANDRZEJ WOJCICKI / Getty Images

Evkariontske celice , kot tiste v rastlinah, vsebujejo specializirane strukture, obdane z membrano, imenovane organele. kloroplasti in mitohondrije sta dva primera organele . Oba organela sodelujeta pri proizvodnji energije.

Mitohondriji izvajajo aerobno celično dihanje, ki uporablja kisik za tvorbo adenozin trifosfata (ATP). Z odpadom ene ali več fosfatnih skupin iz molekule se sprosti energija v obliki, ki jo lahko uporabijo rastlinske in živalske celice.

Kloroplasti vsebujejo klorofil, ki se uporablja pri fotosintezi za proizvodnjo glukoze. Kloroplast vsebuje strukture, imenovane grana in stroma. Grana spominja na kup palačink. Skupaj grana tvori a strukturo, imenovano tilakoid . Grana in tilakoid sta tam, kjer potekajo od svetlobe odvisne kemične reakcije (tiste, ki vključujejo klorofil). Tekočina okoli grane se imenuje stroma. Tu pride do svetlobno neodvisnih reakcij. Reakcije, neodvisne od svetlobe, včasih imenujemo 'temne reakcije', vendar to samo pomeni, da svetloba ni potrebna. Reakcije se lahko pojavijo ob prisotnosti svetlobe.

05 od 11

Magična številka je šest.

Glukoza je preprost sladkor, vendar je v primerjavi z ogljikovim dioksidom ali vodo velika molekula. Za izdelavo ene molekule glukoze in šestih molekul kisika je potrebnih šest molekul ogljikovega dioksida in šest molekul vode. The uravnotežena kemijska enačba kajti splošna reakcija je:

6CO_dva(g) + 6H_dvaO(l) → C₆H₁₂O₆+ 6O_dva(g)

06 od 11

Fotosinteza je obratno od celičnega dihanja.

Tako fotosinteza kot celično dihanje proizvajata molekule, ki se uporabljajo za energijo. Vendar pa fotosinteza proizvaja sladkorno glukozo, ki je molekula za shranjevanje energije. Celično dihanje vzame sladkor in ga spremeni v obliko, ki jo lahko uporabljajo tako rastline kot živali.

Fotosinteza zahteva ogljikov dioksid in vodo za proizvodnjo sladkorja in kisika. Celično dihanje uporablja kisik in sladkor za sproščanje energije, ogljikovega dioksida in vode.

Rastline in drugi fotosintetični organizmi izvajajo oba niza reakcij. Podnevi večina rastlin sprejme ogljikov dioksid in sprošča kisik. Podnevi in ​​ponoči rastline s kisikom sproščajo energijo iz sladkorja in sproščajo ogljikov dioksid. Pri rastlinah te reakcije niso enake. Zelene rastline sprostijo veliko več kisika, kot ga porabijo. Pravzaprav so odgovorni za dihalno atmosfero Zemlje.

07 od 11

Rastline niso edini organizmi, ki izvajajo fotosintezo.

Vzhodni sršen (Vespa orientalis) uporablja fotosintezo za pridobivanje električne energije. Hans Lang / Getty Images

Organizmi, ki uporabljajo svetlobo za energijo, potrebno za proizvodnjo lastne hrane, se imenujejo proizvajalci . V nasprotju, potrošniki so bitja, ki jedo proizvajalce, da dobijo energijo. Medtem ko so rastline najbolj znani proizvajalci, alge, cianobakterije in nekateri protisti prav tako proizvajajo sladkor s fotosintezo.

Večina ljudi ve, da so alge in nekateri enocelični organizmi fotosintetični, toda ali ste vedeli? nekatere večcelične živali so tudi ? Nekateri potrošniki izvajajo fotosintezo kot sekundarni vir energije. Na primer, vrsta morskega polža ( Elysia chlorotica ) ukrade fotosintetske organele kloroplaste iz alg in jih postavi v lastne celice. Pegasti močerad ( Ambystoma maculatum ) ima simbiotski odnos z algami, pri čemer uporablja dodaten kisik za oskrbo mitohondrijev. Orientalski sršen (Vespa orientalis) uporablja pigment ksantoperin za pretvorbo svetlobe v elektriko, ki jo uporablja kot nekakšno sončno celico za napajanje nočne dejavnosti.

08 od 11

Obstaja več kot ena oblika fotosinteze.

Rastline CAM še vedno izvajajo fotosintezo, vendar absorbirajo ogljikov dioksid le ponoči. Karl Tapales / Getty Images

Celotna reakcija opisuje vnos in izhod fotosinteze, vendar rastline uporabljajo različne sklope reakcij, da dosežejo ta rezultat. Vse rastline uporabljajo dve splošni poti: reakcije na svetlobo in reakcije na temo ( Calvinov cikel ).

'Normalno' ali C₃fotosinteza se pojavi, ko imajo rastline veliko razpoložljive vode. Ta niz reakcij uporablja encim RuBP karboksilaza za reakcijo z ogljikovim dioksidom. Postopek je zelo učinkovit, ker lahko v rastlinski celici istočasno potekata svetlobna in temna reakcija.

V C₄fotosinteze se namesto RuBP karboksilaze uporablja encim PEP karboksilaza. Ta encim je uporaben, ko je vode morda malo, vendar vse fotosintetske reakcije ne morejo potekati v istih celicah.

Pri Cassulacean-kisli presnovi oz CAM fotosinteza , ogljikov dioksid pride v rastline samo ponoči, kjer se shrani v vakuolah, da se podnevi predela. Fotosinteza CAM pomaga rastlinam varčevati z vodo, saj so želodci listov odprti samo ponoči, ko je hladnejše in bolj vlažno. Pomanjkljivost je, da lahko rastlina proizvede samo glukozo iz shranjenega ogljikovega dioksida. Ker se proizvaja manj glukoze, puščavske rastline, ki uporabljajo fotosintezo CAM, rastejo zelo počasi.

09 od 11

Rastline so zgrajene za fotosintezo.

Stomati so kot majhna vratca na listih, ki nadzorujejo prehajanje kisika, ogljikovega dioksida in vode. NNehring / Getty Images

Rastline so čarovniki, kar zadeva fotosintezo. Njihova celotna struktura je zgrajena tako, da podpira proces. Korenine rastline so zasnovane tako, da absorbirajo vodo, ki jo nato prenaša posebno žilno tkivo, imenovano ksilem, tako da je lahko na voljo v fotosintetičnem steblu in listih. Listi vsebujejo posebne pore, imenovane stomate, ki nadzorujejo izmenjavo plinov in omejujejo izgubo vode. Listi imajo lahko voskast premaz, da se zmanjša izguba vode. Nekatere rastline imajo bodice, ki spodbujajo kondenzacijo vode.

10 od 11

Zaradi fotosinteze je planet primeren za življenje.

Fotosintetični organizmi sproščajo kisik in vežejo ogljik, kar daje Zemlji ozračje, primerno za dihanje. Yasuhide Fumoto / Getty Images

Večina ljudi se zaveda, da fotosinteza sprošča kisik, ki ga živali potrebujejo za življenje, vendar druga pomembna komponenta reakcija je fiksacija ogljika. Fotosintetični organizmi odstranijo ogljikov dioksid iz zraka. Ogljikov dioksid se pretvori v druge organske spojine, ki podpirajo življenje. Medtem ko živali izdihavajo ogljikov dioksid, drevesa in alge delujejo kot ponor ogljika, tako da večina elementa ostane zunaj zraka.

11 od 11

Ključni povzetki fotosinteze

• Fotosinteza se nanaša na niz kemičnih reakcij, pri katerih energija sonca spremeni ogljikov dioksid in vodo v glukozo in kisik.
• Sončno svetlobo najpogosteje izkorišča klorofil, ki je zelen, ker odbija zeleno svetlobo. Vendar pa obstajajo tudi drugi pigmenti, ki prav tako delujejo.
• Rastline, alge, cianobakterije in nekateri protisti izvajajo fotosintezo. Nekaj ​​živali je tudi fotosintetskih.
• Fotosinteza je morda najpomembnejša kemična reakcija na planetu, saj sprošča kisik in ujame ogljik.