Formula fotosinteze: pretvarjanje sončne svetlobe v energijo

Zasluge: Hanis/E+/Getty Images

Nekateri organizmi morajo ustvariti energijo, ki jo potrebujejo za preživetje. Ti organizmi so sposobni absorbirati energijo iz sončne svetlobe in jo uporabiti za proizvodnjo sladkor in druge organske spojine, kot npr lipidi in beljakovine . Sladkorji se nato uporabijo za zagotavljanje energije za organizem. Ta proces, imenovan fotosinteza, uporablja fotosintetski organizmi vključno z rastline , alge , in cianobakterije.

Enačba fotosinteze

Pri fotosintezi se sončna energija pretvori v kemično energijo. Kemična energija je shranjena v obliki glukoze (sladkorja). Ogljikov dioksid, voda in sončna svetloba se uporabljajo za proizvodnjo glukoze, kisika in vode. Kemijska enačba za ta proces je:

6CO_dva+ 12H_dvaO + luč → C₆H₁₂O₆+ 6O_dva+6H_dvaO

Šest molekul ogljikovega dioksida (6CO_dva) in dvanajst molekul vode (12H_dvaO) se pri tem porabijo, glukoza (C₆H₁₂O₆), šest molekul kisika (6O_dva) in šest molekul vode (6H_dvaO) se proizvajajo.

To enačbo je mogoče poenostaviti kot: 6CO_dva+6H_dvaO + luč → C₆H₁₂O₆+ 6O_dva .

Fotosinteza v rastlinah

V rastlinah se fotosinteza odvija predvsem znotraj listi . Ker fotosinteza zahteva ogljikov dioksid, vodo in sončno svetlobo, morajo biti vse te snovi pridobljene z listi ali transportirane do njih. Ogljikov dioksid se pridobiva skozi drobne pore v rastlinskih listih, imenovane stomati. Kisik se sprošča tudi skozi želodce. Vodo rastlina pridobiva skozi korenine in jo dovaja do listov Vaskularni sistemi rastlinskih tkiv . Sončno svetlobo absorbira klorofil, zeleni pigment, ki se nahaja v rastlinska celica strukture imenovane kloroplasti . Kloroplasti so mesta fotosinteze. Kloroplasti vsebujejo več struktur, od katerih ima vsaka posebne funkcije:

Zunanje in notranje membrane— zaščitne prevleke, ki ohranjajo strukture kloroplastov zaprte.Stroma— gosta tekočina v kloroplastu. Mesto pretvorbe ogljikovega dioksida v sladkor.Tilakoid— sploščene vrečaste membranske strukture. Mesto pretvorbe svetlobne energije v kemično energijo.Podružnica— gosto plastni nizi tilakoidnih vrečk. Mesta pretvorbe svetlobne energije v kemično energijo.klorofil- zeleni pigment v kloroplastu. Absorbira svetlobno energijo.

Faze fotosinteze

Fotosinteza poteka v dveh fazah. Ti stopnji se imenujeta svetlobne reakcije in temne reakcije. Svetlobne reakcije potekajo ob prisotnosti svetlobe. Temne reakcije ne zahtevajo neposredne svetlobe, vendar se temne reakcije pri večini rastlin pojavijo podnevi.

Lahke reakcije pojavljajo se večinoma v tilakoidnih skladih grane. Tu se sončna svetloba pretvori v kemično energijo v obliki ATP (molekula, ki vsebuje prosto energijo) in NADPH (molekula, ki prenaša visoko energijo). Klorofil absorbira svetlobno energijo in sproži verigo korakov, ki povzročijo proizvodnjo ATP, NADPH in kisika (z cepljenjem vode). Kisik se sprošča skozi želodce. Tako ATP kot NADPH se uporabljata v temnih reakcijah za proizvodnjo sladkorja.

Temne reakcije pojavijo v stromi. Ogljikov dioksid se pretvori v sladkor s pomočjo ATP in NADPH. Ta proces je znan kot fiksacija ogljika ali Calvinov cikel. Calvinov cikel ima tri glavne stopnje: fiksacijo ogljika, redukcijo in regeneracijo. Pri fiksaciji ogljika se ogljikov dioksid kombinira s sladkorjem s 5 ogljikovimi atomi [ribuloza-1,5-bifosfat (RuBP)] in nastane sladkor s 6 ogljikovimi atomi. V redukcijski stopnji se ATP in NADPH, proizvedena v svetlobni reakcijski stopnji, uporabita za pretvorbo 6-ogljikovega sladkorja v dve molekuli 3-ogljikovega sladkorja. ogljikovih hidratov , gliceraldehid 3-fosfat. Gliceraldehid 3-fosfat se uporablja za proizvodnjo glukoze in fruktoze. Ti dve molekuli (glukoza in fruktoza) se združita v saharozo ali sladkor. V fazi regeneracije se nekatere molekule gliceraldehid 3-fosfata združijo z ATP in pretvorijo nazaj v 5-ogljikov sladkor RuBP. Ko je cikel končan, je RuBP na voljo za kombiniranje z ogljikovim dioksidom, da se cikel začne znova.

Povzetek fotosinteze

Če povzamemo, je fotosinteza proces, v katerem se svetlobna energija pretvori v kemično energijo in uporabi za proizvodnjo organskih spojin. V rastlinah se fotosinteza tipično odvija v kloroplastih, ki se nahajajo v rastlinskih listih. Fotosinteza je sestavljena iz dveh stopenj, svetlobnih reakcij in temnih reakcij. Svetlobne reakcije pretvorijo svetlobo v energijo (ATP in NADHP), temne reakcije pa porabijo energijo in ogljikov dioksid za proizvodnjo sladkorja. Za pregled fotosinteze vzemite Kviz o fotosintezi .