Dažiem organismiem ir jārada enerģija, kas tiem nepieciešama izdzīvošanai. Šie organismi spēj absorbēt enerģiju no saules gaismas un izmantot to ražošanai cukurs un citi organiski savienojumi, piemēram, lipīdi un olbaltumvielas. Pēc tam cukuri tiek izmantoti organisma enerģijas iegūšanai. Šo procesu, ko sauc par fotosintēzi, izmanto fotosintētiskie organismi ieskaitot augi, aļģesun zilaļģes.
Fotosintēzes vienādojums
Fotosintēzē saules enerģija tiek pārveidota par ķīmisku enerģiju. Ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta glikozes (cukura) veidā. Glikozes, skābekļa un ūdens ražošanai izmanto oglekļa dioksīdu, ūdeni un saules gaismu. Šī procesa ķīmiskais vienādojums ir:
6CO2 + 12H2O + gaisma → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Sešas oglekļa dioksīda (6CO2) un divpadsmit ūdens molekulas (12H2O) tiek patērēti procesā, savukārt glikoze (C6H12O6), sešas skābekļa molekulas (6O2) un sešas ūdens molekulas (6H2O) tiek ražoti.
Šo vienādojumu var vienkāršot šādi: 6CO2 + 6H2O + gaisma → C6H12O6 + 6O2.
Fotosintēze augos
Abos fotosintēze notiek galvenokārt
lapas. Tā kā fotosintēzei nepieciešams oglekļa dioksīds, ūdens un saules gaisma, visas šīs vielas jāiegūst lapās vai jāpārvadā uz tām. Oglekļa dioksīdu iegūst caur sīkām porām augu lapās, ko sauc par stomatiem. Caur stomātu izdalās arī skābeklis. Ūdens tiek iegūts caur saknēm un caur lapām tiek piegādāts lapām asinsvadu augu audu sistēmas. Saules gaismu absorbē hlorofils, zaļš pigments, kas atrodas augu šūna saucās struktūras hloroplasti. Hloroplasti ir fotosintēzes vietas. Hloroplasti satur vairākas struktūras, katrai no tām ir īpašas funkcijas:- Ārējā un iekšējā membrāna- aizsargapvalki, kas hloroplastu struktūras uztur norobežotus.
- Stroma—Samazināt šķidrumu hloroplastā. Oglekļa dioksīda pārvēršanās vietā par cukuru.
- Thylakoid—Pielietotas maisiņveida membrānas struktūras. Gaismas enerģijas pārvēršanas vieta ķīmiskajā enerģijā.
- Grana—Lāgi slāņveida tirkoīdu maisiņu kaudzes. Gaismas enerģijas pārvēršanas vietas ķīmiskajā enerģijā.
- Hlorofils—Zaļš pigments hloroplastā. Absorbē gaismas enerģiju.
Fotosintēzes posmi
Fotosintēze notiek divos posmos. Šīs stadijas sauc par gaismas reakcijām un tumšajām reakcijām. Gaismas reakcijas notiek gaismas klātbūtnē. Tumšajām reakcijām nav nepieciešama tieša gaisma, tomēr lielākajā daļā augu tumšās reakcijas notiek dienas laikā.
Vieglas reakcijas pārsvarā rodas grana vairogdziedzera kaudzēs. Šeit saules gaisma tiek pārveidota ķīmiskajā enerģijā ATP (brīvo enerģiju saturošā molekulā) un NADPH (augstas enerģijas elektronus nesošā molekulā) veidā. Hlorofils absorbē gaismas enerģiju un sāk darbību virkni, kuras rezultātā tiek ražots ATP, NADPH un skābeklis (sadalot ūdeni). Caur stomu izdalās skābeklis. Gan ATP, gan NADPH tiek izmantotas tumšās reakcijās, lai iegūtu cukuru.
Tumšas reakcijas rodas stromā. Oglekļa dioksīdu pārvērš cukurā, izmantojot ATP un NADPH. Šis process ir pazīstams kā oglekļa fiksācija vai Kalvina cikls. Kalvina ciklam ir trīs galvenie posmi: oglekļa fiksācija, reducēšana un reģenerācija. Nosakot oglekli, oglekļa dioksīds tiek apvienots ar 5 oglekļa cukuru [ribulozes1,5-bifosfātu (RuBP)], izveidojot 6 oglekļa cukuru. Redukcijas posmā ATP un NADPH, kas rodas vieglas reakcijas posmā, tiek izmantoti, lai pārveidotu 6 oglekļa cukuru divās 3 oglekļa molekulās. ogļhidrāti, glicerraldehīda 3-fosfāts. Glicerialdehīda 3-fosfāts tiek izmantots glikozes un fruktozes pagatavošanai. Šīs divas molekulas (glikoze un fruktoze) apvieno, lai iegūtu saharozi vai cukuru. Reģenerācijas posmā dažas glicerraldehīda 3-fosfāta molekulas tiek apvienotas ar ATP un tiek pārveidotas atpakaļ par 5 oglekļa cukuru RuBP. Kad cikls ir pabeigts, RuBP ir pieejams apvienošanai ar oglekļa dioksīdu, lai sāktu ciklu no jauna.
Fotosintēzes kopsavilkums
Rezumējot, fotosintēze ir process, kurā gaismas enerģija tiek pārveidota ķīmiskajā enerģijā un tiek izmantota organisko savienojumu ražošanai. Abos fotosintēze parasti notiek hloroplastos, kas atrodas augu lapās. Fotosintēze sastāv no diviem posmiem - gaismas reakcijām un tumšajām reakcijām. Gaismas reakcijas pārvērš gaismu enerģijā (ATP un NADHP), un tumšās reakcijas cukuru ražošanai izmanto enerģiju un oglekļa dioksīdu. Lai pārskatītu fotosintēzi, ņemiet Fotosintēzes viktorīna.