Opredelitev in postopek fotosinteze

Če živali in ljudje s hrano pridobivajo energijo iz drugih živih bitij, so rastline organizmi, ki si lahko sami zagotovijo hrano. Ta proces se imenuje fotosinteza.

Nekoč smo izvedeli, da je klorofil v rastlinah tisto, kar jim omogoča fotosintezo. Fotosinteza je proces anabolizma, ki je postopek urejanja ali sinteze kompleksnih molekul iz različnih preprostih molekul. Zato se anabolizem imenuje tudi asimilacija ali sinteza. Poleg fotosinteze je še en anabolični proces kemosinteza.

Čeprav imajo klorofil le nekateri organizmi, je postopek fotosinteze zelo pomemben za ekosistem, ker so rastline glavni vir vse hrane na Zemlji. Sončna energija, ki jo zajamejo avtotrofni organizmi, se bo predelala v hrano. Fotosinteza sprošča tudi kisik v ozračje, tako da lahko živa bitja, vključno z ljudmi, dihajo.

Kako poteka fotosinteza?

Kako pa poteka proces fotosinteze? Iz imena fotografija pomeni uporabo svetlobe, sinteza pa ustvarjanje. To pomeni, da se preproste molekule nato s pomočjo sončne energije pretvorijo v kompleksne molekule.

Proces fotosinteze pretvori ogljikov dioksid in vodo v energijo v obliki ogljikovih hidratov in kisika s pomočjo klorofila in sončne svetlobe.

(Preberite tudi: Spoznajte značilnosti in vrste rastlinskih celic)

Ta postopek poteka v zelenih listih, in sicer v mezofilnih celicah. V mezofilnih celicah so kloroplasti, v njih pa grana. Fotosinteza se pojavi tudi v zelenih steblih in nekaterih delih cvetov.

Na listni površini je pol milijona kloroplastov na kvadratni meter. Ogljikov dioksid pride do kloroplastov preko ožilja, medtem ko voda prehaja skozi listne žile. Spodaj je tabela kloroplastov in njihovih organelov.

(slika)

Fotosinteza lahko poteka le v organizmih, ki imajo klorofil. Klorofil je rastlinski pigment, ki ga najdemo v kloroplastih in je lahko bakterioklorofil a, b, c, d, e in bakterioviridin. Klorofil a in b najdemo le v višjih rastlinah. Spodnja tabela prikazuje razlike v klorofilu a in b.

(tabela)

Proces fotosinteze vključuje dve zaporedni vrsti reakcij, in sicer svetlobno in temno. Kot že ime pove, se od svetlobe odvisna reakcija imenuje tudi Hill-ova reakcija. Temne reakcije medtem niso odvisne od svetlobe in se imenujejo Calvin-Bensonov cikel.

Faze svetlobne reakcije vključujejo absorpcijo svetlobe in prenos elektronov, cepljenje vode in nastanek visokoenergijskega intermediata ATP (fotofosforilacija). Rezultati svetlobne reakcije se nato uporabijo v temni reakciji, in sicer v biosintetski fazi.

Temna reakcija je sintetični del fotosinteze, kar pomeni, da v temni reakciji nastaja energija. Temna reakcija se v stromi pojavi z vrsto kataliziranih encimov. Temna reakcija fiksira CO 2 in sintetizira ogljikove hidrate ali sladkorje. Temna reakcija je odvisna tudi od rezultatov svetlobne reakcije, in sicer ATP in NADPH.

Temna reakcija je tudi pot za fiksiranje ogljika v temi skozi vmesne spojine, ki povzročajo nastanek sladkorjev in škroba. Melvin Calvin in sodelavci so uporabili radioaktivni-14 CO 2 pri fotosintezi Clorella sp. (enocelične zelene alge). Pot fiksacije ogljika se nato zazna s pomočjo tehnik radioaktivnega sledenja. To se očitno dogaja pri vseh fotosintetskih rastlinah. Tukaj je diagram temne reakcije ali Calvinovega cikla.

(grafikon)