• Co je fotosyntéza?
• Typy fotosyntézy
• Vlastnosti fotosyntézy
• Rovnice fotosyntézy
• Fáze fotosyntézy
• Význam fotosyntézy

Vysvětlíme, co je to fotosyntéza, její charakteristiky, rovnice a fáze. Také proč je důležitý pro světové ekosystémy.

Fotosyntéza je hlavním mechanismem výživy rostlin a dalších autotrofních bytostí.

Co je fotosyntéza?

Fotosyntéza je biochemický proces, při kterém rostliny, řasy a bakterie fotosyntetická konverze anorganický materiál (oxid uhličitý a voda) v organický materiál (cukry), využívající Energie pocházející z sluneční světlo. Toto je hlavní mechanismus výživa ze všech autotrofní organismy které mají chlorofyl, což je základní pigment pro proces fotosyntézy.

Fotosyntéza představuje jeden z nejdůležitějších biochemických mechanismů na planetě, protože zahrnuje výrobu organických živin, které ukládají světelná energie přicházející z slunce v různých molekul užitečné (sacharidy). Ve skutečnosti název tohoto procesu pochází z řeckých hlasů Fotografie, „světlo a syntéza, "Složení".

Po fotosyntéze mohou být syntetizované organické molekuly použity jako zdroj chemická energie k podpoře životně důležitých procesů, jako je buněčné dýchání a další reakce, které jsou součástí metabolismus z živé bytosti.

K provedení fotosyntézy je nutná přítomnost chlorofylu, pigmentu citlivého na sluneční záření, který dává rostlinám a řasám jejich charakteristické zelené zbarvení. Tento pigment se nachází v chloroplastech, buněčných organelách různých velikostí, které jsou typické pro zeleninové buňky, zejména listové buňky (listů). Chloroplasty obsahují sadu protein Y enzymy které umožňují vývoj složitých reakcí, které jsou součástí procesu fotosyntézy.

Proces fotosyntézy je nezbytný pro ekosystému a pro život jak je známe, protože umožňuje tvorbu a cirkulaci organické hmoty a fixaci anorganické hmoty. Při kyslíkové fotosyntéze navíc vzniká kyslík, který většina živých bytostí potřebuje ke své produkci. dýchání.

Typy fotosyntézy

V závislosti na látkách používaných tělem k provedení reakce lze rozlišit dva typy fotosyntézy:

• Kyslíková fotosyntéza. Vyznačuje se použitím Voda (H2O) pro redukci oxid uhličitý (CO2). Při tomto typu fotosyntézy se nejen vyrábí pro tělo užitečné cukry, ale jako produkt reakce se získává také kyslík (O2). Kyslíkovou fotosyntézu provádějí rostliny, řasy a sinice.
• Anoxygenní fotosyntéza. Tělo nepoužívá vodu ke snížení oxidu uhličitého (CO2), ale místo toho využívá sluneční světlo k rozkladu molekul sirovodíku (H2S) nebo plynného vodíku (H2). Tento typ fotosyntézy neprodukuje kyslík (O2) a místo toho uvolňuje síru jako produkt reakce. Anoxygenní fotosyntézu provádějí tzv. zelené a fialové sirné bakterie, které obsahují fotosyntetické pigmenty sdružené pod názvem bakteriochlorofyly, které se liší od chlorofylu rostlin.

Vlastnosti fotosyntézy

V rostlinách a řasách probíhá fotosyntéza v organelách zvaných chloroplasty.

Obecně řečeno, fotosyntéza je charakterizována následujícím:

• Jde o biochemický proces využívající slunečního záření k získávání organických sloučenin, tedy syntézu živin z anorganických prvků, jako je voda (H2O) a oxid uhličitý (CO2).
• Může být prováděn různými autotrofní organismy, pokud mají fotosyntetické pigmenty (nejdůležitější je chlorofyl). Je to proces výživy rostlin (suchozemských i vodních), řas, fytoplanktonu, fotosyntetické bakterie. Několik málo zvířat jsou schopné fotosyntézy, včetně mořského slimáka Elysia chlorotica a mlok skvrnitý Ambystoma maculatum (ten to dělá díky symbióza s mořskou řasou).
• U rostlin a řas probíhá fotosyntéza ve specializovaných organelách zvaných chloroplasty, ve kterých se nachází chlorofyl. Fotosyntetické bakterie mají také chlorofyl (nebo jiné analogické pigmenty), ale nemají chloroplasty.
• Existují dva typy fotosyntézy v závislosti na látce použité k fixaci uhlíku z oxidu uhličitého (CO2). Kyslíková fotosyntéza využívá vodu (H2O) a produkuje kyslík (O2), který se uvolňuje do okolního prostředí. Anoxygenní fotosyntéza využívá sirovodík (H2S) nebo plynný vodík (H2) a neprodukuje kyslík, ale místo toho uvolňuje síru.
• Od starověkého Řecka se vztah mezi slunečním světlem a rostlinami předpokládal. Pokroky ve studiu a chápání fotosyntézy však začaly nabývat na významu díky příspěvkům postupného souboru vědců z 18., 19. a 20. století. Například prvním, kdo prokázal vznik kyslíku v rostlinách, byl anglický duchovní Joseph Priestley (1732-1804) a prvním, kdo formuloval základní rovnici fotosyntézy, byl německý botanik Ferdinand Sachs (1832-1897). Později, biochemický Dalším obrovským přínosem byl Američan Melvin Calvin (1911-1997), který objasnil Calvinův cyklus (jedna z fází fotosyntézy), za což získal Nobelovu cenu. Chemie v roce 1961.

Rovnice fotosyntézy

Obecná rovnice pro kyslíkovou fotosyntézu je následující:

Správný způsob, jak chemicky formulovat tuto rovnici, tedy vyváženou rovnici pro tuto reakci, je následující:

Fáze fotosyntézy

Fotochemické stadium fotosyntézy nastává za přítomnosti slunečního světla.

Fotosyntéza jako chemický proces probíhá ve dvou různých fázích: ve světlém (neboli světlém) stádiu a ve stádiu tmy, které se tak říká proto, že pouze první je přímo zapojeno do přítomnosti slunečního světla (což neznamená, že druhé nutně probíhá ve tmě). ).

• Světelné nebo fotochemické stadium. Během této fáze probíhají uvnitř rostliny reakce závislé na světle, to znamená, že rostlina zachycuje solární energie pomocí chlorofylu a využívá jej k produkci ATP a NADPH. Vše začíná, když se molekula chlorofylu dostane do kontaktu se slunečním zářením a elektrony jeho vnějších obalů jsou excitovány, což generuje elektronový transportní řetězec (podobný elektřina), který se používá pro syntézu ATP (adenosintrifosfát) a NADPH (nikotin adenindinukleotidfosfát). Rozpad molekuly vody v procesu zvaném „fotolýza“ umožňuje molekule chlorofylu získat zpět elektron, který ztratila při excitaci (excitace několika molekul chlorofylu je nutná k provedení světelné fáze). V důsledku fotolýzy dvou molekul vody vzniká molekula kyslíku, která se uvolňuje do atmosféra jako vedlejší produkt této fáze fotosyntézy.
• Tmavé nebo syntetické stádium. Během této fáze, která se odehrává v matrici nebo stromatu chloroplastů, rostlina využívá oxid uhličitý a využívá molekul vytvořených během předchozí fáze (chemická energie) k syntéze. látek organických látek prostřednictvím okruhu vysoce složitých chemických reakcí známých jako Calvin-Bensonův cyklus. Během tohoto cyklu a díky zásahu různých enzymů, dříve vytvořených ATP a NADPH, je glukóza syntetizována z oxidu uhličitého, který rostlina přijímá z atmosféry. Začlenění oxidu uhličitého do sloučeniny organická je známá jako fixace uhlíku.

Význam fotosyntézy

Fotosyntéza uvolňuje kyslík do atmosféry a do vody.

Fotosyntéza je životně důležitý a ústřední proces v biosféře z mnoha důvodů. První a nejzřejmější je, že produkuje kyslík (O2), nezbytný plyn pro dýchání ve vodě i ve vodě. vzduch. Bez rostlin je většina živých věcí (včetně lidská bytost) prostě nemohli přežít.

Na druhou stranu, tím, že ho rostliny absorbují z okolního prostředí, váží oxid uhličitý (CO2) a přeměňují jej na organickou hmotu. Tento plyn, který při dýchání vydechujeme, je potenciálně toxický, pokud není udržován v určitých mezích.

Protože rostliny používají oxid uhličitý k výrobě svého vlastního jídloúbytek rostlinného života na planetě ovlivňuje nárůst tohoto plynu v atmosféře, kde působí jako činitel globální oteplování. Například CO2 působí jako plyn skleníkový efekt, zabraňující přebytku teplo která dosáhne Země vyzařuje z atmosféry. Odhaduje se, že každý rok fotosyntetické organismy fixují jako organické látky kolem 100 000 milionů tun uhlíku.