Noen organismer trenger å skape den energien de trenger for å overleve. Disse organismene er i stand til å absorbere energi fra sollys og bruke den til å produsere sukker og andre organiske forbindelser som lipider og proteiner. Sukkerene brukes deretter til å gi energi til organismen. Denne prosessen, kalt fotosyntesen, brukes av fotosyntetiske organismer gjelder også planter, alger, og cyanobakterier.
Fotosynteseforlikning
I fotosyntesen blir solenergi omdannet til kjemisk energi. Den kjemiske energien lagres i form av glukose (sukker). Karbondioksid, vann og sollys brukes til å produsere glukose, oksygen og vann. Den kjemiske ligningen for denne prosessen er:
6CO2 + 12 t2O + lys → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Seks molekyler karbondioksid (6CO2) og tolv molekyler vann (12H2O) konsumeres i prosessen, mens glukose (C6H12O6), seks oksygenmolekyler (6O2), og seks molekyler vann (6H2O) produseres.
Denne ligningen kan forenkles som: 6CO2 + 6H2O + lys → C6H12O6 + 6O2.
Fotosyntese i planter
Hos planter forekommer fotosyntesen hovedsakelig innen
blader. Siden fotosyntesen krever karbondioksid, vann og sollys, må alle disse stoffene fås ved eller transporteres til bladene. Karbondioksid oppnås gjennom bittesmå porer i planteblader kalt stomata. Oksygen frigjøres også gjennom stomata. Vann oppnås av planten gjennom røttene og leveres til bladene gjennom vaskulære plantevevssystemer. Sollys absorberes av klorofyll, et grønt pigment som ligger i Plante-celle strukturer kalt kloroplaster. Kloroplaster er nettstedene for fotosyntese. Kloroplaster inneholder flere strukturer, som hver har spesifikke funksjoner:- Ytre og indre membraner- beskyttende belegg som holder kloroplastkonstruksjoner lukket.
- stroma—Tett væske i kloroplasten. Omsetningen av karbondioksid til sukker.
- thylakoid—Flaterte sekkelignende membranstrukturer. Omsetningen av lysenergi til kjemisk energi.
- Grana—Tette lagdelte stabler med tylakoidsekker. Nettsteder for konvertering av lysenergi til kjemisk energi.
- klorofyll- et grønt pigment i kloroplasten. Absorberer lysenergi.
Stadier av fotosyntese
Fotosyntese forekommer i to trinn. Disse stadiene kalles lysreaksjonene og de mørke reaksjonene. Lysreaksjonene finner sted i nærvær av lys. De mørke reaksjonene krever ikke direkte lys, men mørke reaksjoner i de fleste planter forekommer i løpet av dagen.
Lysreaksjoner forekommer mest i thylakoid-stablene i grana. Her konverteres sollys til kjemisk energi i form av ATP (fri energi som inneholder molekyl) og NADPH (høyenergi-elektronbærende molekyl). Klorofyll absorberer lysenergi og starter en kjede med trinn som resulterer i produksjon av ATP, NADPH og oksygen (gjennom spalting av vann). Oksygen frigjøres gjennom stomata. Både ATP og NADPH brukes i mørke reaksjoner for å produsere sukker.
Mørke reaksjoner forekommer i stroma. Karbondioksid omdannes til sukker ved bruk av ATP og NADPH. Denne prosessen er kjent som karbonfiksering eller Calvin-syklusen. Calvin-syklusen har tre hovedstadier: karbonfiksering, reduksjon og regenerering. Ved karbonfiksering blir karbondioksid kombinert med et 5-karbon sukker [ribulose1,5-bifosfat (RuBP)] som skaper et 6-karbon sukker. I reduksjonsstadiet brukes ATP og NADPH produsert i lysreaksjonstrinnet for å omdanne 6-karbon sukker til to molekyler av et 3-karbon karbohydrat, glyseraldehyd 3-fosfat. Glyceraldehyd 3-fosfat brukes til å lage glukose og fruktose. Disse to molekylene (glukose og fruktose) kombineres for å lage sukrose eller sukker. I regenereringstrinnet kombineres noen molekyler av glyseraldehyd 3-fosfat med ATP og omdannes tilbake til 5-karbon sukker RuBP. Når syklusen er fullført, er RuBP tilgjengelig for å bli kombinert med karbondioksid for å starte syklusen på nytt.
Sammendrag av fotosyntese
Oppsummert er fotosyntese en prosess der lysenergi omdannes til kjemisk energi og brukes til å produsere organiske forbindelser. Hos planter forekommer fotosyntesen typisk i kloroplastene som ligger i planteblader. Fotosyntese består av to stadier, lysreaksjonene og de mørke reaksjonene. Lysreaksjonene omdanner lys til energi (ATP og NADHP) og de mørke reaksjonene bruker energien og karbondioksid for å produsere sukker. For en gjennomgang av fotosyntesen, ta Fotosyntese-quiz.