Vissa organismer behöver skapa den energi de behöver för att överleva. Dessa organismer kan absorbera energi från solljus och använda den för att producera socker och andra organiska föreningar såsom lipider och proteiner. Sockerarter används sedan för att ge energi till organismen. Denna process, kallad fotosyntes, används av fotosyntetiska organismer Inklusive växter, algeroch cyanobakterier.
Fotosyntesekvation
Vid fotosyntes omvandlas solenergi till kemisk energi. Den kemiska energin lagras i form av glukos (socker). Koldioxid, vatten och solljus används för att producera glukos, syre och vatten. Den kemiska ekvationen för denna process är:
6CO2 + 12H2O + ljus → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Sex molekyler koldioxid (6CO2) och tolv molekyler vatten (12H2O) konsumeras i processen medan glukos (C6H12O6), sex molekyler med syre (6O2) och sex molekyler vatten (6H2O) produceras.
Denna ekvation kan förenklas som: 6CO2 + 6H2O + ljus → C6H12O6 + 6O2.
Fotosyntes i växter
Hos växter förekommer fotosyntes huvudsakligen inom
löv. Eftersom fotosyntes kräver koldioxid, vatten och solljus, måste alla dessa ämnen erhållas av eller transporteras till bladen. Koldioxid erhålls genom små porer i växtblad som kallas stomata. Syre frigörs också via stomaten. Vatten erhålls av växten genom rötter och levereras till bladen igenom vaskulära växtvävnadssystem. Solljus absorberas av klorofyll, ett grönt pigment som ligger i växtcell strukturer kallas kloroplaster. Kloroplaster är platserna för fotosyntes. Kloroplaster innehåller flera strukturer som var och en har specifika funktioner:- Yttre och inre membran- skyddande beläggningar som håller kloroplastkonstruktioner stängda.
- stroma—Tät vätska i kloroplasten. Webbplatsen för omvandling av koldioxid till socker.
- tylakoid—Flatterade säckliknande membranstrukturer. Webbplatsen för omvandling av ljusenergi till kemisk energi.
- Grana—Täta skikt med staplar av thylakoid-säckar. Webbplatser för omvandling av ljusenergi till kemisk energi.
- Klorofyll- ett grönt pigment i kloroplasten. Absorberar ljusenergi.
Stadier av fotosyntes
Fotosyntes förekommer i två steg. Dessa stadier kallas ljusreaktionerna och de mörka reaktionerna. Ljusreaktionerna äger rum i närvaro av ljus. De mörka reaktionerna kräver inte direkt ljus, men mörka reaktioner förekommer dock på de flesta växter under dagen.
Ljusreaktioner förekommer mestadels i tylkoidbuntarna i grana. Här konverteras solljus till kemisk energi i form av ATP (fri energiinnehållande molekyl) och NADPH (högenergi elektronbärande molekyl). Klorofyll absorberar ljusenergi och startar en kedja av steg som resulterar i produktion av ATP, NADPH och syre (genom vattendelning). Syre frigörs genom stomaten. Både ATP och NADPH används i mörka reaktioner för att producera socker.
Mörka reaktioner förekommer i stroma. Koldioxid omvandlas till socker med ATP och NADPH. Denna process kallas kolfixering eller Calvin-cykeln. Calvin-cykeln har tre huvudsteg: kolfixering, reduktion och regenerering. Vid kolfixering kombineras koldioxid med ett 5-kolsocker [ribulos 1,5-bifosfat (RuBP)] som skapar ett 6-kolsocker. I reduktionssteget används ATP och NADPH som produceras i ljusreaktionssteget för att omvandla 6-kol-sockret till två molekyler av ett 3-kol kolhydratglyceraldehyd 3-fosfat. Glyceraldehyd 3-fosfat används för att tillverka glukos och fruktos. Dessa två molekyler (glukos och fruktos) kombineras för att göra sackaros eller socker. I regenereringssteget kombineras vissa molekyler av glyceraldehyd 3-fosfat med ATP och omvandlas tillbaka till RuBP med 5-kolsocker. När cykeln är klar är RuBP tillgängligt att kombineras med koldioxid för att börja cykeln igen.
Fotosyntesöversikt
Sammanfattningsvis är fotosyntes en process där ljusenergi omvandlas till kemisk energi och används för att producera organiska föreningar. Hos växter inträffar fotosyntes typiskt inom kloroplasterna som finns i växtlöv. Fotosyntesen består av två steg, ljusreaktionerna och de mörka reaktionerna. Ljusreaktionerna omvandlar ljus till energi (ATP och NADHP) och de mörka reaktionerna använder energin och koldioxid för att producera socker. För en granskning av fotosyntesen, ta Fotosyntesquiz.