Nogle organismer er nødt til at skabe den energi, de har brug for for at overleve. Disse organismer er i stand til at absorbere energi fra sollys og bruge den til at producere sukker og andre organiske forbindelser, såsom lipider og proteiner. Sukkererne bruges derefter til at give energi til organismen. Denne proces, kaldet fotosyntese, bruges af fotosyntetiske organismer inklusive planter, algerog cyanobakterier.
Fotosyntese ligning
Ved fotosyntese omdannes solenergi til kemisk energi. Den kemiske energi lagres i form af glukose (sukker). Kuldioxid, vand og sollys bruges til at producere glukose, ilt og vand. Den kemiske ligning for denne proces er:
6CO2 + 12H2O + lys → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Seks molekyler af kuldioxid (6CO2) og tolv molekyler af vand (12H2O) forbruges i processen, mens glukose (C6H12O6), 6 molekyler med ilt (6O2) og seks molekyler vand (6H2O) produceres.
Denne ligning kan være forenklet som: 6CO2 + 6H2O + lys → C6H12O6 + 6O2.
Fotosyntese i planter
Hos planter forekommer fotosyntesen hovedsageligt inden for
blade. Da fotosyntesen kræver kuldioxid, vand og sollys, skal alle disse stoffer opnås ved eller transporteres til bladene. Kuldioxid opnås gennem små porer i planteblade kaldet stomata. Oxygen frigives også gennem stomien. Vand fås af planten gennem rødderne og leveres til bladene igennem vaskulære plantevævssystemer. Sollys absorberes af klorofyll, et grønt pigment beliggende i plantecelle strukturer kaldet kloroplaster. Chloroplaster er stederne for fotosyntesen. Chloroplaster indeholder flere strukturer, der hver har specifikke funktioner:- Yder- og indre membraner- beskyttende overtræk, der holder lukkede kloroplaststrukturer.
- stroma—Tæt væske i chloroplasten. Stedet for omdannelse af kuldioxid til sukker.
- thylakoid—Fladet sac-lignende membranstrukturer. Stedet for konvertering af lysenergi til kemisk energi.
- Grana—Tæt lag stabler med thylakoid-sække. Websteder med konvertering af lysenergi til kemisk energi.
- klorofyl- et grønt pigment i chloroplasten. Absorberer lysenergi.
Stadier af fotosyntesen
Fotosyntese forekommer i to faser. Disse stadier kaldes lysreaktionerne og de mørke reaktioner. Lysreaktionerne finder sted i nærvær af lys. De mørke reaktioner kræver ikke direkte lys, men mørke reaktioner forekommer i løbet af dagen.
Lysreaktioner forekommer mest i de thylakoide stabler i grana. Her omdannes sollys til kemisk energi i form af ATP (fri energi indeholdende molekyle) og NADPH (højenergi-elektron, der bærer molekyle). Chlorofyll absorberer lysenergi og starter en kæde af trin, der resulterer i produktionen af ATP, NADPH og ilt (gennem opsplitning af vand). Oxygen frigives gennem stomaten. Både ATP og NADPH bruges i mørke reaktioner til fremstilling af sukker.
Mørke reaktioner forekommer i stroma. Kuldioxid omdannes til sukker ved hjælp af ATP og NADPH. Denne proces er kendt som kulstoffiksering eller Calvin-cyklus. Calvin-cyklus har tre hovedstadier: kulstoffiksering, reduktion og regenerering. Ved kulfiksering kombineres kuldioxid med et 5-carbon sukker [ribulose1,5-biphosphat (RuBP)], hvilket skaber et 6-carbon sukker. I reduktionstrinnet bruges ATP og NADPH produceret i lysreaktionstrinnet til at omdanne 6-kulstofsukkeret til to molekyler af et 3-carbonatomer kulhydratglyceraldehyd 3-phosphat. Glyceraldehyd 3-phosphat bruges til fremstilling af glukose og fruktose. Disse to molekyler (glukose og fruktose) kombineres for at fremstille saccharose eller sukker. I regenereringsstadiet kombineres nogle molekyler af glyceraldehyd 3-phosphat med ATP og omdannes tilbage til 5-carbon sukker RuBP. Når cyklussen er afsluttet, er RuBP tilgængelig for at blive kombineret med kuldioxid for at starte cyklussen igen.
Fotosyntesesammendrag
Sammenfattende er fotosyntesen en proces, hvor lysenergi omdannes til kemisk energi og bruges til at producere organiske forbindelser. Hos planter forekommer fotosyntesen typisk inden for chloroplasterne placeret i planteblader. Fotosyntesen består af to faser, lysreaktionerne og de mørke reaktioner. Lysreaktionerne omdanner lys til energi (ATP og NADHP), og de mørke reaktioner bruger energien og kuldioxid til at producere sukker. For en gennemgang af fotosyntesen, tag Fotosyntese-quiz.