Vzorec fotosyntézy: Premena slnečného svetla na energiu
Poďakovanie: Hanis/E+/Getty Images
Niektoré organizmy potrebujú vytvárať energiu, ktorú potrebujú na prežitie. Tieto organizmy sú schopné absorbovať energiu zo slnečného žiarenia a využiť ju na výrobu cukor a iné organické zlúčeniny ako napr lipidov a bielkoviny . Cukry sa potom využívajú na dodanie energie pre organizmus. Tento proces, nazývaný fotosyntéza, využívajú napr fotosyntetické organizmy počítajúc do toho rastliny , riasy a cyanobaktérie.
Rovnica fotosyntézy
Pri fotosyntéze sa slnečná energia premieňa na chemickú energiu. Chemická energia sa ukladá vo forme glukózy (cukru). Oxid uhličitý, voda a slnečné svetlo sa používajú na výrobu glukózy, kyslíka a vody. Chemická rovnica pre tento proces je:
6COdva+ 12HdvaO + svetlo → C6H12O6+ 60dva+6HdvaO
Šesť molekúl oxidu uhličitého (6COdva) a dvanásť molekúl vody (12HdvaO) sa pri tomto procese spotrebúvajú, zatiaľ čo glukóza (C6H12O6), šesť molekúl kyslíka (6Odva) a šesť molekúl vody (6HdvaO) sa vyrábajú.
Táto rovnica sa dá zjednodušiť takto: 6COdva+6HdvaO + svetlo → C6H12O6+ 60dva .
Fotosyntéza v rastlinách
V rastlinách prebieha fotosyntéza hlavne v rámci listy . Keďže fotosyntéza vyžaduje oxid uhličitý, vodu a slnečné svetlo, všetky tieto látky musia byť získané alebo transportované do listov. Oxid uhličitý sa získava cez drobné póry v listoch rastlín nazývaných stomata. Kyslík sa uvoľňuje aj cez prieduchy. Voda je získavaná rastlinami cez korene a dodávaná cez listy cievne rastlinné pletivové systémy . Slnečné svetlo je absorbované chlorofylom, zeleným pigmentom umiestneným v rastlinná bunka štruktúry tzv chloroplasty . Chloroplasty sú miestami fotosyntézy. Chloroplasty obsahujú niekoľko štruktúr, z ktorých každá má špecifické funkcie:
Etapy fotosyntézy
Fotosyntéza prebieha v dvoch fázach. Tieto fázy sa nazývajú reakcie svetla a reakcie tmy. Svetelné reakcie prebiehajú v prítomnosti svetla. Tmavé reakcie nevyžadujú priame svetlo, avšak tmavé reakcie vo väčšine rastlín prebiehajú počas dňa.
Svetelné reakcie sa vyskytujú väčšinou v tylakoidných komínoch grana. Tu sa slnečné svetlo premieňa na chemickú energiu vo forme ATP (molekula obsahujúca voľnú energiu) a NADPH (vysokoenergetická molekula nesúca elektróny). Chlorofyl absorbuje svetelnú energiu a spúšťa reťazec krokov, ktorých výsledkom je produkcia ATP, NADPH a kyslíka (prostredníctvom štiepenia vody). Kyslík sa uvoľňuje cez prieduchy. ATP aj NADPH sa používajú pri reakciách v tme na výrobu cukru.
Temné reakcie vyskytujú v stróme. Oxid uhličitý sa premieňa na cukor pomocou ATP a NADPH. Tento proces je známy ako fixácia uhlíka alebo Calvinov cyklus. Calvinov cyklus má tri hlavné fázy: fixáciu uhlíka, redukciu a regeneráciu. Pri fixácii uhlíka sa oxid uhličitý kombinuje s 5-uhlíkovým cukrom [ribulóza1,5-bifosfát (RuBP)], čím vzniká 6-uhlíkový cukor. V redukčnom štádiu sa ATP a NADPH vyrobené v štádiu svetelnej reakcie používajú na premenu 6-uhlíkového cukru na dve molekuly 3-uhlíkového sacharidov glyceraldehyd 3-fosfát. Glyceraldehyd 3-fosfát sa používa na výrobu glukózy a fruktózy. Tieto dve molekuly (glukóza a fruktóza) sa spoja a vytvárajú sacharózu alebo cukor. V regeneračnom štádiu sa niektoré molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu spoja s ATP a premenia sa späť na 5-uhlíkový cukor RuBP. Po dokončení cyklu je možné RuBP kombinovať s oxidom uhličitým, aby sa cyklus začal odznova.
Zhrnutie fotosyntézy
Stručne povedané, fotosyntéza je proces, pri ktorom sa svetelná energia premieňa na chemickú energiu a používa sa na výrobu organických zlúčenín. V rastlinách sa fotosyntéza zvyčajne vyskytuje v chloroplastoch umiestnených v listoch rastlín. Fotosyntéza pozostáva z dvoch fáz, reakcií svetla a reakcie v tme. Svetelné reakcie premieňajú svetlo na energiu (ATP a NADHP) a tmavé reakcie využívajú energiu a oxid uhličitý na výrobu cukru. Pre prehľad fotosyntézy si vezmite Kvíz o fotosyntéze .