Fotosynteza to proces przekształcania światła słonecznego w energię chemiczną poprzez magazynowanie go w wiązaniach glukozy lub cukru. Proces ten zachodzi w roślinach, bakteriach i niektórych protistach lub algach w celu produkcji cukru jako pożywienia. Chlorofil obecny w liściach roślin fotosyntetycznych wychwytuje energię ze światła słonecznego i przekształca ją w węglowodany. Fotosynteza wykorzystuje dwutlenek węgla (CO2) i wodę jako surowiec do produkcji cukru i uwalniania tlenu jako produktu ubocznego.
Struktura biologiczna
Fotosynteza zachodzi głównie w liściach i łodygach. Typowy liść obejmuje górny i dolny naskórek, wiązki naczyniowe, mezofil i szparki lub pory roślin. Górny i dolny naskórek służą jako ochrona liścia. Jamy brzuszne to pory w dolnym naskórku, które działają jak przejście dla CO2 i powietrza. Wiązki naczyniowe przenoszą wodę, minerały i składniki odżywcze wokół rośliny. Mezofil zawiera chloroplast w błonie tylakoidowej. To miejsce, w którym zachodzi fotosynteza.
Wystąpienie reakcji chemicznej
Ogólną reakcję chemiczną podczas fotosyntezy można zapisać jako „6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2”. Proces przebiega w dwóch etapach. Pierwszym etapem jest reakcja światła wykorzystywanego do tworzenia cząsteczek o wysokiej energii. Energia zebrana w reakcji światła jest przechowywana w komórkach w postaci substancji chemicznej o nazwie ATP lub trifosforanu adenozyny. Drugi etap fotosyntezy nazywa się reakcją cyklu Calvina.
Reakcja cyklu Calvina
W tej części reakcji energia chemiczna zmagazynowana w ATP jest wykorzystywana do produkcji cukru z CO2 poprzez reakcje enzymatyczne lub enzymatyczne. Początkowo CO2 reaguje ze związkiem pięciowęglowym, zwanym bisfosforanem rybulozy (RuBP), katalizowanym przez enzym oksygenazę karboksylazy, z wytworzeniem stabilnego, trójwęglowego związku zwanego jako fosfoglicerynian (PGA). Energia wychwycona w ATP przekształca PGA w 3-fosforan gliceraldehydu (G3P), który jest przekształcany w inne związki organiczne.
Czynniki ograniczające fotosyntezę
Fotosynteza jest silnie determinowana czynnikami takimi jak natężenie światła, składniki odżywcze gleby, dostępność wody, temperatura i stężenie dwutlenku węgla w atmosferze. Obniżenie poziomu wody zmniejsza wilgotność gleby i zamyka szparki. Ogranicza to dyfuzję dwutlenku węgla i wpływa na fotosyntezę.
