- Mi a fotoszintézis?
- A fotoszintézis típusai
- A fotoszintézis jellemzői
- Fotoszintézis egyenlet
- A fotoszintézis fázisai
- A fotoszintézis jelentősége
Elmagyarázzuk, mi a fotoszintézis, jellemzői, egyenlete és fázisai. Azt is, hogy miért fontos a világ ökoszisztémái számára.
Mi a fotoszintézis?
A fotoszintézis az a biokémiai folyamat, amelynek során növények, algák és baktériumok fotoszintetikus átalakító szervetlen anyag (szén-dioxid és víz) be organikus anyag (cukrok), kihasználva Energia származik a napfény. Ez a fő mechanizmus táplálás az összes közül autotróf organizmusok amelyek klorofillt tartalmaznak, amely a fotoszintetikus folyamat alapvető pigmentje.
A fotoszintézis az egyik legfontosabb biokémiai mechanizmus a bolygón, mivel szerves tápanyagok előállítását foglalja magában, amelyek tárolják a fényenergia jön valahonnan Nap különbözőben molekulák hasznos (szénhidrát). Valójában ennek a folyamatnak a neve a görög hangokból származik Fénykép, "fény és szintézis, "Fogalmazás".
A fotoszintézis után a szintetizált szerves molekulák forrásként használhatók fel kémiai energia létfontosságú folyamatok támogatására, mint például a sejtlégzés és egyéb reakciók, amelyek részét képezik a anyagcsere a élőlények.
A fotoszintézis végrehajtásához klorofill, napfényre érzékeny pigment jelenléte szükséges, amely a növények és algák jellegzetes zöld színét adja. Ez a pigment a kloroplasztiszokban, különböző méretű sejtszervecskékben található, amelyek jellemzőek a zöldségsejtek, különösen a lombsejtek (a levelek). A kloroplasztok tartalmaznak egy sor fehérje Y enzimek amelyek lehetővé teszik a fotoszintetikus folyamat részét képező összetett reakciók kifejlődését.
A fotoszintézis folyamata elengedhetetlen a ökoszisztéma és a élet ahogyan ismerjük őket, hiszen lehetővé teszi a szerves anyagok létrejöttét és keringését, valamint a szervetlen anyagok rögzítését. Ezenkívül az oxigénes fotoszintézis során az oxigén termelődik, amelyre a legtöbb élőlénynek szüksége van a termeléshez. lélegző.
A fotoszintézis típusai
A fotoszintézis két típusa különböztethető meg attól függően, hogy a szervezet milyen anyagokat használ fel a reakció végrehajtásához:
- Oxigén fotoszintézis. Használata jellemzi Víz (H2O) redukciójára szén-dioxid (CO2) fogyasztott. Az ilyen típusú fotoszintézis során nem csak a szervezet számára hasznos cukrok keletkeznek, hanem a reakció termékeként oxigén (O2) is keletkezik. A növények, algák és cianobaktériumok oxigénes fotoszintézist végeznek.
- Anoxigén fotoszintézis. A szervezet nem vizet használ a szén-dioxid (CO2) csökkentésére, hanem a napfényt használja fel a hidrogén-szulfid (H2S) vagy a hidrogéngáz (H2) molekulák lebontására. Az ilyen típusú fotoszintézis nem termel oxigént (O2), hanem a reakció termékeként ként szabadít fel. Az anoxigén fotoszintézist az úgynevezett zöld és lila kénbaktériumok végzik, amelyek a növények klorofillától eltérő, bakterioklorofill néven csoportosított fotoszintetikus pigmenteket tartalmaznak.
A fotoszintézis jellemzői
A növényekben és algákban a fotoszintézis a kloroplasztisznak nevezett organellumokban megy végbe.
Tágabb értelemben a fotoszintézist a következők jellemzik:
- Ez egy biokémiai folyamat, amelynek során a napfényt szerves vegyületek előállítására használják fel, vagyis tápanyagok szintézisét olyan szervetlen elemekből, mint a víz (H2O) és a szén-dioxid (CO2).
- Különféleképpen végezhetik autotróf organizmusok, amennyiben fotoszintetikus pigmentekkel rendelkeznek (a legfontosabb a klorofill). Ez a növények (szárazföldi és vízi), algák, fitoplankton, fotoszintetikus baktériumok. Néhányat állatokat képesek a fotoszintézisre, beleértve a tengeri csigát is Elysia chlorotica és a foltos szalamandra Ambystoma maculatum (utóbbi ezt a szimbiózis hínárral).
- A növényekben és algákban a fotoszintézis speciális organellumokban, az úgynevezett kloroplasztiszokban megy végbe, amelyekben klorofill található. A fotoszintetikus baktériumok is rendelkeznek klorofillal (vagy más hasonló pigmentekkel), de nem rendelkeznek kloroplasztiszokkal.
- A fotoszintézisnek két típusa létezik, attól függően, hogy milyen anyagból kötik meg a szén-dioxidot (CO2). Az oxigénes fotoszintézis víz (H2O) felhasználásával oxigént (O2) termel, amely a környező környezetbe kerül. Az anoxigén fotoszintézis hidrogén-szulfidot (H2S) vagy hidrogéngázt (H2) használ, és nem termel oxigént, hanem ként szabadít fel.
- Az ókori Görögország óta már feltételezték a napfény és a növények kapcsolatát. A fotoszintézis tanulmányozása és megértése terén elért haladás azonban egyre fontosabbá vált, köszönhetően a 18., 19. és 20. századi tudósok egymás utáni munkáinak. Például elsőként Joseph Priestley (1732-1804) angol lelkész mutatta be a növények oxigéntermelését, a fotoszintézis alapegyenletét pedig elsőként Ferdinand Sachs (1832-1897) német botanikus fogalmazta meg. Később a biokémiai Az amerikai Melvin Calvin (1911-1997) egy másik óriási hozzájárulást tett a Calvin-ciklus (a fotoszintézis egyik fázisának) tisztázásához, amivel Nobel-díjat kapott. Kémia 1961-ben.
Fotoszintézis egyenlet
Az oxigénes fotoszintézis általános egyenlete a következő:
Ennek az egyenletnek a kémiai megfogalmazásának, vagyis ennek a reakciónak a kiegyensúlyozott egyenletének helyes módja a következő:
A fotoszintézis fázisai
A fotoszintézis, mint kémiai folyamat két különböző szakaszban megy végbe: a világos (vagy világos) és a sötét szakaszban, ezt azért nevezik, mert csak az első vesz részt közvetlenül a napfény jelenlétében (ami nem jelenti azt, hogy a második szükségszerűen sötétben történik) ).
- Fény vagy fotokémiai szakasz. Ebben a fázisban a növény belsejében fényfüggő reakciók mennek végbe, vagyis a növény befogja a napenergia klorofill segítségével, és ATP és NADPH előállítására használja fel. Minden akkor kezdődik, amikor a klorofill molekula érintkezésbe kerül a napsugárzással és elektronok külső héja gerjesztett, ami elektrontranszport láncot hoz létre (hasonlóan a elektromosság), amelyet a szintézisre használnak ATP (adenozin-trifoszfát) és NADPH (nikotin-adenin-dinukleotid-foszfát). Egy vízmolekula lebomlása a „fotolízis” nevű folyamat során lehetővé teszi, hogy a klorofill molekula visszanyerje gerjesztésekor elvesztett elektronját (a fényfázis végrehajtásához több klorofill molekula gerjesztése szükséges). Két vízmolekula fotolízise során oxigénmolekula keletkezik, amely a légkör a fotoszintézis ezen fázisának melléktermékeként.
- Sötét vagy szintetikus színpad. Ebben a fázisban, amely a kloroplasztiszok mátrixában vagy sztrómájában játszódik le, a növény szén-dioxidot használ, és az előző szakaszban keletkezett molekulákat (kémiai energiát) használja fel a szintézishez. anyagokat szerves anyagokat egy rendkívül összetett kémiai reakciókörön keresztül, amely az úgynevezett Calvin-Benson ciklus. Ebben a ciklusban, és különböző enzimek, korábban képződött ATP és NADPH közreműködésével, a glükóz szintetizálódik a szén-dioxidból, amelyet a növény a légkörből vesz fel. A szén-dioxid beépülése vegyületek szerves szénmegkötésnek nevezik.
A fotoszintézis jelentősége
A fotoszintézis több okból is létfontosságú és központi folyamat a bioszférában. Az első és legnyilvánvalóbb az, hogy oxigént (O2) termel, amely a légzéshez nélkülözhetetlen gáz vízben és vízben egyaránt. levegő. Növények nélkül a legtöbb élőlény (beleértve a emberi lény) egyszerűen nem tudták túlélni.
Másrészt a növények a környező környezetből felszívva megkötik a szén-dioxidot (CO2), szerves anyaggá alakítva azt. Ez a gáz, amelyet légzéskor kilélegzünk, potenciálisan mérgező, ha nem tartják bizonyos határokon belül.
Mert a növények szén-dioxidot használnak fel saját készítéshez étel, a növényvilág csökkenése a bolygón befolyásolja ennek a gáznak a növekedését a légkörben, ahol a globális felmelegedés. Például a CO2 gázként működik üvegházhatás, megelőzve a túlzott hőség hogy eléri a föld kisugárzik a légkörből. Becslések szerint a fotoszintetikus szervezetek évente mintegy 100 000 millió tonna szenet kötnek meg szerves anyagként.