Fotosyntes är en process för att omvandla ljusenergi till kemisk energi som utförs av växter, alger och cyanobakterier
Redigerad och storleksändrad bild av Samuel Austin, tillgänglig på Unsplash
Ordet fotosyntes betyder syntes av ljus och hänvisar till en av de viktigaste biologiska processerna på jorden. Genom att släppa ut syre och konsumera koldioxid har fotosyntes förvandlat världen till den bebodda miljö vi känner idag. Dessutom är processen den primära energikällan för alla levande saker.
Den holländska fysikern Jan Ingenhousz var den första som upptäckte att växter producerade syre i närvaro av solljus 1779 och ansågs upptäcka fotosyntesen. År 1782 tillade Jean Senebier att förutom solljus använder fotosyntes koldioxid. 1818 myntade Maria Pelletier och Joseph Caventou termen "klorofyll" för att hänvisa till det gröna pigmentet och utrustade med fotoreceptorenzymer som möjliggör fotosyntes.
Vad är fotosyntes
Fotosyntes kan definieras som en process för att omvandla ljusenergi till kemisk energi. Det utförs av växter, alger och cyanobakterier, som klassificeras som autotrofiska och fotosyntetiska organismer eftersom de kan producera sin egen mat från ljus.
Betydelsen av fotosyntes
Syret som produceras av fotosyntetiska organismer är grundläggande för upprätthållandet av livet på planeten som vi känner det. Dessutom har produkterna som genereras från fotosyntes format mänsklighetens materiella historia, eftersom de har gett upphov till resurser som olja, naturgas, cellulosa, kol och ved. Dessa resurser finns som ett resultat av omvandlingen av solljus till energireserver (fotosyntes), följt av andra geologiska och tekniska processer.
Fotosyntesekvation
Fotosyntes är en lång och komplex process som i allmänhet kan sammanfattas med följande ekvation:
- 6CO2 + 12H2O + ljus → C6 H12O6 + 602 + 6 H2O
Där fotosyntes förekommer
I växter och alger förekommer fotosyntes inuti kloroplaster. I cyanobakterier utförs den bredvid membranformade lameller som finns i den flytande delen av cytoplasman.
Kloroplast är en organell som har ett yttre membran och ett inre membran. Dess inre har membranformade lameller, anslutna till små fickor som kallas tylakoider. Det inre utrymmet fylls av stroma, en viskös vätska som innehåller DNA, ribosomer och enzymer som hjälper till med fotosyntesprocessen. Det är inom dessa tylakoider och täckglas som finns klorofyll.
Steg för fotosyntes
Fotosyntes kan delas in i två faser: den fotokemiska fasen och den kemiska fasen.
Den fotokemiska fasen uppträder endast i närvaro av ljus och förekommer i tylakoider och membranformade lameller. Dess huvudsakliga funktion är att omvandla ljusenergi till kemisk energi. Den består av två huvudprocesser: vattenfotolys och fotofosforylering.
Den kemiska fasen beror inte på ljus och utförs i en annan del av kloroplasten, stroma. I den sammanfogar produkterna från föregående fas, fotokemi, atmosfärisk CO2 för att producera glukos, vatten och stärkelse i den så kallade Calvin-Benson-cykeln.
Fotokemisk fas
Fotolys av vatten
Vattenfotolys är det första steget i fotosyntes och är det ögonblick då den mottagna ljusenergin främjar nedbrytningen av vattenmolekyler och genererar syrgas, elektroner och H +. Gasformigt syre släpps ut i atmosfären, medan fria vätemolekyler (H +) lockas till en förening som kallas NADP +, vilket ger upphov till NADPH, som kommer att användas i den kemiska fasen för konstruktion av glukosmolekyler.
Detta steg representeras av formlerna:- H2O ⇾ 2H + + 2 elektroner + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Fotofosforylering
Det är vid fotofosforylering som bildandet av ATP sker, från tillsatsen av ett oorganiskt fosfat (Pi) till en ADP-molekyl (adenosindifosfat), med användning av ljusenergi. ATP-molekyler är den huvudsakliga formen av kemisk energi som syntetiseras av levande varelser. Detta stadium av fotofosforylering sker parallellt med vattenfotolys och var och en av dem genererar produkter som kommer att användas i nästa fas av fotosyntes.
Detta steg representeras av formeln: ADP + Pi ⇾ ATP
Kemisk fas
Den sista fasen av fotosyntes, det är i den kemiska fasen som koldioxid från omgivningen eller cellulär andning av växten används och två föreningar som genererats i föregående fas används: ATP och NADPH. Det är i detta skede som den så kallade Calvin-Benson-cykeln inträffar, en sekvens av reaktioner som genererar glukos, vatten och stärkelse.
Slutsats
Fotosyntes är resultatet av sammanfogningen av de två ovan beskrivna faserna, den fotokemiska fasen och den kemiska fasen. Alla livsformer på jorden beror på något sätt av de produkter som genereras av fotosyntes: syre och glukos. Dessutom är fotosyntes väsentlig för balansen i atmosfärisk komposition.
