Fotosinteza

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga
"List, mesto najintenzivnije fotosinteze u većini biljaka.“

Fotosinteza je važan biohemijski proces u kojem biljke, alge i neke bakterije koriste energiju sunčevog zračenja kao izvor energije za sintezu hrane. Tada se od prostog neorganskog materijala (ugljenik(IV)-oksid i voda) sintetišu šećeri - monosaharidi. Ovako sintetisane organske materije predstavljaju izvor hrane i energije kako biljkama u kojima se sintetišu, tako i ostalim organizmima na Zemlji, što čini ovaj proces krucijalnim za opstanak života na Zemlji. Fotosinteza je zaslužna i za konstantnu proizvodnju kiseonika. Organizmi koji proizvode energiju fotosintezom nazivaju se fototrofi.

Ime procesa potiče od grčkih reči φότος (svetlost), συν- (zajedno) i τιθεναι (staviti).

Faze fotosinteze[uredi]

Fotosinteza je osnovni proces u prirodi zato što obezbeđuje organske materije za sve žive organizme. Sve ostale sinteze u živim bićima nastavljaju se na fotosintezu.

Odvija se kroz dve faze:

  • svetlu, za koju je neophodna svetlost, i
  • tamnu, za čije odvijanje svetlost nije neophodna.

Zbirna jednačina fotosinteze je:

n CO2 + 2n H2O + svetlost → (CH2O)n + n O2 + n H2O ili češće,
6 CO2 + 6 H2O + svetlost → C6H12O6 + 6 O2

U svetloj fazi hlorofil apsorbuje (upija) Sunčevu svetlost da bi se ona zatim pretvorila u hemijsku energiju (molekule ATP-a). U ovoj fazi dolazi i do proizvodnje kiseonika koji se oslobađa u atmosferu (još jedan značaj fotosinteze). Život na našoj planeti zasniva se na pretvaranju sunčeve u hemijsku energiju.

U tamnoj fazi se pomoću ATP, stvorenog u svetloj fazi, od neorganskih (CO2 i H2O) sintetišu organske materije.

Svetla faza (fotohemijska faza)[uredi]

Transportni lanci elektrona u cikličnoj i necikličnoj fotofosforilaciji

U hloroplastima se na tilakoidima nalaze pigmenti i enzimi koji zajedno nagrade dva fotosistema:

  • FS1 i
  • FS2.

Kada molekul hlorofila apsorbuje svetlost, njegov elektron na spoljnoj orbitali postaje pobuđen, usled viška energije, pa napušta molekul hlorofila. Oslobođeni elektron prihvataju prenosioci (transportni lanac elektrona), koji su poređani tako da elektron uvek sa višeg prelazi na niži energetski nivo. Prelaskom sa višeg na niži energetski nivo elektron otpušta deo energije koju prima ADP-a i pretvara se u ATP. ATP predstavlja glavni izvor energije u ćeliji za sve njene funkcije. Svetlosna energija, pretvorena u električnu (energija elektrona) je krajnje transformisana u korisnu hemijsku energiju.

Sinteza ATP u svetloj fazi fotosintezi naziva se fotofosforilacija i može biti:

  • ciklična, u kojoj elektron izbačen iz fotosistema 1 preko niza prenosilaca (transportni lanac elektrona) ponovo vraća u FS1; u ovom procesu ne učestvuje NADP;
  • neciklična

U necikličnoj fosforilaciji krajnji primalac elektrona je koenzim NADP koji primanjem elektrona postaje redukovani NADPH. Fotosistem 1 svoj izgubljeni elektron nadoknađuje iz FS 2, a FS 2 nadoknađuje elektron iz vode. Voda se razlaže na kiseonik (odlazi u atmosferu) i vodonikove jone koje prihvata NADP i postaje NADPH2. Prema tome, voda je primarni davalac, a NADP krajnji primalac elektrona u svetloj fazi.

Krajnji proizvodi svetle faze su:

ATP i NADPH2 odlaze u tamnu fazu, a kiseonik se ispušta u atmosferu.

Tamna faza (termohemijska faza)[uredi]

Proizvodi svetle faze, ATP (sadrži energiju) i NADPH2 (donosi vodonik poreklom iz vode), se koriste u tamnoj fazi da bi se neorganski ugljenik iz CO2 ugradio u organska jedinjenja. To se naziva fiksacija ugljenika i izvodi se u Kalvinovom ciklusu u stromi hloroplasta. Početno jedinjenje ovog ciklusa je istovremeno i završno i naziva se ribulozodifosfat (RuDP). Ugljen-dioksid iz atmosfere ulazi u ćeliju (hloroplaste) i vezuje se za RuDP (ima 5C atoma) pri čemu nastaje jedno nestabilno jedinjenje sa 6 C atoma koje se razlaže na dva molekula fosfoglicerinske kiseline (sa po tri S atoma). Da je to prvi stabilan proizvod tamne faze fotosinteze otkrio je Kalvin i za to otkriće 1961. godine dobio Nobelovu nagradu za hemiju. Preko niza proizvoda u toku ciklusa opet se stvara RuDP.

Pri okretanju jednog Kalvinovog ciklusa u organska jedinjenja se ugradi jedan C atoma iz CO2. Znači, da bi nastao jedan molekul fruktoze ciklus mora da se okrene 6 puta.

U najkraćim crtama[uredi]

  • Sunčeva energija se transformiše u hemijsku (molekuli ATP-a) u svetloj fazi pomoću hlorofila.
  • Razgradnjom ATP-a na ADP, u tamnoj fazi, fosfatna grupa iz ATP se vezuje za jedinjenja, obogaćuje ih energijom i omogućava odvijanje reakcija u Kalvinovom ciklusu.
  • NADPH2 donosi vodonik (nastao u svetloj fazi razlaganjem vode) koji se ugrađuje u organska jedinjenja.

Spoljašnje veze[uredi]