Фотосинтеза

Из Википедије, слободне енциклопедије
"Лист, место најинтензивније фотосинтезе у већини биљака.“

Фотосинтеза је важан биохемијски процес у којем биљке, алге и неке бактерије користе енергију сунчевог зрачења као извор енергије за синтезу хране. Тада се од простог неорганског материјала (угљеник(IV)-оксид и вода) синтетишу шећери - моносахариди. Овако синтетисане органске материје представљају извор хране и енергије како биљкама у којима се синтетишу, тако и осталим организмима на Земљи, што чини овај процес круцијалним за опстанак живота на Земљи. Фотосинтеза је заслужна и за константну производњу кисеоника. Организми који производе енергију фотосинтезом називају се фототрофи.

Име процеса потиче од грчких речи φότος (светлост), συν- (заједно) и τιθεναι (ставити).

Фазе фотосинтезе[уреди]

Фотосинтеза је основни процес у природи зато што обезбеђује органске материје за све живе организме. Све остале синтезе у живим бићима настављају се на фотосинтезу.

Одвија се кроз две фазе:

  • светлу, за коју је неопходна светлост, и
  • тамну, за чије одвијање светлост није неопходна.

Збирна једначина фотосинтезе је:

n CO2 + 2n H2O + светлост → (CH2O)n + n O2 + n H2O или чешће,
6 CO2 + 6 H2O + светлост → C6H12O6 + 6 O2

У светлој фази хлорофил апсорбује (упија) Сунчеву светлост да би се она затим претворила у хемијску енергију (молекуле АТП-а). У овој фази долази и до производње кисеоника који се ослобађа у атмосферу (још један значај фотосинтезе). Живот на нашој планети заснива се на претварању сунчеве у хемијску енергију.

У тамној фази се помоћу АТП, створеног у светлој фази, од неорганских (CO2 и H2О) синтетишу органске материје.

Светла фаза (фотохемијска фаза)[уреди]

Транспортни ланци електрона у цикличној и нецикличној фотофосфорилацији

У хлоропластима се на тилакоидима налазе пигменти и ензими који заједно награде два фотосистема:

  • ФС1 и
  • ФС2.

Када молекул хлорофила апсорбује светлост, његов електрон на спољној орбитали постаје побуђен, услед вишка енергије, па напушта молекул хлорофила. Ослобођени електрон прихватају преносиоци (транспортни ланац електрона), који су поређани тако да електрон увек са вишег прелази на нижи енергетски ниво. Преласком са вишег на нижи енергетски ниво електрон отпушта део енергије коју прима АДП-а и претвара се у АТП. АТП представља главни извор енергије у ћелији за све њене функције. Светлосна енергија, претворена у електричну (енергија електрона) је крајње трансформисана у корисну хемијску енергију.

Синтеза АТП у светлој фази фотосинтези назива се фотофосфорилација и може бити:

  • циклична, у којој електрон избачен из фотосистема 1 преко низа преносилаца (транспортни ланац електрона) поново враћа у ФС1; у овом процесу не учествује NADP;
  • нециклична

У нецикличној фосфорилацији крајњи прималац електрона је коензим NADP који примањем електрона постаје редуковани NADPH. Фотосистем 1 свој изгубљени електрон надокнађује из ФС 2, а ФС 2 надокнађује електрон из воде. Вода се разлаже на кисеоник (одлази у атмосферу) и водоникове јоне које прихвата NADP и постаје NADPH2. Према томе, вода је примарни давалац, а NADP крајњи прималац електрона у светлој фази.

Крајњи производи светле фазе су:

АТП и NADPH2 одлазе у тамну фазу, а кисеоник се испушта у атмосферу.

Тамна фаза (термохемијска фаза)[уреди]

Производи светле фазе, АТП (садржи енергију) и NADPH2 (доноси водоник пореклом из воде), се користе у тамној фази да би се неоргански угљеник из CO2 уградио у органска једињења. То се назива фиксација угљеника и изводи се у Калвиновом циклусу у строми хлоропласта. Почетно једињење овог циклуса је истовремено и завршно и назива се рибулозодифосфат (RuDP). Угљен-диоксид из атмосфере улази у ћелију (хлоропласте) и везује се за RuDP (има 5C атома) при чему настаје једно нестабилно једињење са 6 C атома које се разлаже на два молекула фосфоглицеринске киселине (са по три С атома). Да је то први стабилан производ тамне фазе фотосинтезе открио је Калвин и за то откриће 1961. године добио Нобелову награду за хемију. Преко низа производа у току циклуса опет се ствара RuDP.

При окретању једног Калвиновог циклуса у органска једињења се угради један C атома из CO2. Значи, да би настао један молекул фруктозе циклус мора да се окрене 6 пута.

У најкраћим цртама[уреди]

  • Сунчева енергија се трансформише у хемијску (молекули АТП-а) у светлој фази помоћу хлорофила.
  • Разградњом АТП-а на АДП, у тамној фази, фосфатна група из АТП се везује за једињења, обогаћује их енергијом и омогућава одвијање реакција у Калвиновом циклусу.
  • NADPH2 доноси водоник (настао у светлој фази разлагањем воде) који се уграђује у органска једињења.

Спољашње везе[уреди]

Викиостава
Викимедијина остава има још мултимедијалних датотека везаних за: Фотосинтеза