Lugege fotosünteesi valemi kohta

Mõni organism peab looma ellujäämiseks vajaliku energia. Need organismid on võimelised neelama päikesevalgusest energiat ja kasutama seda tootmiseks suhkur ja muud orgaanilised ühendid, näiteks lipiidid ja valgud. Seejärel kasutatakse suhkruid organismi energia saamiseks. Seda protsessi, mida nimetatakse fotosünteesiks, kasutab fotosünteetilised organismid kaasa arvatud taimed, vetikadja sinivetikad.

Fotosünteesis muundatakse päikeseenergia keemiliseks energiaks. Keemiline energia salvestub glükoosi (suhkru) kujul. Glükoosi, hapniku ja vee tootmiseks kasutatakse süsinikdioksiidi, vett ja päikesevalgust. Selle protsessi keemiline võrrand on järgmine:

6CO₂ + 12H₂O + valgus → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Kuus molekuli süsinikdioksiidi (6CO₂) ja kaksteist molekuli vett (12H₂O) tarbitakse protsessis, samas kui glükoos (C₆H₁₂O₆), kuus hapniku molekuli (6O₂) ja kuus molekuli vett (6H₂O) toodetakse.

Seda võrrandit võib lihtsustada järgmiselt: 6CO₂ + 6H₂O + valgus → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Taimedes toimub fotosüntees peamiselt lehed. Kuna fotosüntees nõuab süsinikdioksiidi, vett ja päikesevalgust, tuleb kõik need ained saada lehtedest või neid vedada lehtedesse. Süsinikdioksiidi saadakse taimelehtede pisikeste pooride kaudu, mida nimetatakse stomataks. Stomata kaudu eraldub ka hapnik. Vesi saadakse taime kaudu juurte kaudu ja antakse lehtedele läbi veresoonte taimede koesüsteemid. Päikesevalgust neelab klorofüll, roheline pigment, mis asub taimerakk struktuurid, mida nimetatakse kloroplastid. Kloroplastid on fotosünteesi saidid. Kloroplastid sisaldavad mitmeid struktuure, millel kõigil on spetsiifilised funktsioonid:

• Välised ja sisemised membraanid- kaitsekatted, mis hoiavad kloroplasti konstruktsioone suletuna.
• Stroma—Kloroplasti sees vedelikku tihendada. Süsinikdioksiidi suhkruks muundamise koht.
• Tülakoid—Suletatud kotikesetaolised membraanistruktuurid. Valgusenergia keemiliseks energiaks muundamise koht.
• Grana- tülakoidsete kottide õrnalt kihilised virnad. Valgusenergia keemiliseks energiaks muundamise kohad.
• Klorofüll- roheline pigment kloroplasti sees. Imab kerget energiat.

Fotosüntees toimub kahes etapis. Neid etappe nimetatakse kergeteks ja tumedateks reaktsioonideks. Valgusreaktsioonid toimuvad valguse juuresolekul. Pimedad reaktsioonid ei vaja otsest valgust, kuid enamikus taimedes tekivad tumedad reaktsioonid päeva jooksul.

Kerged reaktsioonid esinevad enamasti granaadi tülakoidsetes virnades. Siin muundatakse päikesevalgus keemiliseks energiaks ATP (vaba energiat sisaldava molekuli) ja NADPH (suure energiaga elektronide kandmise molekul) kujul. Klorofüll neelab valgusenergiat ja alustab etappide ahelat, mille tulemuseks on ATP, NADPH ja hapniku tootmine (vee lõhenemise kaudu). Stomata kaudu eraldub hapnik. Nii ATP kui ka NADPH kasutatakse pimedates reaktsioonides suhkru tootmiseks.

Tumedad reaktsioonid esinevad stroomas. Süsinikdioksiid muundatakse suhkruks, kasutades ATP ja NADPH. Seda protsessi nimetatakse süsiniku fikseerimiseks või Calvini tsükliks. Calvini tsüklil on kolm peamist etappi: süsiniku fikseerimine, redutseerimine ja regenereerimine. Süsiniku fikseerimisel ühendatakse süsinikdioksiid 5-süsiniku suhkruga [ribuloos-1,5-bifosfaadiga (RuBP)], saades 6-süsinikulise suhkru. Redutseerimisetapis kasutatakse kerge reaktsiooni etapis toodetud ATP ja NADPH 6-süsiniku suhkru muundamiseks 3-süsiniku kaheks molekuliks süsivesikud, glütseraldehüüd-3-fosfaat. Glütseraldehüüd-3-fosfaati kasutatakse glükoosi ja fruktoosi valmistamiseks. Need kaks molekuli (glükoos ja fruktoos) ühinevad sahharoosi või suhkru saamiseks. Regenereerimisetapis ühendatakse mõned glütseraldehüüd-3-fosfaadi molekulid ATP-ga ja muundatakse tagasi 5-süsinikuliseks suhkruks RuBP. Kui tsükkel on lõpule jõudnud, saab RuBP-d kombineerida süsinikdioksiidiga, et alustada tsüklit uuesti.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et fotosüntees on protsess, mille käigus valgusenergia muundatakse keemiliseks energiaks ja seda kasutatakse orgaaniliste ühendite saamiseks. Taimedes toimub fotosüntees tavaliselt taimelehtedes asuvates kloroplastides. Fotosüntees koosneb kahest etapist, kergetest ja tumedatest. Valgusreaktsioonid muudavad valguse energiaks (ATP ja NADHP) ning tumedad reaktsioonid kasutavad suhkru tootmiseks energiat ja süsinikdioksiidi. Fotosünteesi ülevaate saamiseks võtke Fotosünteesi viktoriin.