Фотосинтез - це процес перетворення сонячного світла в хімічну енергію, зберігаючи його у зв’язках глюкози або цукру. Цей процес відбувається у рослин, бактерій та деяких протестів, або водоростей, щоб виробляти цукор як їжу. Хлорофіл, присутній у листках фотосинтетичних рослин, захоплює енергію від сонячного світла і перетворює її у вуглеводи. Фотосинтез використовує вуглекислий газ (СО2) і воду як сировину для отримання цукру і виділення кисню як побічного продукту.
Біологічна структура
Фотосинтез відбувається насамперед у листках і стеблах. Типовий лист включає верхній і нижній епідерміс, судинні пучки, мезофіл і шлунок або пори рослин. Верхній і нижній епідерміс служать захистом для листка. Стоми - це пори нижнього епідермісу, які виконують роль проходу CO2 і повітря. Судинні пучки переміщують воду, мінерали та поживні речовини навколо рослини. Мезофіл містить хлоропласт у своїй тилакоїдної мембрані. Це місце, де відбувається фотосинтез.
Виникнення хімічної реакції
Загальну хімічну реакцію при фотосинтезі можна записати як "6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2." Процес відбувається у два етапи. Перша стадія - це реакція світла, що використовується для утворення високоенергетичних молекул. Енергія, зібрана при світловій реакції, зберігається в клітинах у вигляді хімічного речовини, названого АТФ, або аденозинтрифосфату. Другий етап фотосинтезу називається реакцією циклу Кальвіна.
Циклічна реакція Кальвіна
У цій частині реакції хімічна енергія, що зберігається на АТФ, використовується для отримання цукру з СО2 за допомогою ферментативних або ферментних реакцій. Спочатку СО2 вступає в реакцію з п’ятивуглецевою сполукою під назвою рибулоза бісфосфат (RuBP), каталізується ферментом карбоксилаза оксигеназа, щоб утворити стабільну тривуглецеву сполуку, яку називають фосфогліцератом (PGA). Енергія, захоплена АТФ, перетворює PGA в гліцеральдегід 3-фосфат (G3P), який перетворюється на інші органічні сполуки.
Фактори, що обмежують фотосинтез
Фотосинтез сильно визначається такими чинниками, як інтенсивність світла, поживні речовини ґрунту, доступність води, температура та концентрація вуглекислого газу в атмосфері. Зниження рівня води зменшує вологу з ґрунту та закриває продихи. Це обмежує дифузію вуглекислого газу і впливає на фотосинтез.
