Ορισμός και Διαδικασία της Φωτοσύνθεσης

Εάν τα ζώα και οι άνθρωποι λαμβάνουν ενέργεια από άλλα ζωντανά πλάσματα μέσω των τροφίμων, τα φυτά είναι οργανισμοί που μπορούν να παρέχουν τη δική τους τροφή. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωτοσύνθεση.

Κάποτε μάθαμε ότι η χλωροφύλλη στα φυτά είναι αυτό που τους επιτρέπει να φωτοσύνθεση. Η φωτοσύνθεση είναι μια διαδικασία αναβολισμού, η οποία είναι η διαδικασία διάταξης ή σύνθεσης σύνθετων μορίων από διάφορα απλά μόρια. Ως εκ τούτου, ο αναβολισμός αναφέρεται επίσης ως αφομοίωση ή σύνθεση. Εκτός από τη φωτοσύνθεση, μια άλλη αναβολική διαδικασία είναι η χημειοσύνθεση.

Αν και μόνο ορισμένοι οργανισμοί έχουν χλωροφύλλη, η διαδικασία της φωτοσύνθεσης είναι πολύ σημαντική για το οικοσύστημα, επειδή τα φυτά είναι η κύρια πηγή όλων των τροφίμων στη Γη. Η ηλιακή ενέργεια που συλλαμβάνεται από αυτοτροφικούς οργανισμούς θα μετατραπεί σε τροφή. Η φωτοσύνθεση απελευθερώνει επίσης οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, έτσι ώστε τα έμβια όντα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, να μπορούν να αναπνέουν.

Πώς συμβαίνει η φωτοσύνθεση;

Αλλά, πώς συμβαίνει η διαδικασία φωτοσύνθεσης; Από το όνομα, η φωτογραφία σημαίνει χρήση φωτός, ενώ η σύνθεση σημαίνει παραγωγή. Δηλαδή, απλά μόρια μετατρέπονται σε πολύπλοκα μόρια χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια.

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε ενέργεια με τη μορφή υδατανθράκων και οξυγόνου χρησιμοποιώντας χλωροφύλλη και ηλιακό φως.

(Διαβάστε επίσης: Γνωρίστε τα χαρακτηριστικά και τους τύπους φυτικών κυττάρων)

Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε πράσινα φύλλα, συγκεκριμένα σε κύτταρα μεσοφύλλης. Στα κύτταρα μεσοφύλλης, υπάρχουν χλωροπλάστες και σε αυτά υπάρχουν γκρανά. Η φωτοσύνθεση εμφανίζεται επίσης σε πράσινα στελέχη και σε μερικά μέρη λουλουδιών.

Στην επιφάνεια των φύλλων, υπάρχουν μισό εκατομμύριο χλωροπλάστες ανά τετραγωνικό μέτρο. Το διοξείδιο του άνθρακα φτάνει στους χλωροπλάστες μέσω των στομάτων, ενώ το νερό περνά μέσα από τις φλέβες των φύλλων. Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα των χλωροπλαστών και των οργανικών τους.

(εικόνα)

Η φωτοσύνθεση μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο σε οργανισμούς που έχουν χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη είναι μια φυτική χρωστική ουσία που βρίσκεται στους χλωροπλάστες και μπορεί να είναι βακτηριοχλωροφύλλη α, b, c, d, e και βακτηριοβιριδίνη. Η χλωροφύλλη α και β βρίσκονται μόνο σε ανώτερα φυτά. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις διαφορές στη χλωροφύλλη α και β.

(τραπέζι)

Η διαδικασία φωτοσύνθεσης περιλαμβάνει δύο διαδοχικές σειρές αντιδράσεων, δηλαδή την αντίδραση φωτός και τη σκοτεινή αντίδραση. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η αντίδραση που εξαρτάται από το φως ονομάζεται επίσης αντίδραση Hill. Εν τω μεταξύ, οι σκοτεινές αντιδράσεις δεν εξαρτώνται από το φως και αναφέρονται ως ο κύκλος Calvin-Benson.

Τα στάδια της φωτεινής αντίδρασης περιλαμβάνουν την απορρόφηση φωτός και τη μεταφορά ηλεκτρονίων, τη διάσπαση νερού και τον σχηματισμό του ενδιάμεσου υψηλής ενέργειας ΑΤΡ (φωτοφωσφορυλίωση). Τα αποτελέσματα της ελαφριάς αντίδρασης στη συνέχεια χρησιμοποιούνται στη σκοτεινή αντίδραση, δηλαδή στη βιοσυνθετική φάση.

Η σκοτεινή αντίδραση είναι ένα συνθετικό μέρος της φωτοσύνθεσης, που σημαίνει ότι ο σχηματισμός ενέργειας συμβαίνει στη σκοτεινή αντίδραση. Η σκοτεινή αντίδραση λαμβάνει χώρα στο στρώμα από μια σειρά καταλυόμενων ενζύμων. Η σκοτεινή αντίδραση διορθώνει το CO 2 και συνθέτει υδατάνθρακες ή σάκχαρα. Η σκοτεινή αντίδραση εξαρτάται επίσης από τα αποτελέσματα της αντίδρασης φωτός, συγκεκριμένα ATP και NADPH.

Η σκοτεινή αντίδραση είναι επίσης μια οδός για τη στερέωση του άνθρακα στο σκοτάδι μέσω ενδιάμεσων ενώσεων που προκαλούν το σχηματισμό σακχάρων και αμύλων. Ο Melvin Calvin και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ραδιενεργό-14 CO 2 στη φωτοσύνθεση του Clorella sp. (μονοκύτταρα πράσινα φύκια). Η διαδρομή στερέωσης άνθρακα ανιχνεύεται στη συνέχεια με τη βοήθεια τεχνικών ραδιενεργού εντοπισμού. Αυτό φαίνεται προφανώς σε όλα τα φωτοσυνθετικά φυτά. Εδώ είναι ένα γράφημα της σκοτεινής αντίδρασης ή του κύκλου Calvin.

(διάγραμμα)