Fotosintēzes formula: saules gaismas pārvēršana enerģijā

Kredīts: Hanis/E+/Getty Images

Dažiem organismiem ir jārada izdzīvošanai nepieciešamā enerģija. Šie organismi spēj absorbēt saules gaismas enerģiju un izmantot to ražošanai cukurs un citi organiskie savienojumi, piemēram lipīdi un olbaltumvielas . Pēc tam cukuri tiek izmantoti organisma enerģijas nodrošināšanai. Šo procesu, ko sauc par fotosintēzi, izmanto fotosintētiskie organismi ieskaitot augi , aļģes un zilaļģes.

Fotosintēzes vienādojums

Fotosintēzes laikā saules enerģija tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā. Ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta glikozes (cukura) veidā. Oglekļa dioksīds, ūdens un saules gaisma tiek izmantoti glikozes, skābekļa un ūdens ražošanai. Šī procesa ķīmiskais vienādojums ir:

6CO_divi+ 12H_diviO + gaisma → C₆H₁₂O₆+ 6O_divi+6H_diviO

Sešas oglekļa dioksīda molekulas (6CO_divi) un divpadsmit ūdens molekulas (12H_diviO) tiek patērēti procesā, savukārt glikoze (C₆H₁₂O₆), sešas skābekļa molekulas (6O_divi) un sešas ūdens molekulas (6H_diviO) tiek ražoti.

Šo vienādojumu var vienkāršot šādi: 6CO_divi+6H_diviO + gaisma → C₆H₁₂O₆+ 6O_divi .

Fotosintēze augos

Augos fotosintēze galvenokārt notiek iekšā lapas . Tā kā fotosintēzei ir nepieciešams oglekļa dioksīds, ūdens un saules gaisma, visas šīs vielas ir jāiegūst ar lapām vai jānogādā uz tām. Oglekļa dioksīdu iegūst caur sīkām porām augu lapās, ko sauc par stomatiem. Skābeklis izdalās arī caur stomatu. Ūdeni augs iegūst caur saknēm un caur tām piegādā lapām asinsvadu augu audu sistēmas . Saules gaismu absorbē hlorofils, zaļais pigments, kas atrodas iekšā augu šūna struktūras sauc hloroplasti . Hloroplasti ir fotosintēzes vietas. Hloroplasti satur vairākas struktūras, no kurām katrai ir noteiktas funkcijas:

Ārējās un iekšējās membrānas— aizsargpārklājumi, kas notur hloroplastu struktūras slēgtas.Stroma— blīvs šķidrums hloroplastā. Vieta, kur oglekļa dioksīds pārvēršas cukurā.Tylakoid— saplacinātas maisveida membrānas struktūras. Gaismas enerģijas pārvēršanas vieta ķīmiskajā enerģijā.Filiāle— blīvi slāņaini tilakoīdu maisiņu kaudzes. Vietas, kur gaismas enerģija pārvēršas ķīmiskajā enerģijā.Hlorofils- zaļš pigments hloroplastā. Absorbē gaismas enerģiju.

Fotosintēzes stadijas

Fotosintēze notiek divos posmos. Šīs stadijas sauc par gaismas reakcijām un tumšajām reakcijām. Gaismas reakcijas notiek gaismas klātbūtnē. Tumšajām reakcijām nav nepieciešama tieša gaisma, tomēr tumšās reakcijas lielākajā daļā augu notiek dienas laikā.

Gaismas reakcijas pārsvarā sastopami granas tilakoīdu krāvumos. Šeit saules gaisma tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā ATP (brīvo enerģiju saturoša molekula) un NADPH (augstas enerģijas elektronu nesošā molekula) veidā. Hlorofils absorbē gaismas enerģiju un sāk darbību ķēdi, kuras rezultātā rodas ATP, NADPH un skābeklis (ar ūdens sadalīšanu). Skābeklis izdalās caur stomatu. Gan ATP, gan NADPH tiek izmantoti tumšās reakcijās cukura ražošanai.

Tumšas reakcijas rodas stromā. Oglekļa dioksīds tiek pārveidots par cukuru, izmantojot ATP un NADPH. Šis process ir pazīstams kā oglekļa fiksācija vai Kalvina cikls. Kalvina ciklam ir trīs galvenie posmi: oglekļa fiksācija, samazināšana un reģenerācija. Oglekļa fiksācijā oglekļa dioksīds tiek apvienots ar 5 oglekļa cukuru [ribulozes 1,5-bifosfātu (RuBP)], veidojot 6 oglekļa cukuru. Reducēšanas stadijā vieglās reakcijas stadijā ražotos ATP un NADPH izmanto, lai pārvērstu 6 oglekļa cukuru divās 3 oglekļa molekulās. ogļhidrātu , gliceraldehīda 3-fosfāts. Gliceraldehīda 3-fosfātu izmanto glikozes un fruktozes ražošanai. Šīs divas molekulas (glikoze un fruktoze) apvienojas, veidojot saharozi vai cukuru. Reģenerācijas stadijā dažas gliceraldehīda 3-fosfāta molekulas tiek apvienotas ar ATP un tiek pārvērstas atpakaļ par 5 oglekļa cukuru RuBP. Kad cikls ir pabeigts, RuBP var apvienot ar oglekļa dioksīdu, lai sāktu ciklu no jauna.

Fotosintēzes kopsavilkums

Rezumējot, fotosintēze ir process, kurā gaismas enerģija tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā un tiek izmantota organisko savienojumu ražošanai. Augos fotosintēze parasti notiek hloroplastos, kas atrodas augu lapās. Fotosintēze sastāv no diviem posmiem: gaismas reakcijas un tumšās reakcijas. Gaismas reakcijas pārvērš gaismu enerģijā (ATP un NADHP), un tumšās reakcijas izmanto enerģiju un oglekļa dioksīdu, lai ražotu cukuru. Lai apskatītu fotosintēzi, ņemiet vērā Fotosintēzes viktorīna .