Fotosinteza je postupak pretvaranja svjetlosne energije u kemijsku energiju koju provode biljke, alge i cijanobakterije
Uređena i promijenjena slika Samuela Austina, dostupna na Unsplash
Riječ fotosinteza znači sintezu svjetlošću i odnosi se na jedan od najvažnijih bioloških procesa na Zemlji. Otpuštanjem kisika i trošenjem ugljičnog dioksida, fotosinteza je svijet pretvorila u nastanjivo okruženje kakvo danas poznajemo. Uz to, proces je primarni izvor energije za sva živa bića.
Nizozemski fizičar Jan Ingenhousz prvi je otkrio da biljke proizvode kisik u prisutnosti sunčeve svjetlosti, 1779. godine, te se smatrao otkrivačem fotosinteze. 1782. Jean Senebier dodao je da se, uz sunčevu svjetlost, u fotosintezi koristi i ugljični dioksid. 1818. godine Maria Pelletier i Joseph Caventou skovali su pojam "klorofil" koji se odnosi na zeleni pigment i obdaren je fotoreceptorskim enzimima koji omogućavaju fotosintezu.
Što je fotosinteza
Fotosinteza se može definirati kao proces pretvaranja svjetlosne energije u kemijsku energiju. Izvode ga biljke, alge i cijanobakterije, koje su klasificirane kao autotrofni i fotosintetski organizmi jer su sposobni vlastitu hranu stvarati iz svjetlosti.
Važnost fotosinteze
Kisik koji proizvode fotosintetski organizmi neophodan je za održavanje života na planetu kakav poznajemo. Uz to, proizvodi generirani fotosintezom oblikovali su materijalnu povijest čovječanstva jer su nastali resursi poput nafte, prirodnog plina, celuloze, ugljena i drva za ogrjev. Ti resursi postoje kao rezultat transformacije sunčeve svjetlosti u rezerve energije (fotosinteza), nakon čega slijede drugi geološki i tehnološki procesi.
Jednadžba fotosinteze
Fotosinteza je dug i složen proces koji se može sažeti, općenito, sljedećom jednadžbom:
- 6CO2 + 12H2O + svjetlost → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Tamo gdje se događa fotosinteza
U biljkama i algama dolazi do fotosinteze unutar kloroplasta. Kod cijanobakterija se izvodi pored opnastih lamela prisutnih u tekućem dijelu citoplazme.
Kloroplast je organela koja ima vanjsku i unutarnju membranu. Njegova unutrašnjost ima opnene lamele, povezane s malim džepovima koji se nazivaju tilakoidi. Unutarnji prostor ispunjava stroma, viskozna tekućina koja sadrži DNA, ribosome i enzime koji pomažu u procesu fotosinteze. U tim tilakoidima i pokrovnim staklima nalazi se klorofil.
Koraci fotosinteze
Fotosintezu možemo podijeliti u dvije faze: fotokemijsku i kemijsku fazu.
Fotokemijska faza javlja se samo u prisutnosti svjetlosti, a javlja se u tilakoidima i opnastim lamelama. Njegova je glavna funkcija pretvoriti svjetlosnu energiju u kemijsku. Sastoji se od dva glavna procesa: fotolize vode i fotofosforilacije.
Kemijska faza ne ovisi o svjetlosti i provodi se u drugom dijelu kloroplasta, stromi. U njemu se proizvodi iz prethodne faze, fotokemija, pridružuju atmosferskom CO2 da bi stvorili glukozu, vodu i škrob, u takozvanom Calvin-Bensonovom ciklusu.
Fotokemijska faza
Fotoliza vode
Fotoliza vode prva je faza fotosinteze i trenutak je kada primljena svjetlosna energija potiče razgradnju molekula vode, generirajući plin kisik, elektrone i H +. Plinoviti kisik se oslobađa u atmosferu, dok slobodne molekule vodika (H +) privlače spoj nazvan NADP +, što dovodi do NADPH, koji će se koristiti u kemijskoj fazi za izgradnju molekula glukoze.
Ovaj korak predstavljen je formulama:- H2O ⇾ 2H + + 2 elektrona + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Fotofosforilacija
U fotofosforilaciji dolazi do stvaranja ATP, od dodavanja anorganskog fosfata (Pi) molekuli ADP (adenozin difosfata), koristeći svjetlosnu energiju. Molekule ATP glavni su oblik kemijske energije koju sintetiziraju živa bića. Ova faza fotofosforilacije događa se paralelno s fotolizom vode i svaka od njih stvara proizvode koji će se koristiti u sljedećoj fazi fotosinteze.
Ovaj je korak predstavljen formulom: ADP + Pi ⇾ ATP
Kemijska faza
Posljednja faza fotosinteze, u kemijskoj se fazi koristi ugljični dioksid iz okoline ili staničnog disanja biljke, a koriste se dva spoja generirana u prethodnoj fazi: ATP i NADPH. U ovoj se fazi javlja takozvani Calvin-Bensonov ciklus, slijed reakcija koji generira glukozu, vodu i škrob.
Zaključak
Fotosinteza je rezultat spajanja dviju gore opisanih faza, fotokemijske faze i kemijske faze. Svi oblici života na Zemlji na neki način ovise o proizvodima generiranim fotosintezom: kisiku i glukozi. Uz to, fotosinteza je bitna za ravnotežu atmosferskog sastava.
