Fotosyntéza je proces premeny slnečného svetla na chemickú energiu tým, že sa uchováva vo väzbách glukózy alebo cukru. Tento proces sa vyskytuje u rastlín, baktérií a niektorých protistov alebo rias, ktoré produkujú cukor ako jedlo. Chlorofyl prítomný v listoch fotosyntetických rastlín zachytáva energiu zo slnečného svetla a premieňa ju na uhľohydráty. Fotosyntéza využíva oxid uhličitý (CO2) a vodu ako surovinu na výrobu cukru a uvoľňovanie kyslíka ako vedľajšieho produktu.
Biologická štruktúra
Fotosyntéza prebieha predovšetkým v listoch a stonkách. Typický list zahŕňa hornú a dolnú epidermu, vaskulárne zväzky, mezofyl a stomát alebo póry rastlín. Horná a dolná epiderma slúžia ako ochrana listu. Stomáty sú póry v dolnej epiderme, ktoré pôsobia ako priechod pre CO2 a vzduch. Cievne zväzky pohybujú okolo rastlín vodu, minerály a živiny. Mezofyl obsahuje chloroplast vo svojej tylakoidovej membráne. To je miesto, kde dochádza k fotosyntéze.
Výskyt chemickej reakcie
Celková chemická reakcia pri fotosyntéze sa môže písať ako „6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2“. Proces prebieha v dvoch fázach. Prvým stupňom je reakcia svetla používaného na tvorbu vysokoenergetických molekúl. Energia zozbieraná pri svetelnej reakcii je uložená v bunkách vo forme chemikálie označovanej ako ATP alebo adenozíntrifosfát. Druhá etapa fotosyntézy sa nazýva Calvinova cyklická reakcia.
Calvinova reakcia na cyklus
V tejto časti reakcie sa chemická energia uložená v ATP používa na výrobu cukru z CO2 prostredníctvom enzymatických alebo enzýmových reakcií. Na začiatku CO2 reaguje s zlúčeninou s piatimi atómami uhlíka, ktorá sa nazýva bisfosfát ribulózy (RuBP), katalyzovaná enzýmom karboxyláza oxygenáza za vzniku stabilnej zlúčeniny s tromi atómami uhlíka nazývanej fosfoglycerát (PGA). Energia zachytená v ATP premieňa PGA na glyceraldehyd 3-fosfát (G3P), ktorý sa premieňa na iné organické zlúčeniny.
Faktory obmedzujúce fotosyntézu
Fotosyntéza je vysoko určovaná faktormi, ako sú intenzita svetla, pôdne živiny, dostupnosť vody, teplota a koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére. Pokles hladiny vody znižuje vlhkosť z pôdy a uzatvára stomatu. Toto obmedzuje difúziu oxidu uhličitého a ovplyvňuje fotosyntézu.
