Fotosinteza: šta je to i kako se javlja
Fotosinteza je proces pretvaranja svetlosne energije u hemijsku energiju koju sprovode biljke, alge i cijanobakterije
Slika koju je uredio i promenio je Samjuel Ostin dostupna je na Unsplash-u
Reč fotosinteza označava sintezu pomoću svetlosti i odnosi se na jedan od najvažnijih bioloških procesa na Zemlji. Oslobađanjem kiseonika i trošenjem ugljen-dioksida, fotosinteza je transformisala svet u životnu sredinu kakvu danas poznajemo. Štaviše, proces je primarni izvor energije za sva živa bića.
Holandski fizičar Jan Ingenhous je prvi otkrio da biljke proizvode kiseonik u prisustvu sunčeve svetlosti, 1779. godine, smatrajući se otkrićem fotosinteze. Jean Senebier je 1782. godine dodao da se, pored sunčeve svetlosti, fotosinteza koristi ugljen-dioksid. Godine 1818. Maria Pelletier i Joseph Caventou skovali su termin „hlorofil“ za označavanje zelenog pigmenta koji ima fotoreceptorske enzime koji omogućavaju fotosintezu.
šta je fotosinteza
Fotosinteza se može definisati kao proces pretvaranja svetlosne energije u hemijsku energiju. Sprovode ga biljke, alge i cijanobakterije, koje su klasifikovane kao autotrofni i fotosintetički organizmi jer su sposobni da proizvode sopstvenu hranu iz svetlosti.
Važnost fotosinteze
Kiseonik koji proizvode fotosintetski organizmi je neophodan za održavanje života na planeti kakvu poznajemo. Štaviše, proizvodi dobijeni fotosintezom oblikovali su materijalnu istoriju čovečanstva, jer su dali izvore kao što su nafta, prirodni gas, celuloza, drveni ugalj i ogrevno drvo. Ovi resursi nastaju kao rezultat transformacije sunčeve svetlosti u rezerve energije (fotosinteza), praćene drugim geološkim i tehnološkim procesima.
jednačina fotosinteze
Fotosinteza je dug i složen proces koji se može u širem smislu sumirati sledećom jednačinom:
- 6CO2 +12H2O + svetlost → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Gde se odvija fotosinteza
U biljkama i algama fotosinteza se odvija unutar hloroplasta. Kod cijanobakterija se izvodi sa membranoznim lamelama prisutnim u tečnom delu citoplazme.
Hloroplast je organela koja ima spoljašnju i unutrašnju membranu. Unutrašnjost ima membranske lamele, povezane sa malim džepovima zvanim tilakoidi. Unutrašnji prostor je ispunjen stromom, viskoznom tečnošću koja sadrži DNK, ribozome i enzime koji pomažu u procesu fotosinteze. Unutar ovih tilakoida i lamela nalazi se hlorofil.
Koraci fotosinteze
Fotosinteza se može podeliti u dve faze: fotohemijsku fazu i hemijsku fazu.
Fotohemijska faza se javlja samo u prisustvu svetlosti i javlja se u tilakoidima i membranoznim lamelama. Njegova glavna funkcija je pretvaranje svetlosne energije u hemijsku energiju. Sastoji se od dva glavna procesa: fotolize vode i fotofosforilacije.
Hemijska faza ne zavisi od svetlosti i odvija se u drugom delu hloroplasta, stromi. U njemu se proizvodi prethodne faze, fotohemije, spajaju sa atmosferskim CO2 da bi proizveli glukozu, vodu i skrob, u takozvanom Calvin-Bensonovom ciklusu.
fotohemijska faza
fotoliza vode
Fotoliza vode je prva faza fotosinteze i predstavlja trenutak kada primljena svetlosna energija podstiče razgradnju molekula vode, stvarajući kiseonik, elektrone i H+ gas. Gasoviti kiseonik se oslobađa u atmosferu, dok slobodni molekuli vodonika (H+) privlače jedinjenje koje se zove NADP+, čime nastaje NADPH, koji će se koristiti u hemijskoj fazi za izgradnju molekula glukoze.
Ovaj korak je predstavljen formulama:- H2O ⇾ 2H+ + 2 elektrona + ½ O2
- NADP+ + H+⇾ NADPH
Fotofosforilacija
U fotofosforilaciji dolazi do formiranja ATP-a, od dodavanja neorganskog fosfata (Pi) na molekul ADP (adenozin difosfat), koristeći svetlosnu energiju. Molekuli ATP-a čine glavni oblik hemijske energije koju sintetišu živa bića. Ovaj korak fotofosforilacije odvija se paralelno sa fotolizom vode i svaki od njih generiše proizvode koji će se koristiti u sledećoj fazi fotosinteze.
Ovaj korak je predstavljen formulom: ADP + Pi ⇾ ATP
hemijska faza
Poslednja faza fotosinteze je u hemijskoj fazi u kojoj se koristi ugljen-dioksid iz okoline ili iz ćelijskog disanja biljke, a koriste se dva jedinjenja nastala u prethodnoj fazi: ATP i NADPH. U ovoj fazi dolazi do takozvanog Kalvin-Bensonovog ciklusa, niza reakcija koje stvaraju glukozu, vodu i skrob.
Zaključak
Fotosinteza je rezultat spajanja dve gore opisane faze, fotohemijske faze i hemijske faze. Svi oblici života na Zemlji na neki način zavise od proizvoda koji nastaju fotosintezom: kiseonika i glukoze. Štaviše, fotosinteza je fundamentalna za ravnotežu sastava atmosfere.
