Fotosintēze ir process, kurā saules gaisma tiek pārveidota ķīmiskajā enerģijā, glabājot to glikozes vai cukura saitēs. Šis process notiek augos, baktērijās un dažos protistos vai aļģēs, lai iegūtu cukuru kā pārtiku. Hlorofils, kas atrodas fotosintētisko augu lapās, uztver saules gaismas enerģiju un pārvērš to ogļhidrātos. Fotosintēzes procesā kā izejvielu tiek izmantots oglekļa dioksīds (CO2) un ūdens, lai iegūtu cukuru un atbrīvotu skābekli kā blakusproduktu.
Bioloģiskā uzbūve
Fotosintēze galvenokārt notiek lapās un kātos. Raksturīgā lapa ietver augšējo un apakšējo epidermu, asinsvadu saišķus, mezofilu un stomātu vai augu poras. Augšējā un apakšējā epiderma kalpo kā lapas aizsardzība. Stomāti ir poras apakšējā epidermā, kas darbojas kā pāreja uz CO2 un gaisa izvadīšanu. Asinsvadu saišķi pārvieto ūdeni, minerālus un barības vielas ap augu. Mezofils satur hloroplastu savā tireoidālajā membrānā. Šī ir vieta, kur notiek fotosintēze.
Ķīmiskās reakcijas rašanās
Kopējo ķīmisko reakciju fotosintēzes laikā var uzrakstīt kā "6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2." Process notiek divos posmos. Pirmais posms ir gaismas reakcija, ko izmanto augstas enerģijas molekulu veidošanai. Gaismas reakcijā iegūtā enerģija tiek glabāta šūnās ķīmiskas vielas, ko sauc par ATP, vai adenozīna trifosfāta veidā. Fotosintēzes otro posmu sauc par Kalvina cikla reakciju.
Kalvina cikla reakcija
Šajā reakcijas daļā ķīmisko enerģiju, kas glabājas ATP, izmanto, lai ražotu cukuru no CO2, izmantojot fermentatīvas vai enzīmu reakcijas. Sākumā CO2 reaģē ar piecu oglekļa savienojumu, ko sauc par ribulozes bisfosfātu (RuBP), un to katalizē enzīma karboksilāzes oksigenāze, iegūstot stabilu trīs oglekļa savienojumu, ko sauc par fosfoglicerātu (PGA). ATP uztvertā enerģija pārveido PGA par glicerraldehīda 3-fosfātu (G3P), kas tiek pārveidots par citiem organiskiem savienojumiem.
Fotosintēzi ierobežojošie faktori
Fotosintēzi lielā mērā nosaka tādi faktori kā gaismas intensitāte, augsnes barības vielas, ūdens pieejamība, temperatūra un oglekļa dioksīda koncentrācija atmosfērā. Ūdens līmeņa pazemināšanās samazina mitrumu no augsnes un aizver stomu. Tas ierobežo oglekļa dioksīda difūziju un ietekmē fotosintēzi.
