Hur sker fotosyntes? Hur är processen nödvändig för växter?

Fotosyntes per definition är en process som används av växter och andra organismer för att omvandla ljusenergi till kemisk energi som senare kan släppas för att bränna organismernas aktiviteter. Denna kemiska energi lagras i kolhydratmolekyler, såsom socker, som syntetiseras från koldioxid och vatten. [1]

Levande saker som är beroende av andra för mat kallas heterotrofer. Växtätare som kor och andra växtätande insekter är exempel på heterotrofer. [3]

Levande saker som producerar sin egen mat kallas autotrofer. Gröna växter och alger är bra exempel på autotrofer. [3]

Fotosyntes upprätthåller praktiskt taget allt liv på planeten Jorden som ger det syre vi andas in och maten vi äter; den utgör grunden för globala livsmedelskedjor och tillgodoser majoriteten av mänsklighetens nuvarande energibehov genom fossiliserade fotosyntetiska bränslen. Processen för fotosyntes i växter är baserad på två reaktioner som utförs av separata delar av kloroplasten. Ljusreaktionerna inträffar i kloroplasttylakoidmembranet och involverar delning av vatten i syre, protoner och elektroner och i mörka reaktioner används protonerna och elektronerna för att minska CO2 till kolhydrater. [2]

Vet att du vet definitionen av vad fotosyntes är och vem som är beroende av denna kemiska omvandling av ljus till energi, låt oss utforska de mekanismer som finns till hands som ger energi för de flesta av jordens funktioner.

Ljusreaktioner behöver ljus för att producera organiska energimolekyler (ATP och NADPH). De initieras av färgade pigment, främst gröna klorofyller. [3]

Mörka reaktioner använda dessa organiska energimolekyler (ATP och NADPH). Denna reaktionscykel kallas också Calvin Benison Cycle, och den förekommer i stroma. ATP ger energi medan NADPH tillhandahåller de elektroner som krävs för att fixera CO2 (koldioxid) i kolhydrater. använda dessa organiska energimolekyler (ATP och NADPH). Denna reaktionscykel kallas också Calvin Benison Cycle, och den förekommer i stroma. ATP ger energi medan NADPH tillhandahåller de elektroner som krävs för att fixera CO2 (koldioxid) i kolhydrater. [3]

Bladets grundstruktur

För att verkligen förstå fotosyntes måste du förstå fysiologin hos ett växtsblad och vilken mekanism som bidrar till processen.

Breda växtlöv

De flesta gröna växter har löv som är breda, plana och utsatta för att fånga upp så mycket av solens energi (solljus) som behövs för fotosyntes. Denna breda yta tillåter maximal exponering för ljus för processen för att hjälpa växten att växa.

veins

Nätverket av vener i bladet bär också vatten från stjälkarna till bladen. Glukos som produceras skickas också till de andra delarna av växten från bladen genom venerna. Dessutom stöder venerna och håller bladet plant för att fånga solljus.

Porer (hål)

Stomatan (små hål under bladet) tillåter luft in och ut ur bladet. Stomata (singel kallas stomi) är vanligtvis vid bladets bottenyta men vissa växtarter har dem på den övre ytan medan andra har dem på båda sidor.

Stomatan stängs på natten för att bibehålla gaser och fukt i bladcellerna och öppnar under dagen för gasutbyte att fortsätta.

Var sker fotosyntes?

Fotosyntes sker i växtceller i små saker som kallas kloroplaster. Kloroplaster (oftast i mesofyllagret, se figuren ovan) innehåller en grön substans som kallas klorofyll. Klorofyll absorberar den ljusenergi som behövs för att få fotosyntes att hända. Det är viktigt att notera att inte alla ljusvåglängder absorberas. Växter absorberar oftast röda och blå våglängder - de absorberar inte ljus från det gröna området. Nedan är strukturen för en mesofyllcell och de andra delarna av cellen som arbetar med kloroplasten för att få fotosyntes att hända.

Cellväggar: ge strukturellt och mekaniskt stöd, skydda celler mot patogener, upprätthålla och bestämma cellform, kontrollera tillväxthastigheten och riktningen och generellt ge formen till växten.

Cytoplasma: ger plattform för de flesta kemiska processer, kontrollerade av enzymer.

Cellmembranet: fungerar som en barriär och kontrollerar ämnens rörelse in i och ut ur cellen.

Kloroplaster: Som beskrivits ovan, helt enkelt innehålla klorofyll, en grön substans som absorberar ljusenergi för fotosyntes.

Vacuole: behållaren som håller fukt och håller växten torr.

Kärnan: detta innehåller genetiskt fabrikat (DNA), som kontrollerar cellens aktiviteter.

Villkor för framgångsrik fotosyntes

Det måste finnas ljus och andra molekyler närvarande för att få en framgångsrik fotosyntesreaktion i växtbladen och de är som följer.

  • Koldioxid (En färglös, naturligt förekommande luktfri gas som finns i luften vi andas in. Den har en vetenskaplig symbol CO2. CO2 produceras genom att bränna kol och organiska föreningar. Det produceras också när växter och djur andas ut under andningen)
    • Växter får koldioxid från luften genom sina löv. Koldioxiden diffunderar genom små hål i bladets undersida som kallas stomata. (singular: stoma. plural: stomata)
    • Den nedre delen av bladet har löst sittande celler, så att koldioxid når de andra cellerna i bladet. Detta gör också att syret som produceras i fotosyntes lätt lämnar bladet.
    • Koldioxid finns i luften vi andas in i mycket låga koncentrationer. Även om den bildar cirka 04% av luften är det en nödvändig faktor i ljusoberoende fotosyntes.
    • I högre koncentrationer införlivas mer kol i kolhydrater, vilket ökar hastigheten för fotosyntes i ljusoberoende reaktioner.

  • Vatten
    • Växter får det vatten de behöver för fotosyntes genom sina rötter. Rötterna har en typ av cell som kallas en rothårcell - dessa skjuter ut från roten i jorden. Rötter har en stor yta och tunna väggar som gör att vattnet lätt kan passera genom dem.
    • Växter behöver vatten för andra viktiga saker som: det ger upplösta mineraler som håller växterna friska, en vätska ett medium för transport av mineraler, den håller växten fast och upprätt med lämplig turgiditet, den håller växten sval och hydratiserad och tillåter andra kemiska reaktioner inträffar i växtceller

  • Ljus (Även om både naturligt och konstgjort ljus är OK för växter, är naturligt solljus vanligtvis bra för fotosyntes eftersom de har andra naturliga UV-egenskaper som hjälper växten)
    • Ett blad har vanligtvis en stor yta så att det kan absorbera mycket ljus. Dess övre yta är skyddad från vattenförlust, sjukdom och väderskador av ett vaxartat lager. Den övre delen av bladet är där ljuset faller och det innehåller en celltyp som kallas en palissadcell. Detta är anpassat för att absorbera mycket ljus. Den har många kloroplaster.
    • I ljusberoende reaktioner (som förklaras i ljusa och mörka reaktioner tidigt i uppsatsen) ökar fotosyntesen med mer ljus. Fler klorofyllmolekyler joniseras och mer ATP och NADPH genereras när fler ljusfotoner fokuseras på ett grönt blad. Även om ljus är extremt viktigt i ljusberoende reaktioner är det viktigt att notera att överdrivet ljus kan skada klorofyll och fotosyntes kan minska.
    • Ljusberoende reaktioner förlitar sig inte för mycket på temperatur, vatten eller koldioxid, även om de alla är nödvändiga för att processen ska slutföras. Detta betyder att det är kallt eller varmt, reaktionerna inträffar så länge det finns tillräckligt med ljus.

  • Klorofyll (Detta är det gröna pigmentet som finns i växternas löv)
  • Näringsämnen och mineraler (kemikalier och organiska föreningar som växtrötterna absorberar från jorden)

Resurser

[1] -Fotosyntes - Wikipedia

[2] -Fotosyntes- Matthew P. Johnson UK http://essays.biochemistry.org/content/ppebio/60/3/255.full.pdf

[3] -Vad är mörka och ljusa reaktioner i fotosyntes?

Lämna en kommentar