Definicja pojęcia:

fotosynteza

Fotosynteza - to proces biochemiczny, polegający na wytwarzaniu złożonej materii organicznej z prostych związków nieorganicznych. Fotosynteza zachodzi w komórkach roślinnych, zawierających chlorofil lub bakteriochlorofil, pod wpływem działania energii świetlnej. Najprościej mówiąc, to sposób odżywiania się roślin, który obok chemosyntezy (procesy zachodzą przy udziale czynnika chemicznego, nie światła) jest rodzajem autotrofizmu, czyli samodzielnego wytwarzania życiodajnej energii. Innym sposobem odżywiania się jest heterotrofizm, a więc pozyskiwanie energii z innych organizmów żywych. Do heterotrofów zaliczamy pasożyty, saprofity oraz saprofagi (odżywiające się martwą materią organiczną), a także roślinożerców, mięsożerców oraz wszystkożerców. Związki wytwarzane w procesie fotosyntezy stanowią więc pierwsze ogniwo w łańcuchu pokarmowym, do którego dołączają następnie kolejne heterotrofy. Dzięki fotosyntezie węgiel wchodzi do obiegu materii w przyrodzie.

Dwoma najczęstszymi substratami fotosyntezy są woda i dwutlenek węgla. Rośliny lądowe pobierają wodę z gleby, poprzez korzenie, a dwutlenek węgla z powietrza, za pomocą przedchlinek i aparatów szparkowych. Rośliny wodne natomiast wodę pobierają całą swoją powierzchnią, dwutlenek węgla z kolei wyłapują pod postacią jonów węglowodorowych.
Źródłem zielonego koloru liścia jest chlorofil (barwnik fotosyntetyczny)
W wyniku tego procesu powstają związki organiczne, przede wszystkim cukry proste i złożone (węglowodany), a także białka i tłuszcze, stanowiące bazę energetyczną rośliny. Są to produkty wtórne, przekształcone z produktu pierwotnego, jakim jest aldehyd 3-fosforoglicerynowy. Produktem ubocznym jest tutaj również tlen, oddawany przez rośliny do atmosfery.

Zapis sumaryczny tej reakcji wygląda następująco:

6H2O + 6CO2 + energia świetlna → C6H12O6 + 6O2

gdzie:
  • 6H2O to woda (sześć cząsteczek)
  • 6CO2 to dwutlenek węgla (sześć cząsteczek)
  • C6H12O6 to glukoza (pojedyncza cząsteczka)
  • 6O2 to tlen (sześć cząsteczek)

Fotosynteza to jeden z najważniejszych procesów, jakie na bieżąco zachodzą w przyrodzie. Dzięki niemu atmosfera jest zasilana w niezbędny do życia tlen. Zwiększa się także podaż węgla organicznego w obiegu materii, powstałego z materii nieorganicznej.
By Stepa (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons
Fotosynteza może mieć charakter oksygeniczny lub antyoksygeniczny. Typ oksygeniczny fotosyntezy został opisany powyżej – jego produktem jest tlen, wydzielany do atmosfery. Taką fotosyntezę przeprowadzają rośliny, roślinopodobne protisty oraz sinice. Sinice są przy tym jedynymi bakteriami, które wydzielają tlen. Fotosynteza antyoksygeniczna zachodzi z kolei u bakterii zielonych i purpurowych. Oddychają one beztlenowo, dlatego nie mogą wydzielać tlenu – związku dla nich zabójczego. W procesie fotosyntezy antyoksygenicznej uczestniczą związki siarki, wodór lub proste związki organiczne, które są traktowane jako źródła elektronów.

Bakterie zawierają wspomniane wyżej bakteriochlorofile, które umożliwiają absorpcję światła. U organizmów eukariontycznych absorbcja ta zachodzi w towarzystwie chlorofilu, barwnika asymilacyjnego, który kumuluje się w chloroplastach, głównie w liściach roślin. Cząsteczki chlorofilu, wraz z barwnikami pomocniczymi (karotenoidami) tworzą razem anteny łańcuchowe, które pochłaniają falę świetlną i przekazują ją do centrum reakcji, gdzie z pary cząsteczek chlorofilu zostają wybite elektrony. Zachodzący wówczas proces to pierwsza część fotosyntezy, zwana fazą jasną – zależną od światła. Jej rezultatem ma być przekształcenie energii świetlnej w energię chemiczną, magazynowaną następnie w postaci ATP i NADPH+H⁺ - związków, które tworzą razem tak zwaną siłę asymilacyjną. Proces uzyskania ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego przy udziale kwantów światła (fotonów) to fosforylacja fotosyntetyczna.
By Pisum [Public domain], via Wikimedia Commons
Po fazie jasnej następuje faza ciemna fotosyntezy, do której przebiegu niezbędna jest właśnie siła asymilacyjna. Proces ten ma miejsce w stromie chloroplastu i nazywany jest inaczej cyklem Calvina-Bensona lub cyklem fotosyntetycznej redukcji węgla. Jej istotą jest związanie i redukcja dwutlenku węgla do cukrów prostych, przy udziale pochodzącej z fazy jasnej siły asymilacyjnej.
Schemat fazy ciemnej fotosyntezy. Czerwone liczby przez nazwą związku oznaczają liczbę cząsteczek biorących udział w reakcji.By Pisum (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons

Bibliografia

  1. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia ”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996;
  2. Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee; “Ekologia. Krótkie wykłady”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.;
  3. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. III”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998;
  4. Jan Kopcewicz, Stanisław Lewak (red.); “Fizjologia roślin”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012;
  5. Lincoln Taiz, Eduardo Seiger (red.); “Plant Physiology”; Sinauer Associates Inc., Sunderland, 2010;
  6. Jan Kopcewicz; “Podstawy biologii roślin”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.4
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy