Fotosinteza

Fotosinteza je proces u kojem se sunčeva energija pretvara u kemijsku pohranjenu u organskim molekulama. Osim u biljkama, fotosinteza se obavlja i u nekim bakterijama i algama, dakle organizmima koji u svojim stanicama imaju klorofil i obično su zelene boje. Osnovni biološki "proizvodni" proces koji pokreće sav život na zemlji događa se u kloroplastima, malim organelama u citoplazmi biljnih stanica, pogonska energija je svjetlosna energija, odnosno energija sunca, a "sirovine" koje se troše su jednostavne i sveprisutne: voda i ugljični dioksid. Proizvod su složeni ugljikovi spojevi - ugljikohidrati.

Svojevrstan nusproizvod ovog procesa je - kisik bez kojega na Zemlji jednostavno ne bi bilo života u obliku kakvog ga znamo.

Proces fotosinteze prikazan kemijskom jednadžbom: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Primarne reakcije fotosinteze

Primarne reakcije se odvijaju u grana tvorevinama kloroplasta. Induciraju ih fotoni koji "udaraju" u molekulu klorofila te iz nje izbijaju elektron koji pomoću prenosioca dolazi do koenzima NADP+ i s H⁺ ionom preostalim iz fotolize vode tvori NADPH

Fotoliza vode je proces u kojem se molekula vode razlaže na H⁺ i OH^- ion pomoću sunčeve svjetlosti.

4H2O → 4H+ + 4OH-

H⁺ ioni se spajaju s NADP⁺, a OH^- ioni reagiraju međusobno 4OH^- → 2H₂O + O₂ +4e^- Elektroni nastali u reakciji nadoknađuju elektrone izbijene iz molekula klorofila. Pri prolasku kroz fotosisteme elektroni dio svoje energije ugraduju u molekule ATP.

Produkti primarnih reakcija fotosinteze su: ATP i NADPH.

Sekundarne reakcije fotosinteze (Calvinov ciklus)

One su neovisne o svjetlosti i događaju se u stromi kloroplasta.

Ugljikov dioksid iz zraka se veže na šećer pentozu pomoću enzima rubiska (karboksiklaza) te tvore nestabilnu molekulu C6 koja se raspada na 2 molekule 3-fosfoglicerilne kiseline ili 3-PGA. 3-PGA je stabilna molekula koja izlazi iz strome u citoplazmu stanice te tvori saharozu (koja putuje po biljci), glukozu ili fruktozu .Dio glukoze(višak) u kloroplastu se pretvara u škrob te nakuplja u zrnca(asimilacijski škrob). Tijekom noći taj se škrob razgrađuje na glukozu koja dalje putuje po biljci.

Ovo je fotosinteza C3 biljaka. Postoje još i C4 biljke i CAM biljke.

C4 biljke

Kada je vanjska temperatura visoka puči se zatvaraju da bi se spriječio gubitak vode iz biljke. Time se spriječava i difuzija CO₂. Tada raste koncentracija O₂ u stanici te rubisko počinje vezati O2 i time usporava fotosintezu. C4 biljke imaju posebne stanice koje vežu CO₂ na PEP kiselinu te stvaraju jabučnu kiselinu (malat). Malat sadrži 4 ugljikova atoma te se transportira u fotosintetske stanice i ondje se raspada na PEP i CO₂. Tako se stvara odnosno povišuje koncentracija CO₂ te C4 biljke imaju "jaču" i "bržu" fotosintezu nego C3 biljke u uvjetima više temperature (tropska i suptropska klima)

Primjeri C4 biljaka:

CAM biljke (Crassulacean Acid Metabolism)

Tijekom noći, dok su im puči otvorene i mali su gubitci vode, one prikupljaju CO₂ te ga po danu troše na fotosintezu. CAM znači "metabolizam tustične kiseline".

Primjer biljaka :

bryophyllum
ananas
žednjaci (sedum)