Fotosintezo
Fotosintezo estas biokemia procezo en plantoj, algoj kaj kelkaj bakterioj, ĉe kiu la lumenergio estas transformita al kemia energio.
Superrigardo
La plantoj – en kontrasto al la bestoj – ne kapablas (ankaŭ ne bezonas) sin nutri per manĝado de aliaj organismoj (kiel ĉiam en la naturo ekzistas esceptoj: karnovoraj plantoj kiel la muŝkaptulo (Dionaea muscipula), kiu vivas en nitrogen-malriĉa medio, uzante la nitrogenon de la insektoj).
La plantoj konstruas el la neorganikaj kombinaĵoj kiel akvo kaj karbon-dioksido organikajn kombinaĵojn kiel ekzemple glukozon. La karbon-dioksido estas akceptita tra la folioj, ĉe la akvaj plantoj ĉefe tra la radikoj. La sunolumo donas la necesan energion por ekigi la procezon, kiu produktas la glukozon kaj eligas oksigenon al la ĉirkaŭaĵo.
La organoj de la fotosintezo estas la verdaj kloroplastoj. En verdaj plantoj kaj algoj, la pigmentmolekuloj, kiuj komence akceptas la lumenergion, estas klorofiloj kun helpantaj pigmentoj kiel karotinoidoj, fikobilinoj. La bakterioj havas bakterioklorofilon, kies konstruo diferencas de tiu de la planta klorofilo.
La tipa kemia reakcio de la fotosintezo:
6H2O + 6CO2 + lumo → C6H12O6 (glukozo) + 6O2
Kelkaj bakterioj uzas hidrogen-sulfidon anstataŭ akvon dum la fotosintezo:
12H2 S + 6CO2 + lumo → C6H12O6 + 6H2O + 12S
aŭ tre simpligite
H2D + A + lumenergio → H2A + X, kie H2D
estas la elektrondonanta molekulo (akvo, H2 S, laktoacido, izopropanolo ktp.) kaj A estas la reduktenda molekulo (CO2, SO2, neorganika nitrogen-kombinaĵo).
Ĉe bestoj okazas tiu ĉi procezo dum la spirado kontraŭe: tie el sukero kaj oksigeno estiĝas akvo kaj karbon-dioksido kaj energio. Sed gravas noti, ke la priskribita kemia ekvacio estas tre simpligita kaj la fotosintezo havas pli komplikan meĥanismon – kun gravaj intermolekuloj – por la akcepto kaj transformo de la luma energio al kemia.
La fotosintezo havas du ŝtupojn, kiuj estas la lumaj reakcioj (akcepto, transformo de la lumo al kemia energio, eligo de oksigeno, ATP-konstruo) kaj la karbonaj reakcioj (transformo de karbon-dioksido al organikaj molekuloj). Oni nomas la duan ŝtupon nelumaj reakcioj aŭ mallumaj reakcioj, kiuj ne bezonas por la reakcioj plian lumenergion kaj la reakcioj okazas ankaŭ en mallumo, ankaŭ en lumo.
La produktado de oksigeno
Kiel jam supre skizite, la oksigeno estiĝas dum la lumaj reakcioj. Estas interese noti, ke la oksigeno ellasita dum la fotosintezo deriviĝas ne el la karbon-dioksido, sed ĉefe el la akvomolekulo foruzita en la reakcioj.
Ĝenerale, la fotosinteza procezo bezonas hidrogenon por redukti karbon-dioksidon al karbonhidratoj.
Lumaj reakcioj
La lumaj reakcioj estas la unuaj procezoj de la fotosintezo. La reakcioj okazas en la verdaj klorofiloj. La lumo necesas por „ŝargi“ elektronon, kiu estas transportata tra elektrona transporta sistemo al molekulo de NADP+, kiu transformiĝas al hidrogen-portanta NADPH (kiu estos uzata en la Calvin-ciklo). Dumtempe la akvomolekulo splitiĝas. La oksigeno foriras en la atmosferon, la hidrogen-jonoj (kiuj nur estas protonoj post la splitiĝo) ligiĝas al NADP, la liberiĝinta energio estas uzata por la estigo de ATP.
La Kalvin-ciklo (Calvin-ciklo)
La karbono enpaŝas la Kalvin-ciklon en formo de CO2 kaj transformiĝas al sukero (karbonhidrato) en reakcioj, helpataj de ATP kaj NADPH. La ATP kaj NADPH estas produktitaj dum la lumaj reakcioj.
En la pliaj paŝoj, la glukozmolekuloj kuniĝas per foriĝo de akvomolekulo al polisakarido, amelo.
N C6H12O6 → (C6H12O5)n + n H2O
Nokte, la estiĝinta amelo hidroliziĝas al sakarozo aŭ glukozo kaj transportiĝas al la ejo de la uzado aŭ deponado. La sakarozo aŭ glukozo denove rekonstruiĝas al amelo en la deponejo.
Vidu ankaŭ: kemosintezoVidu ankaŭ
