- Wat is fotosynthese?
- Soorten fotosynthese
- Fotosynthese kenmerken
- Fotosynthese vergelijking
- Fasen van fotosynthese
- Belang van fotosynthese
We leggen uit wat fotosynthese is, de kenmerken, vergelijking en fasen ervan. Ook waarom het belangrijk is voor de ecosystemen van de wereld.
Wat is fotosynthese?
Fotosynthese is het biochemische proces waarbij planten, algen en bacteriën fotosynthetisch converteren anorganisch materiaal (kooldioxide en water) in organisch materiaal (suikers), profiteren van Energie afkomstig van de zonlicht. Dit is het belangrijkste mechanisme van voeding van alle autotrofe organismen die chlorofyl bevatten, het essentiële pigment voor het fotosyntheseproces.
Fotosynthese vormt een van de belangrijkste biochemische mechanismen op aarde, omdat het gaat om de productie van organische voedingsstoffen die de opslaan licht energie afkomstig uit zon onverschillig moleculen nuttig (koolhydraten). In feite komt de naam van dit proces van de Griekse stemmen Foto, "licht en synthese, "Compositie".
Na fotosynthese kunnen de gesynthetiseerde organische moleculen worden gebruikt als een bron van chemische energie ter ondersteuning van vitale processen, zoals cellulaire ademhaling en andere reacties die deel uitmaken van de metabolisme van de levende wezens.
Voor fotosynthese is de aanwezigheid van chlorofyl nodig, een pigment dat gevoelig is voor zonlicht en dat planten en algen hun karakteristieke groene kleur geeft. Dit pigment wordt gevonden in chloroplasten, cellulaire organellen van verschillende groottes die typerend zijn voor de groenten cellen, vooral de bladcellen (van de bladeren). Chloroplasten bevatten een set van eiwit ja enzymen die de ontwikkeling van complexe reacties mogelijk maken die deel uitmaken van het fotosyntheseproces.
Het fotosyntheseproces is essentieel voor de ecosysteem en voor de leven zoals we ze kennen, omdat het de creatie en circulatie van organische materie en de fixatie van anorganische materie mogelijk maakt. Bovendien wordt tijdens de zuurstoffotosynthese de zuurstof geproduceerd die de meeste levende wezens nodig hebben voor hun productie. ademen.
Soorten fotosynthese
Er zijn twee soorten fotosynthese te onderscheiden, afhankelijk van de stoffen die het lichaam gebruikt om de reactie uit te voeren:
- Zuurstof fotosynthese. Het wordt gekenmerkt door het gebruik van Water (H2O) voor de reductie van kooldioxide (CO2) verbruikt. Bij dit type fotosynthese worden niet alleen nuttige suikers voor het lichaam geproduceerd, maar wordt ook zuurstof (O2) verkregen als reactieproduct. Planten, algen en cyanobacteriën voeren zuurstofrijke fotosynthese uit.
- Anoxygene fotosynthese. Het lichaam gebruikt geen water om koolstofdioxide (CO2) te verminderen, maar gebruikt in plaats daarvan zonlicht om waterstofsulfide (H2S) of waterstofgas (H2) moleculen af te breken. Dit type fotosynthese produceert geen zuurstof (O2) en geeft in plaats daarvan zwavel af als product van de reactie. Anoxygene fotosynthese wordt uitgevoerd door de zogenaamde groene en paarse zwavelbacteriën, die fotosynthetische pigmenten bevatten die zijn gegroepeerd onder de naam bacteriochlorofylen, die verschillen van het chlorofyl van planten.
Fotosynthese kenmerken
In planten en algen vindt fotosynthese plaats in organellen die chloroplasten worden genoemd.
In grote lijnen wordt fotosynthese gekenmerkt door het volgende:
- Het is een biochemisch proces waarbij gebruik wordt gemaakt van zonlicht om organische verbindingen te verkrijgen, dat wil zeggen de synthese van voedingsstoffen uit anorganische elementen zoals water (H2O) en koolstofdioxide (CO2).
- Het kan worden uitgevoerd door verschillende autotrofe organismen, zolang ze fotosynthetische pigmenten hebben (de belangrijkste is chlorofyl). Het is het proces van voeding van planten (zowel terrestrische als aquatische), algen, fytoplankton, fotosynthetische bacteriën. een paar dieren zijn in staat tot fotosynthese, inclusief de zeeslak Elysia chlorotica en de gevlekte salamander Ambystoma maculatum (de laatste doet het dankzij de symbiose met zeewier).
- In planten en algen vindt fotosynthese plaats in gespecialiseerde organellen, chloroplasten genaamd, waarin chlorofyl wordt gevonden. Fotosynthetische bacteriën bezitten ook chlorofyl (of andere analoge pigmenten), maar ze hebben geen chloroplasten.
- Er zijn twee soorten fotosynthese, afhankelijk van de stof die wordt gebruikt om de koolstof uit koolstofdioxide (CO2) te fixeren. Zuurstoffotosynthese gebruikt water (H2O) en produceert zuurstof (O2), dat vrijkomt in de omgeving. Anoxygene fotosynthese maakt gebruik van waterstofsulfide (H2S) of waterstofgas (H2) en produceert geen zuurstof, maar geeft in plaats daarvan zwavel af.
- Sinds het oude Griekenland werd de relatie tussen zonlicht en planten al gepostuleerd. De vooruitgang in de studie en het begrip van fotosynthese begon echter aan belang te winnen dankzij de bijdragen van een opeenvolgende reeks wetenschappers uit de 18e, 19e en 20e eeuw. Zo was de Engelse predikant Joseph Priestley (1732-1804) de eerste die de vorming van zuurstof in planten aantoonde en de Duitse botanicus Ferdinand Sachs (1832-1897) als eerste de basisvergelijking voor fotosynthese formuleerde. Later, de biochemisch De Amerikaan Melvin Calvin (1911-1997) leverde opnieuw een enorme bijdrage door de Calvincyclus (een van de fasen van de fotosynthese) te verduidelijken, wat hem de Nobelprijs voor Chemie in 1961.
Fotosynthese vergelijking
De algemene vergelijking voor zuurstof fotosynthese is als volgt:
De juiste manier om deze vergelijking chemisch te formuleren, dat wil zeggen, de gebalanceerde vergelijking voor deze reactie, is als volgt:
Fasen van fotosynthese
Fotosynthese als een chemisch proces vindt plaats in twee verschillende stadia: het lichte (of lichte) stadium en het donkere stadium, zo genoemd omdat alleen het eerste direct betrokken is bij de aanwezigheid van zonlicht (wat niet betekent dat het tweede noodzakelijkerwijs in het donker plaatsvindt) ).
- Licht of fotochemisch stadium. Tijdens deze fase vinden lichtafhankelijke reacties plaats in de plant, dat wil zeggen, de plant vangt de zonne energie door middel van chlorofyl en gebruikt het om ATP en NADPH te produceren. Het begint allemaal wanneer het chlorofylmolecuul in contact komt met zonnestraling en elektronen van zijn buitenste schillen worden geëxciteerd, wat een elektronentransportketen genereert (vergelijkbaar met de elektriciteit), die wordt gebruikt voor de synthese van ATP (adenosinetrifosfaat) en NADPH (nicotine-adenine-dinucleotidefosfaat). De afbraak van een watermolecuul in een proces dat "fotolyse" wordt genoemd, stelt een chlorofylmolecuul in staat om het elektron terug te winnen dat het verloor toen het werd geëxciteerd (de excitatie van verschillende chlorofylmoleculen is vereist om de lichtfase uit te voeren). Als gevolg van de fotolyse van twee watermoleculen wordt een zuurstofmolecuul geproduceerd dat wordt afgegeven aan de atmosfeer als bijproduct van deze fase van fotosynthese.
- Donker of synthetisch podium. Tijdens deze fase, die plaatsvindt in de matrix of stroma van de chloroplasten, gebruikt de plant koolstofdioxide en profiteert ze van de moleculen die tijdens de vorige fase (chemische energie) zijn gegenereerd om te synthetiseren stoffen organische stoffen door een circuit van zeer complexe chemische reacties, bekend als de Calvin-Benson-cyclus. Tijdens deze cyclus, en door tussenkomst van verschillende enzymen, eerder gevormde ATP en NADPH, wordt glucose gesynthetiseerd uit koolstofdioxide dat de plant uit de atmosfeer haalt. De opname van koolstofdioxide in verbindingen organisch staat bekend als koolstoffixatie.
Belang van fotosynthese
Fotosynthese is om meerdere redenen een vitaal en centraal proces in de biosfeer. De eerste en meest voor de hand liggende is dat het zuurstof (O2) produceert, een essentieel gas voor de ademhaling, zowel in water als in water. lucht. Zonder planten zijn de meeste levende wezens (inclusief de mens) konden ze gewoon niet overleven.
Aan de andere kant, door het op te nemen uit de omgeving, leggen planten koolstofdioxide (CO2) vast en zetten het om in organisch materiaal. Dit gas, dat we uitademen als we inademen, is potentieel giftig als het niet binnen bepaalde grenzen wordt gehouden.
Omdat planten koolstofdioxide gebruiken om hun eigen te maken voedsel, de afname van het plantenleven op de planeet beïnvloedt de toename van dit gas in de atmosfeer, waar het fungeert als een agens van opwarming van de aarde. CO2 werkt bijvoorbeeld als een gas van broeikaseffect, overmaat voorkomen warmte die de bereikt aarde straalt uit de atmosfeer. Naar schatting leggen fotosynthetische organismen elk jaar ongeveer 100.000 miljoen ton koolstof vast als organische stoffen.