Fotosyntese er en proces til at omdanne lysenergi til kemisk energi udført af planter, alger og cyanobakterier
Redigeret og ændret størrelse på billede af Samuel Austin, tilgængelig på Unsplash
Ordet fotosyntese betyder syntese med lys og henviser til en af de vigtigste biologiske processer på jorden. Ved at frigive ilt og forbruge kuldioxid har fotosyntese forvandlet verden til det beboelige miljø, vi kender i dag. Derudover er processen den primære energikilde for alle levende ting.
Den hollandske fysiker Jan Ingenhousz var den første til at finde ud af, at planter producerede ilt i nærvær af sollys i 1779 og blev betragtet som opdageren af fotosyntese. I 1782 tilføjede Jean Senebier, at udover sollys bruger fotosyntese kuldioxid. I 1818 opfandt Maria Pelletier og Joseph Caventou udtrykket "klorofyl" for at henvise til det grønne pigment og udstyret med fotoreceptorenzymer, der muliggør fotosyntese.
Hvad er fotosyntese
Fotosyntese kan defineres som en proces til omdannelse af lysenergi til kemisk energi. Det udføres af planter, alger og cyanobakterier, der er klassificeret som autotrofiske og fotosyntetiske organismer, fordi de er i stand til at producere deres egen mad fra lys.
Betydningen af fotosyntese
Det ilt, der produceres af fotosyntetiske organismer, er grundlæggende for opretholdelsen af livet på planeten, som vi kender det. Derudover har de produkter, der genereres fra fotosyntese, formet menneskehedens materielle historie, da de har givet anledning til ressourcer som olie, naturgas, cellulose, kul og brænde. Disse ressourcer findes som et resultat af omdannelsen af sollys til energireserver (fotosyntese) efterfulgt af andre geologiske og teknologiske processer.
Fotosyntese ligning
Fotosyntese er en lang og kompleks proces, der generelt kan opsummeres ved følgende ligning:
- 6CO2 + 12H2O + lys → C6 H12O6 + 602 + 6 H2O
Hvor fotosyntese forekommer
I planter og alger forekommer fotosyntese inde i kloroplaster. I cyanobakterier udføres det ved siden af membranformede lameller, der er til stede i den flydende del af cytoplasmaet.
Chloroplast er en organel, der har en ydre membran og en indre membran. Dens indre har membranformede lameller, der er forbundet med små lommer kaldet thylacoids. Det indre rum er fyldt med stroma, en tyktflydende væske, der indeholder DNA, ribosomer og enzymer, der hjælper med fotosyntese. Det er inden for disse thylacoider og dækglas, at der findes klorofyl.
Fotosyntese trin
Fotosyntese kan opdeles i to faser: den fotokemiske fase og den kemiske fase.
Den fotokemiske fase forekommer kun i nærvær af lys og forekommer i thylacoids og membranlameller. Dets vigtigste funktion er at konvertere lysenergi til kemisk energi. Den består af to hovedprocesser: vandfotolyse og fotofosforylering.
Den kemiske fase afhænger ikke af lys og udføres i en anden del af kloroplasten, stroma. I det slutter produkterne fra den forrige fase, fotokemi, sig til atmosfærisk CO2 for at producere glukose, vand og stivelse i den såkaldte Calvin-Benson-cyklus.
Fotokemisk fase
Vand fotolyse
Vandfotolyse er den første fase af fotosyntese og er det øjeblik, hvor den modtagne lysenergi fremmer nedbrydningen af vandmolekyler og genererer iltgas, elektroner og H +. Gasformigt ilt frigives i atmosfæren, mens frie brintmolekyler (H +) tiltrækkes af en forbindelse kaldet NADP +, hvilket giver anledning til NADPH, som vil blive brugt i den kemiske fase til konstruktion af glukosemolekyler.
Dette trin er repræsenteret af formlerne:- H2O ⇾ 2H + + 2 elektroner + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Fotofosforylering
Det er i fotofosforylering, at dannelsen af ATP sker fra tilsætning af et uorganisk phosphat (Pi) til et ADP-molekyle (adenosindiphosphat) ved anvendelse af lysenergi. ATP-molekyler er den vigtigste form for kemisk energi syntetiseret af levende væsener. Dette trin af fotofosforylering forekommer parallelt med vandfotolyse, og hver af dem genererer produkter, der vil blive brugt i den næste fase af fotosyntese.
Dette trin er repræsenteret af formlen: ADP + Pi ⇾ ATP
Kemisk fase
Den sidste fase af fotosyntese, det er i den kemiske fase, at kuldioxid fra miljøet eller cellulær respiration af planten anvendes, og to forbindelser genereret i den foregående fase anvendes: ATP og NADPH. Det er på dette tidspunkt, at den såkaldte Calvin-Benson-cyklus opstår, en sekvens af reaktioner, der genererer glukose, vand og stivelse.
Konklusion
Fotosyntese er resultatet af sammenføjningen af de to ovenfor beskrevne faser, den fotokemiske fase og den kemiske fase. Alle former for liv på jorden afhænger på en eller anden måde af de produkter, der genereres ved fotosyntese: ilt og glukose. Derudover er fotosyntese afgørende for balancen i atmosfærisk sammensætning.
