Što je fotosinteza

Fotosinteza - definicija

Fotosinteza je ključni biološki proces koji se odvija u biljkama, algama i određenim bakterijama. Ovaj proces omogućuje tim organizmima da pretvaraju svjetlosnu energiju sunca, vodu i ugljični dioksid u glukozu odnosno šećer, i kisik. Esencijalna je za održavanje života na Zemlji, jer proizvodi hranu i kisik koji su neophodni za sve žive organizme. Biljke imaju pigment zvan klorofil koji se nalazi u svojim kloroplastima. Klorofil apsorbira svjetlosnu energiju sunca. Kroz proces poznat pod imenom fotoliza, svjetlosna energija pomaže u razgradnji molekula vode (H2O) na kisik (O2) i vodik (H). Kao nusproizvod fotosinteze, biljke otpuštaju kisik (O2) u okoliš, što je ključno za održavanje zraka bogatog kisikom na Zemlji. Fotosinteza nije samo ključna za proizvodnju hrane za biljke same, već i za sve organizme koji ovise o biljkama kao izvoru hrane. Ovaj proces također ima značajnu ulogu u regulaciji razine ugljičnog dioksida u atmosferi, pomažući u održavanju stabilnog okoliša na našem planetu.

Primarna fotosinteza

Primarna fotosinteza je prvi korak u procesu fotosinteze koja uključuje apsorpciju svjetlosne energije od strane pigmenata, najčešće klorofila, prisutnih u staničnim organelama zvanim kloroplasti. Klorofil i drugi pigmenti u kloroplastima apsorbiraju svjetlosnu energiju iz sunčeve svjetlosti. Svjetlosna energija potiče razgradnju molekula vode na kisik i vodik. Ovaj proces oslobađa kisik koji se otpušta u atmosferu kao nusproizvod. Elektroni iz razgrađene vode prenose se kroz niz proteina u unutrašnjosti kloroplasta. Ovaj lanac nosi elektrone kroz membranu kloroplasta. Tijekom prijenosa elektrona kroz transportni lanac, protoni pumpaju se iz stanične strome u stromu. Ovo stvara protonski gradijent koji je ključan za proizvodnju energije. Energija stvorena tijekom prolaska elektrona kroz transportni lanac koristi se za sintezu adenozin trifosfata (ATP), koja je energetski nosač, i nosača elektrona NADPH. Oba ova spoja su važna za daljnje korake fotosinteze u Calvinovom ciklusu. Primarna fotosinteza stvara ATP i NADPH, koji se zatim koriste u drugoj fazi fotosinteze, nazvanoj Calvinov ciklus, kako bi se fiksirao ugljični dioksid i proizvela glukoza i druge organske spojeve. Ova integrirana dva koraka omogućuju biljkama da pretvore svjetlosnu energiju u kemijsku energiju koja se koristi za rast i razvoj.

Sekundarna fotosinteza

Sekundarna fotosinteza ili Calvinov ciklus je ključni biokemijski proces u fotosintezi. Sekundarna fotosinteza se odvija u stanicama kloroplasta biljaka, algi i određenih bakterija te je odgovoran za pretvaranje ugljičnog dioksida i vode u glukozu i druge energetske spojeve koristeći svjetlosnu energiju koju biljke apsorbiraju putem svojih klorofila. Calvinov ciklus počinje fiksacijom ugljičnog dioksida iz atmosfere. U ovom koraku enzimski protein, ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza, veže CO2 na molekulu s pet ugljikovih atoma, ribuloza-1,5-bisfosfata. Rezultat ovog procesa je stvaranje dvije molekule 3-fosfoglicerata. U drugom koraku, 3-PGA se koristi za sintezu glukoze i drugih spojeva bogatih energijom. Ovo uključuje redukciju molekula 3-PGA uz pomoć energije i NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat), koji je molekula koja nosi visoko energetske elektrone, te ovom redukcijom nastaju molekule gliceraldehida-3-fosfata. Nakon što se neki od G3P molekula koriste za sintezu glukoze, ostatak se koristi za obnovu molekula RuBP kako bi ciklus mogao nastaviti. Ovaj korak troši energiju u obliku ATP-a (adenozin trifosfat) kako bi se RuBP regenerirao. G3P se koristi za sintezu različitih ugljikohidrata i drugih spojeva. Tri molekule G3P-a mogu se kombinirati kako bi se stvorila jedna molekula glukoze ili drugih ugljikohidrata. Nakon što se RuBP obnovi, ciklus može ponovno započeti s fiksacijom CO2 i nastaviti pretvarati CO2 i vodu u glukozu i druge spojeve.