10 fascynujących faktów dotyczących fotosyntezy

Fotosynteza to zestaw reakcji, które zmieniają dwutlenek węgla i wodę w glukozę i tlen. RichVintage / Getty Images

Fotosynteza to nazwa nadana zestawowi reakcji biochemicznych, które zamieniają dwutlenek węgla i wodę w cukier glukoza i tlen. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o tej fascynującej i podstawowej koncepcji.

01 z 11

Glukoza to nie tylko jedzenie.

Cząsteczka glukozy może być wykorzystana jako energia chemiczna lub jako budulec do tworzenia większych cząsteczek. Naukowa Biblioteka Fotograficzna - MIRIAM MASLO. /Getty Images

Chociaż glukoza cukrowa jest wykorzystywana jako energia, ma ona również inne cele. Na przykład rośliny wykorzystują glukozę jako budulec do budowy skrobi do długoterminowego magazynowania energii i celulozy do budowy struktur.

02 z 11

Liście są zielone z powodu chlorofilu.

Magnez jest sercem cząsteczki chlorofilu. Hiob / Getty Images

Najczęstszą cząsteczką używaną do fotosyntezy jest chlorofil . Rośliny są zielone, ponieważ ich komórki zawierają dużo chlorofilu. Chlorofil pochłania energię słoneczną, która napędza reakcję między dwutlenkiem węgla a wodą. Pigment wydaje się zielony, ponieważ pochłania niebieskie i czerwone fale światła, odbijając zieleń.

03 z 11

Chlorofil nie jest jedynym pigmentem fotosyntetycznym.

Kiedy produkcja chlorofilu zwalnia, widoczne stają się inne pigmenty liści. Jenny Dettrick / Getty Images

Chlorofil nie jest pojedynczą cząsteczką pigmentu, ale raczej rodziną pokrewnych cząsteczek, które mają podobną strukturę. Istnieją inne cząsteczki pigmentu, które pochłaniają/odbijają różne długości fal światła.

Rośliny wydają się zielone, ponieważ ich najliczniejszym pigmentem jest chlorofil, ale czasami można zobaczyć inne cząsteczki. Jesienią, przygotowując się na zimę, liście wytwarzają mniej chlorofilu. Gdy produkcja chlorofilu spowalnia, liście zmieniają kolor . Możesz zobaczyć czerwone, fioletowe i złote kolory innych pigmentów fotosyntetycznych. Glony często wykazują również inne kolory.

04 z 11

Rośliny wykonują fotosyntezę w organellach zwanych chloroplastami.

Chloroplast jest miejscem fotosyntezy w komórkach roślinnych. Science Photo Library - ANDRZEJ WOJCICKI / Getty Images

Komórki eukariotyczne , podobnie jak rośliny, zawierają wyspecjalizowane, otoczone błoną struktury zwane organellami. Chloroplasty oraz mitochondria są dwa przykłady organelle . Oba organelle biorą udział w produkcji energii.

Mitochondria wykonują tlenowe oddychanie komórkowe, które wykorzystuje tlen do wytwarzania adenozynotrójfosforanu (ATP). Oderwanie jednej lub więcej grup fosforanowych z cząsteczki uwalnia energię w postaci, którą mogą wykorzystać komórki roślinne i zwierzęce.

Chloroplasty zawierają chlorofil, który jest wykorzystywany w fotosyntezie do wytwarzania glukozy. Chloroplast zawiera struktury zwane graną i zrębem. Grana przypomina stos naleśników. Wspólnie, grana tworzą a struktura zwana tylakoidem . W grana i tylakoidach zachodzą reakcje chemiczne zależne od światła (z udziałem chlorofilu). Płyn wokół grany nazywa się zrębem. To tutaj zachodzą reakcje niezależne od światła. Reakcje niezależne od światła są czasami nazywane „reakcjami ciemnymi”, ale to po prostu oznacza, że ​​światło nie jest wymagane. Reakcje mogą zachodzić w obecności światła.

05 z 11

Magiczna liczba to sześć.

Glukoza jest cukrem prostym, ale jest dużą cząsteczką w porównaniu z dwutlenkiem węgla czy wodą. Do wytworzenia jednej cząsteczki glukozy i sześciu cząsteczek tlenu potrzeba sześciu cząsteczek dwutlenku węgla i sześciu cząsteczek wody. The zrównoważone równanie chemiczne dla ogólnej reakcji jest:

6CO_dwa(g) + 6H_dwaO(l) → C₆H₁₂O₆+ 60_dwa(g)

06 z 11

Fotosynteza jest odwrotnością oddychania komórkowego.

Zarówno fotosynteza, jak i oddychanie komórkowe dostarczają molekuły wykorzystywane do wytwarzania energii. Jednak fotosynteza wytwarza cukrową glukozę, która jest cząsteczką magazynującą energię. Oddychanie komórkowe pobiera cukier i przekształca go w formę, z której mogą korzystać zarówno rośliny, jak i zwierzęta.

Fotosynteza wymaga dwutlenku węgla i wody do produkcji cukru i tlenu. Oddychanie komórkowe wykorzystuje tlen i cukier do uwalniania energii, dwutlenku węgla i wody.

Rośliny i inne organizmy fotosyntetyczne wykonują oba zestawy reakcji. W ciągu dnia większość roślin pobiera dwutlenek węgla i uwalnia tlen. W dzień iw nocy rośliny wykorzystują tlen, aby uwolnić energię z cukru i uwolnić dwutlenek węgla. W roślinach reakcje te nie są równe. Rośliny zielone uwalniają znacznie więcej tlenu niż zużywają. W rzeczywistości są odpowiedzialne za oddychającą atmosferę Ziemi.

07 z 11

Rośliny nie są jedynymi organizmami, które wykonują fotosyntezę.

Szerszeń wschodni (Vespa orientalis) wykorzystuje fotosyntezę do wytwarzania energii elektrycznej. Hans Lang / Getty Images

Organizmy, które wykorzystują światło do wytwarzania energii potrzebnej do wytworzenia własnego pożywienia, nazywane są producenci . W przeciwieństwie, konsumenci to stworzenia, które zjadają producentów, aby uzyskać energię. Podczas gdy rośliny są najbardziej znanymi producentami, glony, sinice, a niektórzy protisty również wytwarzają cukier poprzez fotosyntezę.

Większość ludzi zna glony, a niektóre organizmy jednokomórkowe są fotosyntezy, ale czy wiesz? niektóre zwierzęta wielokomórkowe są , także? Niektórzy konsumenci wykonują fotosyntezę jako wtórne źródło energii. Na przykład gatunek ślimaka morskiego ( Elysia chlorotica ) kradnie fotosyntetyczne organelle chloroplastów z alg i umieszcza je we własnych komórkach. Salamandra plamista ( Ambystoma plamista ) ma symbiotyczny związek z glonami, wykorzystując dodatkowy tlen do zasilania mitochondriów. Szerszeń orientalny (Vespa orientalis) wykorzystuje pigment ksantoperynę do przekształcania światła w energię elektryczną, którą wykorzystuje jako rodzaj ogniwa słonecznego do zasilania nocnej aktywności.

08 z 11

Istnieje więcej niż jedna forma fotosyntezy.

Rośliny CAM nadal wykonują fotosyntezę, ale pochłaniają dwutlenek węgla tylko w nocy. Karl Tapales / Getty Images

Ogólna reakcja opisuje wejście i wyjście fotosyntezy, ale rośliny używają różnych zestawów reakcji, aby osiągnąć ten wynik. Wszystkie rośliny wykorzystują dwie ogólne ścieżki: reakcje na światło i reakcje na ciemność ( Cykl Calvina ).

„Normalny” lub C₃fotosynteza zachodzi, gdy rośliny mają dużo dostępnej wody. Ten zestaw reakcji wykorzystuje enzym karboksylazy RuBP do reakcji z dwutlenkiem węgla. Proces jest bardzo wydajny, ponieważ zarówno jasne, jak i ciemne reakcje mogą zachodzić jednocześnie w komórce roślinnej.

w C₄fotosyntezy, zamiast karboksylazy RuBP stosuje się enzym karboksylazę PEP. Enzym ten jest przydatny, gdy brakuje wody, ale wszystkie reakcje fotosyntezy nie mogą zachodzić w tych samych komórkach.

W metabolizmie kwasu Cassulacean lub Fotosynteza CAM , dwutlenek węgla jest pobierany do roślin tylko w nocy, gdzie jest przechowywany w wakuolach do przetworzenia w ciągu dnia. Fotosynteza CAM pomaga roślinom oszczędzać wodę, ponieważ szparki liściowe są otwarte tylko w nocy, kiedy jest chłodniej i bardziej wilgotno. Wadą jest to, że roślina może wytwarzać glukozę tylko ze zmagazynowanego dwutlenku węgla. Ponieważ wytwarza się mniej glukozy, rośliny pustynne wykorzystujące fotosyntezę CAM mają tendencję do bardzo powolnego wzrostu.

09 z 11

Rośliny budowane są do fotosyntezy.

Szparki są jak małe drzwiczki na liściach, które kontrolują przepływ tlenu, dwutlenku węgla i wody. NNehring / Getty Images

Rośliny są czarodziejami, jeśli chodzi o fotosyntezę. Cała ich konstrukcja ma wspierać ten proces. Korzenie rośliny są przystosowane do wchłaniania wody, która jest następnie transportowana przez specjalną tkankę naczyniową zwaną ksylem, dzięki czemu może być dostępna w fotosyntetycznej łodydze i liściach. Liście zawierają specjalne pory zwane aparatami szparkowymi, które kontrolują wymianę gazową i ograniczają utratę wody. Liście mogą mieć woskową powłokę, aby zminimalizować utratę wody. Niektóre rośliny mają kolce, które sprzyjają kondensacji wody.

10 z 11

Fotosynteza sprawia, że ​​planeta jest zdolna do życia.

Organizmy fotosyntetyczne uwalniają tlen i wiążą węgiel, dając Ziemi atmosferę do oddychania. Yasuhide Fumoto / Getty Images

Większość ludzi zdaje sobie sprawę, że fotosynteza uwalnia tlen, którego zwierzęta potrzebują do życia, ale inny ważny składnik reakcji jest wiązanie węgla. Organizmy fotosyntetyczne usuwają z powietrza dwutlenek węgla. Dwutlenek węgla jest przekształcany w inne związki organiczne, podtrzymujące życie. Podczas gdy zwierzęta wydychają dwutlenek węgla, drzewa i glony działają jak pochłaniacz dwutlenku węgla, utrzymując większość pierwiastka z dala od powietrza.

11 z 11

Fotosynteza Kluczowe dania na wynos

• Fotosynteza odnosi się do zestawu reakcji chemicznych, w których energia słoneczna zmienia dwutlenek węgla i wodę w glukozę i tlen.
• Światło słoneczne jest najczęściej wykorzystywane przez chlorofil, który jest zielony, ponieważ odbija światło zielone. Istnieją jednak inne pigmenty, które również działają.
• Fotosyntezę przeprowadzają rośliny, glony, sinice i niektórzy protisty. Kilka zwierząt też jest fotosyntetycznych.
• Fotosynteza może być najważniejszą reakcją chemiczną na planecie, ponieważ uwalnia tlen i zatrzymuje węgiel.