Fotosynteesi on prosessi, jossa vihreät kasvit, levät ja jotkut bakteerit muuttavat auringon valoenergiaa kemialliseksi energiaksi orgaanisten yhdisteiden, kuten glukoosin, muodossa. Se on ensisijainen keino, jonka avulla hiilidioksidi poistuu ilmakehästä ja happi vapautuu.
Fotosynteettisten prosessien tyypit
Fotosynteesissä on kaksi päävaihetta: valosta riippuvaiset reaktiot, jotka tapahtuvat kloroplastien tylakoidikalvoilla, ja valosta riippumattomat reaktiot, jotka tapahtuvat kloroplastien stroomassa. Valosta riippuvaisissa reaktioissa valoenergia absorboituu klorofylliin ja muihin pigmentteihin, ja tämä energia käytetään ATP:n ja NADPH:n tuottamiseen elektroninsiirtoketjujen kautta. Valosta riippumattomien reaktioiden aikana (tunnetaan myös Calvinin syklinä) ATP:tä ja NADPH:ta käytetään sokerien tuotantoon.
Fotosynteesi on tärkeä useimpien elävien organismien selviytymisen kannalta, koska se muodostaa ravintoketjun perustan. Vihreät kasvit ja levät ovat orgaanisen aineen ensisijaisia tuottajia, joista muut eliöt ovat riippuvaisia energiantarpeensa tyydyttämiseksi. Lisäksi fotosynteesillä on ratkaiseva merkitys maapallon ilmakehän hiilidioksidi- ja happipitoisuuksien säätelyssä.
fotosynteesi kaava
Vaikka molemmat fotosynteesityypit ovat monimutkaisia ja monivaiheisia, kokonaisprosessi voidaan tiivistää kemialliseksi yhtälöksi.
Happipitoisen fotosynteesin yhtälö on:
6CO2 + 12H2O + valoenergia → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Tässä kuusi hiilidioksidimolekyyliä (CO2) yhdistyy 12 vesimolekyylin (H2O) kanssa valoenergian avulla. Lopputuloksena syntyy yksi hiilihydraattimolekyyli (C6H12O6 eli glukoosi) sekä kuusi happi- ja vesimolekyyliä.
Vastaavasti erilaiset hapettomat fotosynteesireaktiot voidaan esittää yhdellä yleistetyllä kaavalla:
CO2 + 2H2A + valoenergia → [CH2O] + 2A + H2O.
Yhtälössä oleva A-kirjain on muuttuja, ja H2A edustaa potentiaalista elektroninluovuttajaa. Esimerkiksi ”A” voi edustaa rikkiä elektroninluovuttajan rikkivetyä (H2S).
missä fotosynteesi tapahtuu?
Fotosynteesi tapahtuu kasvisolujen kloroplasteissa. Kloroplastit ovat erikoistuneita organelleja, jotka sisältävät klorofylliä ja muita pigmenttejä, jotka imevät auringon valoenergiaa. Kloroplastien sisällä fotosynteesi tapahtuu kahdessa päävaiheessa: valosta riippuvaisissa reaktioissa ja valosta riippumattomissa reaktioissa.
Valosta riippuvaiset reaktiot tapahtuvat kloroplastien tylakoidikalvoilla, kun taas valosta riippumattomat reaktiot tapahtuvat kloroplastien stroomassa. Yhdessä nämä reaktiot mahdollistavat sen, että kasvit voivat muuntaa auringonvalon kemialliseksi energiaksi orgaanisina yhdisteinä, kuten glukoosina.
fotosynteesi valoreaktio
Valosta riippuvaiset fotosynteesin reaktiot, jotka tunnetaan myös valoreaktioina, tapahtuvat kloroplastien tylakoidikalvoilla. Valoenergia ohjaa näitä reaktioita, ja ne muuttavat energian ATP:ksi ja NADPH:ksi, joita käytetään valosta riippumattomien reaktioiden käynnistämiseen.
Valoreaktioiden perusvaiheet ovat:
- Valo absorboituu klorofylliksi kutsuttuihin pigmentteihin ja muihin tylakoidikalvojen lisäpigmentteihin.
- Absorboituneen valon energia siirtyy pigmenttimolekyylien elektroneihin, jolloin ne kiihdyttyvät korkeampienergiseen tilaan.
- Jännittyneet elektronit kulkevat useiden elektroninkuljettajien läpi tymakoidikalvossa, jolloin kalvon poikki syntyy protonigradientti ja kemosmoosin kautta syntyy ATP:tä.
- Fotosysteemi II (PSII) -entsyymi jakaa veden hapeksi, protoneiksi (H+) ja elektroneiksi. Elektronit korvaavat pigmenttimolekyyleistä kadonneet elektronit, jolloin ne voivat jatkaa valon absorptiota.
- PSII:n kiihdyttämät elektronit kulkevat toista elektroninkuljetusketjua pitkin, jolloin syntyy lisää protonien liikkeellepanovoimaa ja NADPH:ta.
Kaiken kaikkiaan fotosynteesin valosta riippuvaiset reaktiot tuottavat ATP:tä ja NADPH:ta, ja samalla syntyy happea veden halkaisun sivutuotteena. Nämä runsaasti energiaa sisältävät molekyylit käytetään sitten valosta riippumattomissa reaktioissa (Calvinin sykli) sokerien ja muiden orgaanisten yhdisteiden tuottamiseen.
Miksi fotosynteesi on tärkeä?
Fotosynteesi on elintärkeä valtaosalle maapallon elämästä. Se on tapa, jolla lähes kaikki biosfäärin energia saadaan elävien olentojen käyttöön. Ensisijaisina tuottajina fotosynteettiset eliöt muodostavat maapallon ravintoverkkojen perustan, ja kaikki korkeammat eliöt käyttävät niitä suoraan tai välillisesti ravinnokseen. Lisäksi lähes kaikki ilmakehän happi on peräisin fotosynteesistä. Jos fotosynteesi loppuisi, maapallolla olisi pian vain vähän ruokaa tai muuta orgaanista ainetta, useimmat eliöt katoaisivat ja maapallon ilmakehästä puuttuisi lopulta lähes kokonaan kaasumainen happi.
Usein kysyttyjä kysymyksiä aiheesta fotosynteesi
Mitä tarkoittaa fotosynteesi?
Fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit käyttävät auringonvaloa, vettä ja hiilidioksidia tuottaakseen happea ja energiaa sokerin muodossa.
Miksi fotosynteesi on tärkeä?
Fotosynteesi on elintärkeä valtaosalle maapallon elämästä. Se on tapa, jolla lähes kaikki biosfäärin energia saadaan elävien olentojen käyttöön. Ensisijaisina tuottajina fotosynteettiset eliöt muodostavat maapallon ravintoverkkojen perustan, ja kaikki korkeammat eliöt käyttävät niitä suoraan tai välillisesti ravinnokseen. Lisäksi lähes kaikki ilmakehän happi on peräisin fotosynteesistä. Jos fotosynteesi loppuisi, maapallolla olisi pian vain vähän ruokaa tai muuta orgaanista ainetta, useimmat eliöt katoaisivat ja maapallon ilmakehästä puuttuisi lopulta lähes kokonaan kaasumainen happi.
Miksi sitä kutsutaan fotosynteesiksi?
Osa tästä kemiallisesta energiasta varastoituu hiilihydraattimolekyyleihin, kuten sokereihin ja tärkkelykseen, jotka syntetisoidaan hiilidioksidista ja vedestä – tästä nimi fotosynteesi, joka tulee kreikan kielen sanoista phōs ”valo” ja synthesis ”kokoaminen”.
Kuka keksi fotosynteesin?
Jan Ingenhousz, (s. 8. joulukuuta 1730, Breda, Alankomaat – k. 7. syyskuuta 1799, Bowood, Wiltshire, Englanti), hollantilaissyntyinen brittiläinen lääkäri ja tiedemies, joka tunnetaan parhaiten fotosynteesin prosessin löytämisestä, jossa vihreät kasvit auringonvalossa imevät hiilidioksidia ja vapauttavat happea.
Miten fotosynteesi tapahtuu kasveissa?
Fotosynteesi tapahtuu kasveissa siten, että pigmenttimolekyyli, klorofylli, absorboi valoenergiaa. Kun valoenergia absorboituu, se muuttuu energiaksi, jota kasvi voi käyttää hiilidioksidin ja veden pilkkomiseen ja näiden aineiden käyttämiseen kasvin ravinnon tuottamiseen. Syntyvä ruoka on glukoosia, joka on eräänlainen sokeri. Se luo myös happimolekyylejä, jotka vapautuvat ilmakehään.
Abhi Patel on lahjakas kirjoittaja, jolla on suuri intohimo jakaa tarkkaa ja hyvin tutkittua tietoa laajalle yleisölle. Abhi on suorittanut markkinoinnin tutkinnon arvostetussa Helsingin yliopistossa, ja hänellä on vahva akateeminen tausta, joka täydentää hänen kirjallista osaamistaan.
Hänen ensisijaisena tavoitteenaan on tarjota lukijoille luotettavaa ja ajantasaista tietoa eri aiheista, kuten tiedosta, teknologiasta ja faktoista. Tekemällä perusteellista tutkimusta Abhi varmistaa, että heidän tuottamansa sisältö on luotettavaa ja oivaltavaa. Abhi Patel on aidosti sitoutunut toimittamaan täsmällistä tietoa, ja hän pyrkii kouluttamaan ja sitouttamaan lukijoita, mikä vaikuttaa myönteisesti heidän tietämykseensä ja ymmärrykseensä.