Míg az emberek és az állatok növényeket és más állatokat esznek élelmiszerként, a növények fény és a fotoszintézis nevű folyamat segítségével állíthatják elő táplálékukat. A fotoszintézis az a folyamat, amelyben a növények szén-dioxid, víz és napfény felhasználásával táplálékot készítenek.
Mi a fotoszintézis?
A fotoszintézis nagy szó lehet, de két kisebb szóra bontható: „fotó” és „szintézis”. A fotó fényt jelent, a szintézis pedig az összerakást. Bár a folyamat bonyolult lehet, egyszerűen felírható a következő szóegyenlettel:
Hogyan történik a fotoszintézis
A fotoszintézis a növények leveleiben megy végbe, ahol a sejtekben a kloroplasztiszok élnek. A fotoszintézisnek két szakasza van. Az első szakaszhoz fény kell, a másodikhoz pedig nem. Mielőtt megértené a fotoszintézis folyamatát, többet kell tudnia a kloroplasztiszokról.
Kloroplasztok
Akárcsak az emberek, a növények is több ezer sejtből állnak. Az állati sejtekkel ellentétben a növényeknek különleges szerkezetük van, úgynevezett kloroplasztik, ahol a fotoszintézis megtörténik.
A kloroplasztok apró, ovális alakú foltok, amelyek növényi sejtekben találhatók. Néha a növényi sejtekben csak néhány kloroplaszt van, míg mások a sejten belüli teljes helyet elfoglalják. A kloroplasztiszoknak sok rétegük van. A külső réteg sima, míg a kloroplaszt belseje több fontos darabot tartalmaz.
A kloroplaszt belsejében klorofillal teli zsákok gyűjteménye, úgynevezett tilakoidok találhatók, amelyek a stroma nevű folyadékban lebegnek. A thylakoidok úgy néznek ki, mint egy halom palacsinta. A klorofill adja a növények zöld színét, és segít a növényeknek felszívni a napfény energiáját.
Első szakasz: fényfüggő reakciók
A fotoszintézis első szakaszát fényfüggő reakciók szakaszának nevezik. Ez a szakasz a kloroplasztiszok tilakoidjaiban fordul elő, és csak akkor következhet be, ha rendelkezésre áll napfény.
- A napfény eléri a kloroplasztiszban lévő klorofillt, és gerjeszti az elektronokat.
- A gerjesztett elektronok kiszabadulnak a klorofillból.
- Mivel egy elektron éppen elhagyta a klorofillt, ki kell cserélni. A tilakoidokban egy vízmolekula oxigénre (O2) és hidrogénionra (H+) hasad.
- A szabad elektronok ezután kémiai reakción mennek keresztül, hogy ATP-t és NADPH-t hoznak létre, amelyek a fotoszintézis második szakaszához szükséges energiamolekulák.
Második szakasz: A Kálvin-ciklus
A fotoszintézis második szakasza, az úgynevezett Calvin-ciklus, a kloroplasztiszok sztrómájában megy végbe. A Calvin-ciklushoz nincs szükség napfényre. A szén-dioxid és az ATP-ből és NADPH-ból származó energia glükózt hoz létre. A glükóz egy egyszerű cukor, amelyet a növények energiaként tárolnak, és más összetevőkké, például keményítővé és cellulózzá alakíthatók, amelyek fontosak a sejtszerkezet szempontjából.
- A levegőből származó szén-dioxid a növény leveleiben lévő lyukakon keresztül szívódik fel.
- A szén-dioxid molekula a RuBP nevű egyszerű cukorhoz kötődik.
- Egy négylépéses kémiai reakció révén a szén-dioxid és a RuBP molekula az első szakasztól kezdve ATP-vel és NADPH-val egyesülve glükózmolekulát hoz létre.
A következő videó az elejétől a végéig bemutatja a folyamatot:
A fotószintézis fontos
A fotoszintézis a földi élet gerince. Az ember nem tud oxigén nélkül élni. A fotoszintézis során termelt oxigén a növények nap mint nap felszabadul az emberek által belélegzett levegőbe. Ahogy az emberek belélegzik az oxigént, szén-dioxid szabadul fel. A növények szén-dioxidot használnak fel a fotoszintézis folyamatában. Így a növények felelősek a levegő oxigén- és szén-dioxid szintjének egyensúlyáért. Ezenkívül egyes növények a fotoszintézis során keletkező glükózt a gyümölcsökben és a gyökerekben tárolják. Ezen gyümölcsök és gyökerek egy része alma, sárgarépa, eper és más ízletes ételek, amelyeket szívesen esznek az emberek.
