- Apakah fotosintesis?
- Jenis-jenis fotosintesis
- Ciri-ciri fotosintesis
- Persamaan fotosintesis
- Fasa-fasa fotosintesis
- Kepentingan fotosintesis
Kami menerangkan apa itu fotosintesis, ciri, persamaan dan fasanya. Juga, mengapa ia penting kepada ekosistem dunia.
Apakah fotosintesis?
Fotosintesis ialah proses biokimia yang mana tumbuhan, alga dan bakteria penukar fotosintesis bahan bukan organik (karbon dioksida dan air) dalam bahan organik (gula), mengambil kesempatan daripada Tenaga datang dari cahaya matahari. Ini adalah mekanisme utama pemakanan daripada semua organisma autotrof yang mempunyai klorofil, yang merupakan pigmen penting untuk proses fotosintesis.
Fotosintesis merupakan salah satu mekanisme biokimia yang paling penting di planet ini kerana ia melibatkan pembuatan nutrien organik yang menyimpan tenaga cahaya yang datang dari matahari dalam berbeza molekul berguna (karbohidrat). Malah, nama proses ini berasal dari suara Yunani Foto, "cahaya dan sintesis, "Komposisi".
Selepas fotosintesis, molekul organik yang disintesis boleh digunakan sebagai sumber tenaga kimia untuk menyokong proses penting, seperti pernafasan selular dan tindak balas lain yang merupakan sebahagian daripada metabolisme daripada makhluk hidup.
Untuk menjalankan fotosintesis, kehadiran klorofil diperlukan, pigmen yang sensitif kepada cahaya matahari, yang memberikan tumbuhan dan alga pewarna hijau ciri mereka. Pigmen ini terdapat dalam kloroplas, organel selular pelbagai saiz yang tipikal bagi sel sayuran, terutamanya sel-sel daun (daun). Kloroplas mengandungi satu set protein Y enzim yang membenarkan perkembangan tindak balas kompleks yang merupakan sebahagian daripada proses fotosintesis.
Proses fotosintesis adalah penting untuk ekosistem dan untuk kehidupan seperti yang kita ketahui, kerana ia membenarkan penciptaan dan peredaran bahan organik dan penetapan bahan bukan organik. Di samping itu, semasa fotosintesis oksigenik, oksigen yang kebanyakan makhluk hidup perlukan untuk pengeluaran mereka dihasilkan. pernafasan.
Jenis-jenis fotosintesis
Dua jenis fotosintesis boleh dibezakan, bergantung kepada bahan yang digunakan oleh badan untuk menjalankan tindak balas:
- Fotosintesis oksigen. Ia dicirikan oleh penggunaan air (H2O) untuk pengurangan karbon dioksida (CO2) yang digunakan. Dalam jenis fotosintesis ini, bukan sahaja gula berguna dihasilkan untuk badan, tetapi oksigen (O2) juga diperoleh sebagai hasil tindak balas. Tumbuhan, alga, dan cyanobacteria menjalankan fotosintesis oksigen.
- Fotosintesis anoksigen. Badan tidak menggunakan air untuk mengurangkan karbon dioksida (CO2), sebaliknya menggunakan cahaya matahari untuk memecahkan molekul hidrogen sulfida (H2S) atau gas hidrogen (H2). Fotosintesis jenis ini tidak menghasilkan oksigen (O2) dan sebaliknya membebaskan sulfur sebagai hasil tindak balas. Fotosintesis anoksigenik dijalankan oleh bakteria sulfur hijau dan ungu yang dipanggil, yang mengandungi pigmen fotosintesis yang dikumpulkan di bawah nama bacteriochlorophylls, yang berbeza daripada klorofil tumbuhan.
Ciri-ciri fotosintesis
Dalam tumbuhan dan alga, fotosintesis berlaku dalam organel yang dipanggil kloroplas.
Secara umum, fotosintesis dicirikan oleh yang berikut:
- Ia merupakan satu proses biokimia yang memanfaatkan cahaya matahari untuk mendapatkan sebatian organik iaitu sintesis nutrien daripada unsur tak organik seperti air (H2O) dan karbon dioksida (CO2).
- Ia boleh dilakukan oleh pelbagai organisma autotrof, selagi mereka mempunyai pigmen fotosintesis (yang paling penting ialah klorofil). Ia adalah proses pemakanan tumbuhan (kedua-dua daratan dan akuatik), alga, fitoplankton, bakteria fotosintesis. Beberapa sedikit haiwan mampu melakukan fotosintesis, termasuk slug laut Elysia chlorotica dan salamander tompok Ambystoma maculatum (yang terakhir melakukannya terima kasih kepada simbiosis dengan rumpai laut).
- Dalam tumbuhan dan alga, fotosintesis berlaku dalam organel khusus yang dipanggil kloroplas, di mana klorofil ditemui. Bakteria fotosintesis juga mempunyai klorofil (atau pigmen analog lain), tetapi mereka tidak mempunyai kloroplas.
- Terdapat dua jenis fotosintesis, bergantung kepada bahan yang digunakan untuk membetulkan karbon daripada karbon dioksida (CO2). Fotosintesis oksigen menggunakan air (H2O) dan menghasilkan oksigen (O2), yang dibebaskan ke persekitaran sekeliling. Fotosintesis anoksigenik menggunakan hidrogen sulfida (H2S) atau gas hidrogen (H2), dan tidak menghasilkan oksigen sebaliknya membebaskan sulfur.
- Sejak Yunani Purba, hubungan antara cahaya matahari dan tumbuhan telah pun didalilkan. Walau bagaimanapun, kemajuan dalam kajian dan pemahaman fotosintesis mula mendapat kepentingan berkat sumbangan kumpulan saintis berturut-turut dari abad ke-18, ke-19 dan ke-20. Sebagai contoh, yang pertama menunjukkan penjanaan oksigen dalam tumbuhan ialah paderi Inggeris Joseph Priestley (1732-1804) dan yang pertama merumuskan persamaan asas fotosintesis ialah ahli botani Jerman Ferdinand Sachs (1832-1897). Kemudian, yang biokimia Amerika Melvin Calvin (1911-1997), membuat satu lagi sumbangan besar, menjelaskan kitaran Calvin (salah satu fasa fotosintesis), yang memberikannya Hadiah Nobel untuk Kimia pada tahun 1961.
Persamaan fotosintesis
Persamaan umum untuk fotosintesis oksigen adalah seperti berikut:
Cara yang betul untuk merumuskan persamaan ini secara kimia, iaitu persamaan seimbang untuk tindak balas ini, adalah seperti berikut:
Fasa-fasa fotosintesis
Fotosintesis sebagai proses kimia berlaku dalam dua peringkat yang berbeza: peringkat terang (atau cahaya) dan peringkat gelap, dipanggil demikian kerana hanya yang pertama terlibat secara langsung dengan kehadiran cahaya matahari (yang tidak bermakna bahawa yang kedua semestinya berlaku dalam gelap). ).
- Tahap cahaya atau fotokimia. Semasa fasa ini, tindak balas bergantung kepada cahaya berlaku di dalam tumbuhan, iaitu, tumbuhan menangkap tenaga solar melalui klorofil dan menggunakannya untuk menghasilkan ATP dan NADPH. Semuanya bermula apabila molekul klorofil bersentuhan dengan sinaran suria dan elektron kulit luarnya teruja, yang menghasilkan rantai pengangkutan elektron (serupa dengan elektrik), yang digunakan untuk sintesis ATP (adenosine triphosphate) dan NADPH (nicotine adenine dinucleotide phosphate). Pecahan molekul air dalam proses yang dipanggil "fotolisis" membolehkan molekul klorofil mendapatkan semula elektron yang hilang apabila teruja (pengujaan beberapa molekul klorofil diperlukan untuk menjalankan fasa cahaya). Hasil daripada fotolisis dua molekul air, molekul oksigen terhasil yang dilepaskan ke suasana sebagai hasil sampingan daripada fasa fotosintesis ini.
- Peringkat gelap atau sintetik. Semasa fasa ini, yang berlaku dalam matriks atau stroma kloroplas, tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan mengambil kesempatan daripada molekul yang dihasilkan semasa peringkat sebelumnya (tenaga kimia) untuk mensintesis bahan-bahan bahan organik melalui litar tindak balas kimia yang sangat kompleks yang dikenali sebagai Kitaran Calvin-Benson. Semasa kitaran ini, dan melalui campur tangan enzim yang berbeza, sebelum ini membentuk ATP dan NADPH, glukosa disintesis daripada karbon dioksida yang diambil oleh tumbuhan dari atmosfera. Penggabungan karbon dioksida dalam sebatian organik dikenali sebagai penetapan karbon.
Kepentingan fotosintesis
Fotosintesis adalah proses penting dan pusat dalam biosfera untuk pelbagai sebab. Yang pertama dan paling jelas ialah ia menghasilkan oksigen (O2), gas penting untuk pernafasan di dalam air dan di dalam air. udara. Tanpa tumbuhan, kebanyakan hidupan (termasuk manusia) mereka tidak dapat bertahan.
Sebaliknya, dengan menyerapnya dari persekitaran sekeliling, tumbuhan membetulkan karbon dioksida (CO2), mengubahnya menjadi bahan organik. Gas ini, yang kita hembus apabila kita bernafas, berpotensi toksik jika ia tidak disimpan dalam had tertentu.
Kerana tumbuhan menggunakan karbon dioksida untuk membuat sendiri makanan, penurunan dalam hidupan tumbuhan di planet ini memberi kesan kepada peningkatan gas ini di atmosfera, di mana ia berfungsi sebagai agen pemanasan global. Sebagai contoh, CO2 bertindak sebagai gas daripada kesan rumah hijau, mencegah lebihan haba yang mencapai Bumi terpancar keluar dari atmosfera. Dianggarkan setiap tahun organisma fotosintetik tetap sebagai bahan organik sekitar 100,000 juta tan karbon.