Fotosyntéza
Fotosyntéza je proces, při kterém rostliny a další organismy vytvářejí potravu. Jedná se o endotermní (přijímá teplo) chemický proces, který využívá sluneční světlo k přeměně oxidu uhličitého na cukry, které buňka může využít jako energii. Kromě rostlin ji k získávání potravy využívá mnoho druhů řas, protist a bakterií. Fotosyntéza je pro život na Zemi velmi důležitá. Výjimkou jsou některé organismy, které získávají energii přímo z chemických reakcí; tyto organismy se nazývají chemoautotrofy.
Fotosyntéza může probíhat různými způsoby, ale některé její části jsou společné.
6 CO2(g) + 6 H2O + fotony → C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
oxid uhličitý + voda + světelná energie → glukóza + kyslík
Oxid uhličitý se do listu dostává přes žaludky difuzí z atmosféry.
Voda je z půdy absorbována buňkami kořenových vlásků, které mají zvětšený povrch a mohou tak lépe přijímat vodu.
Fotosyntéza probíhá v chloroplastech (nacházejících se v buňkách listů), které obsahují chlorofyl, zelené barvivo, jež pohlcuje světelnou energii. V listech mají palisádové buňky mnoho chloroplastů, které zachycují více světla. Rostlina tak může provádět více fotosyntézy.
Kyslík je odpadním produktem: je použit k dýchání nebo difunduje zpět z listu přes žaludky.
Glukóza se používá k dýchání (k uvolňování energie v buňkách). Je uložena ve formě škrobu (který se ve tmě přeměňuje zpět na glukózu pro dýchání). Glukóza může být také přeměněna na jiné sloučeniny pro růst a rozmnožování, např. celulózu, nektar, fruktózu, aminokyseliny a tuky.
Energie ze slunečního světla, voda absorbovaná kořeny a oxid uhličitý z atmosféry vytvářejí fotosyntézou glukózu a kyslík.
Reakce
Fotosyntéza má dvě hlavní skupiny reakcí. Reakce závislé na světle, které ke své práci potřebují světlo, a reakce nezávislé na světle, které ke své práci světlo nepotřebují.
Reakce závislá na světle
Světelná energie ze slunce se využívá k rozdělení molekul vody (fotolýza). Sluneční světlo dopadá na chloroplasty v rostlině a způsobí, že enzym rozdělí vodu. Rozpadem vody vzniká kyslík, vodík a elektrony.
Vodík spolu s elektrony nabitými světlem přeměňuje NADP na NADPH, který se pak používá v reakcích nezávislých na světle. Kyslík difunduje z rostliny jako odpadní produkt fotosyntézy a ATP je syntetizován z ADP a anorganického fosfátu. To vše se odehrává v granulích chloroplastů.
Reakce nezávislá na světle
Během této reakce se vytvářejí cukry za použití oxidu uhličitého a produktů reakcí závislých na světle (ATP a NADPH) a různých dalších chemických látek, které se v rostlině nacházejí v Calvinově cyklu. Proto reakce nezávislá na světle nemůže probíhat bez reakce závislé na světle. Oxid uhličitý difunduje do rostliny a spolu s chemickými látkami v chloroplastu, ATP a NADPH se vytváří glukóza, která se nakonec translokací přenáší po rostlině.
Schéma chloroplastu
Raný vývoj
První fotosyntetizující organismy se pravděpodobně vyvinuly na počátku historie života. Jako zdroj elektronů mohly využívat spíše redukční činidla, jako je vodík nebo sirovodík, než vodu. Sinice se objevily později a přebytek kyslíku, který produkovaly, přispěl ke kyslíkové katastrofě. To umožnilo evoluci složitého života.
Účinnost
Průměrná rychlost zachycování energie fotosyntézou je dnes celosvětově přibližně 130 terawattů, což je asi šestkrát více než současná spotřeba lidské civilizace. Fotosyntetizující organismy také ročně přemění přibližně 100-115 tisíc milionů tun uhlíku na biomasu.
Související stránky
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to fotosyntéza?
Odpověď: Fotosyntéza je proces, který rostliny a některé mikroorganismy používají k přeměně oxidu uhličitého na cukry pomocí slunečního světla. Přeměňuje světelnou energii na energii chemickou.
Otázka: Jaké jsou produkty fotosyntézy?
Odpověď: Produkty fotosyntézy jsou sacharidy, které buňky využívají jako energii a ke stavbě dalších molekul.
Otázka: Jak fotosyntéza ovlivňuje život na Zemi?
Odpověď: Fotosyntéza je pro život na Zemi životně důležitá, protože díky ní se do atmosféry dostal volný kyslík. Bez ní by na Zemi nebyl žádný život.
Otázka: Kdo využívá fotosyntézu?
Odpověď: Fotosyntézu využívají zelené rostliny, řasy, protisty a některé bakterie. Některé organismy, které získávají energii z chemických reakcí, se nazývají chemoautotrofy a fotosyntézu nepoužívají.
Otázka: Je fotosyntéza exotermická nebo endotermická reakce?
Odpověď: Fotosyntéza je endotermní reakce, což znamená, že při ní dochází k příjmu tepla.
Otázka: Na jaký druh energie se při fotosyntéze přeměňuje světlo?
Odpověď: Fotosyntéza přeměňuje světelnou energii na energii chemickou.
