Väčšina života na Zemi závisí od fotosyntézy . Tento proces vykonávajú rastliny, riasy a niektoré druhy baktérií, ktoré zachytávajú energiu zo slnečného žiarenia na výrobu kyslíka (O2 ) a chemickej energie uloženej v glukóze (cukor). Bylinožravce potom túto energiu získavajú jedením rastlín a mäsožravce požieraním bylinožravcov.
Proces
Počas fotosyntézy rastliny prijímajú oxid uhličitý (CO2 ) a vodu (H2O) zo vzduchu a pôdy. V rastlinnej bunke sa voda oxiduje, čo znamená, že stráca elektróny, zatiaľ čo oxid uhličitý sa znižuje, čo znamená, že získava elektróny. To premieňa vodu na kyslík a oxid uhličitý na glukózu. Rastlina potom uvoľňuje kyslík späť do vzduchu a uchováva energiu v molekulách glukózy.
Vo vnútri rastlinnej bunky sú malé organely nazývané chloroplasty, ktoré uchovávajú energiu slnečného žiarenia. V tylakoidných membránach chloroplastu je svetlo absorbujúci pigment nazývaný chlorofyl, ktorý je zodpovedný za zelenú farbu rastliny. Počas fotosyntézy chlorofyl absorbuje energiu z vĺn modrého a červeného svetla a odráža vlny zeleného svetla, vďaka čomu rastlina vyzerá ako zelená.
Reakcie závislé na svetle verzus reakcie nezávislé na svetle
Aj keď za procesom fotosyntézy existuje veľa krokov, možno ho rozdeliť do dvoch hlavných etáp: reakcie závislé na svetle a reakcie nezávislé na svetle. Reakcia závislá od svetla prebieha v tylakoidnej membráne a vyžaduje stály prúd slnečného svetla, preto sa nazýva reakcia závislá od svetla. Chlorofyl absorbuje energiu zo svetelných vĺn, ktorá sa premieňa na chemickú energiu vo forme molekúl ATP a NADPH . Štádium nezávislé na svetle, tiež známe ako Calvinov cyklus , prebieha v stróme , priestore medzi tylakoidnými membránami a chloroplastovými membránami, a nevyžaduje svetlo, preto sa nazýva svetlo-nezávislá reakcia. Počas tejto fázy sa energia z molekúl ATP a NADPH používa na zostavenie molekúl sacharidov, ako je glukóza, z oxidu uhličitého.
C3 a C4 fotosyntéza
Nie všetky formy fotosyntézy sú však stvorené rovnako. Existujú rôzne typy fotosyntézy, pre nás je teraz dôležitá C3-fotosyntéza a C4-fotosyntéza. Fotosyntézu C3 využíva väčšina rastlín. Zahŕňa produkciu trojuhlíkovej zlúčeniny nazývanej kyselina 3-fosfoglycerová počas Calvinovho cyklu, z ktorej sa stáva glukóza. Na druhej strane fotosyntéza C4 vytvára medziprodukt so štyrmi uhlíkmi, ktorý sa počas Calvinovho cyklu rozdelí na oxid uhličitý a zlúčeninu s tromi uhlíkmi. Výhodou fotosyntézy C4 je, že produkciou vyšších úrovní uhlíka umožňuje rastlinám prosperovať v prostrediach bez veľkého množstva svetla alebo vody.
