Какви са продуктите на фотосинтезата?

Фотосинтезата е биологичен процес, който включва набор от химични реакции в растенията, чрез които те улавят слънчевата енергия и я превръщат в химическа енергия, в захари, които след това захранват други биологични процеси, които са от съществено значение за живота. Слънчевата енергия се улавя в реакция, която по същество комбинира въглероден диоксид (CO ₂ ) и вода (H ₂ O) за получаване на глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) и кислород (O ₂ ). Схематично реакцията може да се обобщи като: въглероден диоксид + вода + слънчева светлина, произвежда глюкоза + кислород. Основното уравнение на фотосинтезата е следното.

6 CO ₂ + 6 H ₂ O + слънчева енергия → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂

В растението въглеродният диоксид навлиза от въздуха чрез дифузия през устицата на листата. Водата се включва от почвата през корените и се транспортира до листата през ксилемата, издигайки се по капилярен път. Слънчевата енергия се абсорбира от хлорофила в листата. Реакциите на фотосинтеза протичат в хлоропластите на растенията. При фотосинтезиращите бактерии процесът на фотосинтеза протича там, където хлорофилът или сроден пигмент се намира в плазмената мембрана. Кислородът, произведен от фотосинтезата, се отделя във въздуха през устицата.

Растенията всъщност използват много малко глюкоза. Молекулите на глюкозата се комбинират чрез дехидратиращ синтез, за ​​да образуват целулоза, която се използва от растението като структурен материал. Синтезът на дехидратация също се използва за превръщане на глюкозата в малко нишесте, съединения, които растенията използват за съхраняване на енергия.

междинни продукти на фотосинтезата

Основната формулировка на химическото уравнение на фотосинтезата обобщава серия от химични процеси и реакции. Тези реакции протичат в два типа процеси; реакции, които изискват слънчева светлина и реакции, които могат да възникнат на тъмно, не зависят от входящата светлинна енергия и се контролират от ензими.

Реакциите, които абсорбират слънчевата светлина, използват тази енергия, за да задвижат преноса на електрони в химични реакции; те са ендоергични реакции и източникът на енергия е слънчевата светлина. Повечето фотосинтезиращи организми улавят видимата светлина, въпреки че има някои, които използват инфрачервена светлина. Продуктите от тези реакции са аденозин трифосфат (ATP; C ₁₀ H ₁₆ N ₅ O ₁₃ P ₃ ) и никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP; C ₂₁ H ₂₉ N ₇ O ₁₇ P ₃). В растителните клетки зависимите от слънчевата светлина реакции протичат в тилакоидната мембрана на хлоропласта. Общата формулировка на зависимите от светлина фотосинтетични реакции е

2 H ₂ O + 2 NADP ⁺   + 3 ADP + 3 P + светлина → 2 NADPH + 2 H ⁺  + 3 ATP + O ₂

където ADP е аденозин дифосфат; C10H15N5O10P2 _{. _} _ _{_} _ _{_} _ _{_} _ _ Тези реакции основно улавят слънчевата енергия за превръщането на ADP в ATP.

При химични реакции без участието на слънчева светлина АТФ и НАДФН намаляват въглеродния диоксид, който се трансформира в глюкоза. При растенията, водораслите и цианобактериите тези реакции се наричат ​​цикъл на Калвин. Бактериите могат да използват различни реакции, включително обратния цикъл на Кребс. Общата формулировка на независещите от светлина фотосинтетични реакции в растенията (цикъл на Калвин) е

3 CO ₂   + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H ⁺   → C ₃ H ₆ O ₃ + 9 ADP + 9 P + 6 NADP ⁺  + 3 H ₂ O

По този начин въглеродът във въглеродния диоксид се превръща във въглехидрати чрез цикъла на Калвин.

Фактори, които влияят на фотосинтезата

Както при всяка химическа реакция, наличието на реагенти определя броя на продуктите, които могат да се образуват. Ограничаването на наличието на въглероден диоксид или вода забавя производството на глюкоза и кислород. Освен това скоростта на реакциите се влияе от температурата и наличието на минерали, които може да са необходими в междинните реакции, като източници на фосфор (P) и азот (N).

Общото здраве на растението или на всеки друг фотосинтетичен организъм също играе основна роля в процесите на фотосинтеза. Скоростта на метаболитните реакции се определя отчасти от зрелостта на организма и също така влияе дали той цъфти или дава плод.

Източници

• Bidlack, JE; Стърн, KR; Янски, С. (2003). Въведение в биологията на растенията  . Ню Йорк: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-290941-8.
• Blankenship, R.E. (2014). Молекулярни механизми на фотосинтезата  (2-ро издание). Джон Уайли и синове. ISBN 978-1-4051-8975-0.
• Reece JB и др. (2013). Биология на Кембъл  . Бенджамин Къмингс. ISBN 978-0-321-77565-8.