Kamēr cilvēki un dzīvnieki ēd augus un citus dzīvniekus kā pārtiku, augi var iegūt pārtiku, izmantojot gaismu un procesu, ko sauc par fotosintēzi. Fotosintēze ir process, kurā augi ražo pārtiku, izmantojot oglekļa dioksīdu, ūdeni un saules gaismu.
Kas ir fotosintēze?
Fotosintēze var būt liels vārds, taču to var iedalīt divos mazākos vārdos: "foto" un "sintēze". Foto nozīmē gaismu, bet sintēze nozīmē salikšanu. Lai gan process var būt sarežģīts, to var vienkārši uzrakstīt ar šādu vārda vienādojumu:
Kā notiek fotosintēze
Fotosintēze notiek augu lapās, kur šūnās dzīvo hloroplasti. Fotosintēzei ir divi posmi. Pirmajam posmam ir vajadzīga gaisma, bet otrajam nav. Lai izprastu fotosintēzes procesu, jums ir jāsaprot vairāk par hloroplastiem.
Hloroplasti
Tāpat kā cilvēki, arī augi sastāv no tūkstošiem šūnu. Atšķirībā no dzīvnieku šūnām augiem ir īpaša struktūra, ko sauc par hloroplastiem, kur notiek fotosintēze.
Hloroplasti ir sīki ovālas formas plankumi, kas atrodami augu šūnās. Dažreiz augu šūnās ir tikai daži hloroplasti, bet citi aizņem visu šūnas iekšpusi. Hloroplastiem ir daudz slāņu. Ārējais slānis ir gluds, savukārt hloroplasta iekšpusē ir vairākas svarīgas daļas.
Hloroplasta iekšpusē ir maisu kolekcija, kas ir pilna ar hlorofilu, ko sauc par tilakoīdiem, kas peld šķidrumā, ko sauc par stromu. Tylakoīdi izskatās kā pankūku kaudzes. Hlorofils piešķir augiem to zaļo krāsu un palīdz augiem absorbēt enerģiju no saules gaismas.
Pirmā stadija: viegli atkarīgas reakcijas
Pirmo fotosintēzes posmu sauc par gaismas atkarīgo reakciju stadiju. Šī stadija notiek hloroplastu tilakoīdos un var notikt tikai tad, kad ir pieejama saules gaisma.
- Saules gaisma iedarbojas uz hlorofilu hloroplastos un ierosina elektronus.
- Satrauktie elektroni atraujas no hlorofila.
- Tā kā viens elektrons tikko atstāja hlorofilu, tas ir jāaizstāj. Tilakoīdos ūdens molekula sadalās skābeklī (O2) un ūdeņraža jonā (H+).
- Pēc tam brīvajos elektronos notiek ķīmiska reakcija, lai izveidotu ATP un NADPH, kas abas ir enerģijas molekulas, kas nepieciešamas fotosintēzes otrajam posmam.
Otrais posms: Kalvina cikls
Otrais fotosintēzes posms, ko sauc par Kalvina ciklu, notiek hloroplastu stromā. Saules gaisma Kalvina ciklam nav nepieciešama. Oglekļa dioksīds un enerģija no ATP un NADPH rada glikozi. Glikoze ir vienkāršs cukurs, ko augi uzglabā kā enerģiju un ko var pārvērst citos komponentos, piemēram, cietē un celulozē, kas ir svarīgi šūnu struktūrai.
- Oglekļa dioksīds no gaisa tiek absorbēts caur caurumiem auga lapās.
- Oglekļa dioksīda molekula saistās ar vienkāršu cukuru, ko sauc par RuBP.
- Četru pakāpju ķīmiskajā reakcijā oglekļa dioksīds un RuBP molekula apvienojas ar ATP un NADPH no pirmā posma, lai izveidotu glikozes molekulu.
Šis video parāda procesu no sākuma līdz beigām:
Fotosintēze ir svarīga
Fotosintēze ir dzīvības pamats uz Zemes. Cilvēki nevar dzīvot bez skābekļa. Skābeklis, ko augi ražo fotosintēzes laikā, tiek izlaists gaisā, ko cilvēki elpo katru dienu. Ieelpojot skābekli, cilvēki izdala oglekļa dioksīdu. Augi fotosintēzes procesā izmanto oglekļa dioksīdu. Tādējādi augi ir atbildīgi par skābekļa un oglekļa dioksīda līmeņa līdzsvarošanu gaisā. Turklāt daži augi fotosintēzes laikā saražoto glikozi uzglabā augļos un saknēs. Daži no šiem augļiem un saknēm ir āboli, burkāni, zemenes un citi garšīgi ēdieni, ko cilvēki labprāt ēd.
