Fotosynteza

Fotosynteza stanowi najważniejszy anaboliczny proces biologiczny obejmujący przemianę energii słonecznej na energię wiązań chemicznych, niezbędną do życia. To właśnie w wyniku fotosyntezy powstaje tlen, dzięki któremu istnieje życie.

Gdzie zachodzi fotosynteza?

Fotosynteza zachodzi we wszystkich organizmach zdolnych do przeprowadzenia tego procesu, czyli posiadających błonę fotosyntetyczną. U eukariontów podstawą zajścia procesu jest obecność chloroplastów, to właśnie tam przebiega fotosynteza. Chloroplast otoczony jest tak zwaną otoczką, a wewnątrz zawiera skomplikowany układ wspomnianych wcześniej błon fotosyntetycznych. Liczne chloroplasty znajdują się na liściach, łodygach, a nawet niektórych korzeniach roślin. Posiadają je również glony. Z kolei u prokariontów fotosynteza zachodzi w ciałach chromatoforowych.

Proces można podzielić na 2 fazy:

• zależną od światła – przebiegająca w systemie błon tylakoidów;
• niezależną od światła – przebiegającą w macierzy, stromie chloroplastu. Jest to tak zwany cykl Calvina-Bensona, a do jego przebiegu konieczna jest obecność enzymów metabolizmu węgla.

Przebieg fotosyntezy

Fotosyntezę dzieli się na 4 etapy:

• I – absorpcja światła i dostarczenie energii rozpoczynającej proces do centrum aktywnego fotoukładów;
• II – pierwotny transport elektronów w centrach reakcji;
• III – ustabilizowanie potencjału układu poprzez procesy drugorzędowe, takie jak np. transport protonów w poprzek błony fotosyntetycznej;
• IV – synteza i eksport stabilnego produktu.

3 pierwsze fazy zostały określone fazą świetlną, z kolei ostatnia – fazą niezależną od światła. Jednak w rzeczywistości obydwie fazy przebiegają równocześnie i regulowane są przez światło.

Fotosynteza polega na pobraniu z otoczenia prostych substancji, a następnie przekształceniu ich w bardziej złożone substancje, głównie cukry. Podstawowym produktem fotosyntezy jest glukoza, która następnie wykorzystywana jest do dalszych procesów zachodzących w komórkach. Do zainicjowania mechanizmów takiej przemiany niezbędne jest światło słoneczne.

Aby fotosynteza mogła przebiec, niezbędne są:

• światło słoneczne – choć proces może zajść także przy świetle elektrycznym;
• dwutlenek węgla – jego przenikanie do rośliny regulują aparaty szparkowe. Rośliny wodne pobierają dwutlenek węgla pod postacią jonów wodorowęglanowych obecnych w wodzie, zaś rośliny lądowe – w postaci gazowej;
• woda – stanowi podstawowe środowisko reakcji i stanowi jej substrat. Obecność wody powoduje lepszą wymianę gazową między rośliną, a środowiskiem zewnętrznym, gdyż powoduje otwieranie się aparatów szparkowych;
• temperatura – w chłodne dni fotosynteza jest wolniejsza, natomiast w ciepłe dni przebiega szybciej. Optymalna temperatura dla większości roślin wynosi 20-30 stopni Celsjusza. Powyżej tych wartości tempo procesu ponownie maleje;
• sole mineralne – niezbędne są jony magnezowe i manganowe.

Głównymi substratami procesu jest dwutlenek węgla i woda. Produktem ubocznym zachodzących reakcji jest najważniejszy pierwiastek niezbędny do życia, czyli tlen. Warto jednak wiedzieć, że istnieje fotosynteza przebiegająca bez uwolnienia tlenu, np. u bakterii zielonych i purpurowych.

Barwniki fotosyntetyczne

Funkcją barwników fotosyntetycznych jest pochłanianie światła, dzięki któremu możliwa jest inicjacja procesu. Miejscem lokalizacji tych barwników są tylakoidy. Wśród barwników fotosyntetycznych najpopularniejszy jest chlorofil oraz karotenoidy.

Chlorofil stanowi zielony barwnik obecny praktycznie u wszystkich eukariontów zdolnych do fotosyntezy. Wyróżnia się postać A i B tego barwnika, przy czym obie różnią się między sobą przede wszystkim budową. Z kolei karotenoidy do grupa żółtych, pomarańczowych i czerwonych barwników, które pełnią szereg dodatkowych funkcji. Między innymi zmiatają wolne rodniki tlenowe i zapewniają płynność oraz utrzymują strukturę błon fotosyntetycznych.

Wśród mniej znanych barwników pomocniczych znajdują się niebieska fikocyjanina oraz czerwona fikoerytryna.

Bibliografia

1. Dubert F., Kozik R., Krawczyk S., Kula A., Marko-Worłowska M., Zamachowski W., Biologia na czasie 2, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 2018.
2. Gieczewska K., Napędzanie światłem – od fotosyntezy do fotoogniwa, Problemy Nauk Biologicznych, 3/2015.

Chlorella w tabletkach z rozerwaną ścianą komórkową
Chlorella posiada właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i przeciwgrzybiczne nie wpływając przy tym na florę fizjologiczną. Bardzo dokładnie usuwa toksyny z organizmu ...
Zobacz tutaj ...