Fotosüntees - anorgaanilise aine muutumine orgaaniliseks (0)

Fotosüntees on looduses ainulaadne protsess, mille käigus taimed muudavad oma elukeskkonna anorgaanilise aine orgaaniliseks. Selleks läheb neil vaja päikese valgusenergiat . Fotosüntees toimub klorofülli sisaldavates rohelistes rakkudes, mis asuvad peamiselt lehtedes. Need rakud on kui väiksed elusad vabrikud.
Fotosüntees kujutab endast tervet rida keemilisi reaktsioone, mis muudavad anorgaanilise süsiniku ja vee orgaaniliseks aineks - süsivesikuteks. Kõigi nende reaktsioonide toimumiseks on vaja energiat. Fotosünteesis kasutatakse energiaallikana päikesevalgust.
Ainult teatud ained suudavad siduda päikeseenergiat. Neid erilisi aineid nimetatakse fotosünteetilisteks pigmentideks ja klorofüll on nendest kõige sagedamini esinev ning kõige paremini tuntud. Just klorofüll annab taimedele rohelise värvuse. Fotosünteetilised pigmendid asuvad kloroplastiks kutsutavas erilises kapslis, mis on olemas ainult taimerakkudes.
Peale orgaanilise aine toodavad taimed fotosünteesi käigus ka hapnikku, mis vabaneb atmosfääri. Kui poleks olemas fotosünteesivõimelisi olendeid, siis õhk arvatavasti ei sisaldaks hapnikku ega oleks olemas enamikku elusorganisme, nende hulgas ka meid endid.
Mis on fotosünteesi põhieesmärk?Fotosünteesi põhieesmärgiks on toota orgaanilist ainet (glükoosi) Kust saavad kloroplastideta taimerakud energiat? Taimerakus toodetakse energiat roheliste kloroplastide abil. õnedes taimerakkudes leidub kloroplastidega sarnaseid rakustruktuure - kromoplaste. Need sisaldavad punast ja kollast värvainet, mis on nähtav õite kroonlehtedel ja viljades. Fotosünteesi lähteained ja lõpp-produktid. 6CO2+12H2O=C6H12O6(glükoos)+6O2+ 6H2O
TINGIMUSED: valgus, vesi, õhk ja muld .
valgusstaadium: fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Fotosüsteem II – kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks e fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda.
2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4e. Fotosüsteem I – ei osale vee fotooksüdatsioonis, põhiülesanne NADPH2 moodustamine. Süsteemis valgusenergia toimel ergastunud elektronid liiguvad NADP molekulidele, mis seejärel seovad ümbritsevast keskkonnast H+-ioone: NADP + 2e + 2 H+ NADPH2 . Moodustunud NADPH2 on H allikaks fotosünteesi pimedusstaadiumis toimuva sahhariidi sünteesil. Valgusstaadiumi reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH2 molekulid, mis on vajalikud pimedusstaadiumi reaktsioonide toimumiseks. pimedusstaadium : toimuvad kloroplasti lamellidest väljaspool ( stroomas ). Sahhariidide sünteesiks vajalik CO2 siseneb õhulõhede kaudu taime ja difundeerub kloroplastidesse. Calvini tsükkel – fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonid (Melvin Calvin , avastaja). Seal kasut. valgusstaadiumis salvestatud ATP energiat ja NADPH2 molekule. Pimedusstaadiumi lõpptulemus – kolmesüsinikulised suhkru molekulid -> ühinevad omavahel, tekib glükoos. 6CO2 + 12 NADPH2 -> C6H12O6 + 6 H2O + 12 NADP (18 ATP -> 18 ADP + 18 Pi) Calvini tsükli käigus tekkinud NADP ja ADP on uuesti kasutatavad valgusstaadiumi reaktsioonides, glükoosi molekulid väljuvad kloroplastidest või moodustavad esmase säilitustärklise.
Fotosünteesi tähtsus:* Taime peamine varuaine on tärklis. Kõigis autotroofse taime osades pole kloroplaste (nt maa- alustes osades ja varre sisemuses), need saavad toitaineid taime nendest osadest, kus toimub fotosüntees.* Calvini tsükli reakts . vaheühenditest saab taimerakkudes alguse mitmete lipiidide ja aminohapete süntees.*Vee fotooksüdatsioonil vabaneva hapniku kasutavad ära mitokondrid . Heterotroofselt toituvad rakud saavad glükoosi oksüdatsiooniks vajaliku hapniku väliskeskkonnast. Seda kasutavad ka kloroplaste sisaldavad rakud – nt öösel.* Heterotroofid ei suuda valgusenergiat keem. energiaks muuta. Elutegevuseks vajaliku energia saavad nad toiduga omastatava org. aine oksüdatsioonil. Kui fotosüntees lakkaks, saaksid otsa ka org. aine varud, mida heterotroofid lagundavad. Heterotroofid ei saa taimede poolt moodustatud org. aineta.* Fotosüntees tagab süsinikuringe – CO2 sisalduva C taaskasutamine org. aine koostises saab võimalikuks Calvini reaktsioonide kaudu.*Õhuhapniku olemasolu on seotud vee fotooksüdatsiooniga, mis toimub fotosünteesi valgusstaadiumis. Selle pidurdumise/lakkamise korral saaks hapnik atmosfäärist otsa. *Fotosüntees tagab valgusenergia salvestamise kõigi organismide poolt kasutatavaks keem. energiaks.*Tagab süsiniku ja hapniku jt keem. elementide ringe . * Atmosfääris esinev hapnik on Maad ümbritseva osoonikihi püsimise aluseks (kaitseb kosmilise ja ultraviolettkiirguse eest). Osoonikihi õhenemise/hävimise korral enamik organisme hukkuks, sest kosmosest lähtuv kiirgus muudab valkude ja nukleiinhapete struktuuri ja selle tulemusena ei saa need enam täita neile iseloomulikke funktsioone.