Ποια είναι τα προϊόντα της φωτοσύνθεσης;

Η φωτοσύνθεση είναι το όνομα που δίνεται στο σύνολο των χημικών αντιδράσεων που εκτελούνται από τα φυτά για τη μετατροπή της ενέργειας από τον ήλιο σε χημική ενέργεια με τη μορφή ζάχαρης. Συγκεκριμένα, τα φυτά χρησιμοποιούν ενέργεια από το ηλιακό φως για να αντιδράσουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό για την παραγωγή ζάχαρης (γλυκόζη) και οξυγόνο. Εμφανίζονται πολλές αντιδράσεις, αλλά η συνολική χημική αντίδραση για τη φωτοσύνθεση είναι:

• 6 CO₂ + 6 Ω₂O + φως → C₆Η₁₂Ο₆ + 6 O₂
• Διοξείδιο του άνθρακα + νερό + φως αποδίδει γλυκόζη + οξυγόνο

Σε ένα φυτό, το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται μέσω των στοματικών φύλλων από διάχυση. Το νερό απορροφάται μέσω των ριζών και μεταφέρεται στα φύλλα μέσω του ξυλίου. Η ηλιακή ενέργεια απορροφάται από τη χλωροφύλλη στα φύλλα. Οι αντιδράσεις του φωτοσύνθεση εμφανίζονται στους χλωροπλάστες των φυτών. Στα φωτοσυνθετικά βακτήρια, η διαδικασία λαμβάνει χώρα όπου η χλωροφύλλη ή μια σχετική χρωστική είναι ενσωματωμένη στη μεμβράνη του πλάσματος. Το οξυγόνο και το νερό που παράγονται στη φωτοσύνθεση εξέρχονται μέσω των στομάτων.

Βασικές επιλογές

Στην πραγματικότητα, τα φυτά διατηρούν πολύ λίγη γλυκόζη για άμεση χρήση. Τα μόρια γλυκόζης συνδυάζονται με σύνθεση αφυδάτωσης για να σχηματίσουν κυτταρίνη, η οποία χρησιμοποιείται ως δομικό υλικό. Η σύνθεση αφυδάτωσης χρησιμοποιείται επίσης για τη μετατροπή της γλυκόζης σε άμυλο, την οποία τα φυτά χρησιμοποιούν για την αποθήκευση ενέργειας.

Η συνολική χημική ουσία εξίσωση είναι μια σύνοψη μιας σειράς χημικών αντιδράσεων. Αυτές οι αντιδράσεις εμφανίζονται σε δύο στάδια. Οι αντιδράσεις φωτός απαιτούν φως (όπως μπορείτε να φανταστείτε), ενώ οι σκοτεινές αντιδράσεις ελέγχονται από ένζυμα. Δεν απαιτούν σκοτάδι - απλά δεν εξαρτώνται από το φως.

Οι αντιδράσεις φωτός απορροφούν το φως και αξιοποιούν την ενέργεια στις μεταφορές ηλεκτρονίων ισχύος. Οι περισσότεροι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί συλλαμβάνουν ορατό φως, αν και υπάρχουν μερικοί που χρησιμοποιούν υπέρυθρο φως. Προϊόντα αυτών των αντιδράσεων είναι η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATPκαι μειωμένο φωσφορικό δινουκλεοτιδικό νικοτιναμίδιο αδενίνης (NADPH). Στα φυτικά κύτταρα, οι εξαρτώμενες από το φως αντιδράσεις εμφανίζονται στη μεμβράνη του χλωροπλάστη. Η συνολική αντίδραση για τις αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως είναι:

• 2 Η₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 σελ_Εγώ + φως → 2 NADPH + 2 H⁺ + 3 ATP + O₂

Στο σκοτεινό στάδιο, τα ATP και NADPH μειώνουν τελικά το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα μόρια. Το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα «στερεώνεται» σε μια βιολογικά χρησιμοποιήσιμη μορφή, γλυκόζη. Στα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια, οι σκοτεινές αντιδράσεις ονομάζονται κύκλοι Calvin. Τα βακτήρια μπορεί να χρησιμοποιούν διαφορετικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της αντίστροφης Κύκλος Krebs. Η συνολική αντίδραση για την ανεξάρτητη από το φως αντίδραση ενός φυτού (κύκλος Calvin) είναι:

• 3 CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH + 6 ώρες⁺ → Γ₃Η₆Ο₃-φωσφορικό + 9 ADP + 8 P_Εγώ + 6 NADP⁺ + 3 Ω₂Ο

Κατά τη διάρκεια της στερέωσης του άνθρακα, το προϊόν τριών-άνθρακα του κύκλου Calvin μετατρέπεται στο τελικό προϊόν υδατάνθρακα.

Όπως κάθε χημική αντίδραση, η διαθεσιμότητα των αντιδραστηρίων καθορίζει την ποσότητα των προϊόντων που μπορούν να παρασκευαστούν. Ο περιορισμός της διαθεσιμότητας διοξειδίου του άνθρακα ή νερού επιβραδύνει την παραγωγή γλυκόζης και οξυγόνου. Επίσης, ο ρυθμός των αντιδράσεων επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και τη διαθεσιμότητα των ορυκτών που μπορεί να απαιτούνται στις ενδιάμεσες αντιδράσεις.

Η συνολική υγεία του φυτού (ή άλλου φωτοσυνθετικού οργανισμού) παίζει επίσης ρόλο. Ο ρυθμός των μεταβολικών αντιδράσεων καθορίζεται εν μέρει από την ωριμότητα του οργανισμού και από το αν ανθίζει ή φέρει καρπούς.

Εάν ερωτηθείτε για τη φωτοσύνθεση σε μια δοκιμή, μπορεί να σας ζητηθεί να προσδιορίσετε τα προϊόντα της αντίδρασης. Αυτό είναι πολύ εύκολο, έτσι; Μια άλλη μορφή της ερώτησης είναι να ρωτήσω τι είναι δεν ένα προϊόν φωτοσύνθεσης. Δυστυχώς, αυτό δεν θα είναι μια ανοιχτή ερώτηση, την οποία θα μπορούσατε εύκολα να απαντήσετε με "σίδερο" ή "αυτοκίνητο" ή "δικό σας μαμά. "Συνήθως αυτή είναι μια ερώτηση πολλαπλής επιλογής, που απαριθμεί μόρια που είναι αντιδρώντα ή προϊόντα φωτοσύνθεση. Η απάντηση είναι οποιαδήποτε επιλογή εκτός από τη γλυκόζη ή το οξυγόνο. Η ερώτηση μπορεί επίσης να διατυπωθεί για να απαντήσει σε τι είναι δεν ένα προϊόν των αντιδράσεων φωτός ή των σκοτεινών αντιδράσεων. Επομένως, είναι καλή ιδέα να γνωρίζετε τα γενικά αντιδραστήρια και τα προϊόντα για τη γενική εξίσωση της φωτοσύνθεσης, τις αντιδράσεις φωτός και τις σκοτεινές αντιδράσεις.

• Bidlack, J.E.; Stern, Κ.Κ.; Jansky, Σ. (2003). Εισαγωγική Βιολογία Φυτών. Νέα Υόρκη: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-290941-8.
• Blankenship, R.E. (2014). Μοριακοί μηχανισμοί φωτοσύνθεσης (2η έκδοση). John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4051-8975-0.
• Reece J.B., et αϊ. (2013). Βιολογία Campbell. Μπέντζαμιν Κούμινγκς. ISBN 978-0-321-77565-8.