Fotosintēze

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Lapa ir augu orgāns, kura uzbūve vislabāk atbilst efektīvai fotosintēzes norisei

Fotosintēze (no grieķu: φώτο- — 'gaisma' un σύνθεσις — 'aizstāšana') ir organisku vielu sintēzes process no neorganiskiem savienojumiem (oglekļa dioksīda un ūdens), izmantojot gaismas enerģiju. Kā blakusprodukts izdalās skābeklis. Fotosintēze notiek fotoautotrofajos organismosaugos, aļģēs un fotosintēzējošās baktērijās. Augi fotosintēzei izmanto mazāk kā 2% Zemi sasniegušās saules enerģijas.[1] Fotosintēzes procesā ik gadu uz Zemes rodas apmēram 150 miljardu tonnu organisko vielu un 150 miljardu tonnu skābekļa, ka arī augi uzņem apmēram 200 miljardu tonnu oglekļa dioksīda.

Pētīšanas vēsture[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Fotosintēzes summāro vienādojumu 1800. gadu sakumā sastādīja N. Sosīrs:

  • Oglekļa dioksīds + ūdens + zaļie augi/gaisma → organiskā viela + skābeklis

Šo vienādojumu lieto arī mūsdienās, pieliekot klāt indeksus:

  • 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

1893. gadā Č. Barness nosauc procesu par fotosintēzi. 1930. gadā Stenfordas Universitātes profesors Kornēlijs Bernards van Nīls pierāda, ka fotosintēzē skābeklis izdalās no ūdens, nevis oglekļa dioksīda, kā tika uzskatīts iepriekš. To viņš paveic eksperimentos, kuros augus apstrādā ar oglekļa dioksīdu, kurš satur skābekļa izotopu (18O), kas pēc tam netiek konstatēts fotosintēzē izdalījušamies skābeklī.[1]

Norise[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Lokalizācija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Hloroplasti lapas šūnās

Fotosintēzes process notiek hloroplastosplastīdās, kas satur pigmentus. Hloroplasti atrodas lapu mezofila šūnās, kas veido zedeņu un čaugano parenhīmu, un arī citās augu daļās (vasā, ziedos, augļos). Sukulentiem fotosintēze notiek vasā.

Fotoķīmiskajās reakcijās piedalās hlorofila aktīvas molekulas, kuras saņem arī karotinoīdu un citu pigmentu saistīto enerģiju. Fotosintēzes pigmenti izveido kompleksus — fotosistēmas. Pirmā fotosistēma ir izvietota lamellās, otrā — tilakoīdu granās. Fotosistēmu I un II reakcijas centros esošajām hlorofila a molekulām ir atšķirīgi absorbcijas maksimumi (fotosistēmai I — 700 nm, fotosistēmai II — 650 nm).

Fotosintēzes posmi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pirmais posms[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Izdala divus fotosintēzes posmus — gaismas un tumsas reakcijās. Fotosintēzes pirmais posms ir gaismas atkarīgās reakcijas, kas norisinās granu tilakoīdos. Pirmajā posmā notiek gaismas kvantu saistīšana, hlorofila molekulas aktivācija, enerģijas nodošana citām fotosistēmas molekulām, hlorofila molekulas reģenerācija. Fotoķīmisko reakciju laikā notiek elektronu pārnese fotosintētiskajā elektrontransportu ķēdē, kuru rezultātā no ADF un fosfora sintezējas ATF. Šos aktivētos elektronus uztver arī NADP+, kas iegūst savu reducēto formu NADPH.[1]

Otrais posms[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Fotosintēzes otrais posms - gaismas neatkarīgās jeb tumsas reakcijas. Otrais posms norisinās hloroplastu centrālajā daļā — stromā — bez obligātas gaismas klātbūtnes un ietver bioķīmiskas organisko vielu sintēzes reakcijas. Šajās reakcijās patērē gaismās atkarīgā posma laikā uzkrāto enerģiju. Šo reakciju starpā ir Kelvina cikls, cukuru un cietes veidošana no gaisa oglekļa dioksīda.

Ierobežojošie faktori[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • vides temperatūra,
  • skābekļa un oglekļa dioksīda koncentrācijas vidē,
  • gaismas intensitāte un kvalitāte,
  • minerālelementu nodrošinājums,
  • ūdens nodrošinājums,
  • augu ģenētiskas īpatnības,
  • augu bioloģiskas īpatnības (to skaitā lapu uzbūve, pigmentu saturs tajās, fermentu darbības īpatnības u.c.)

Nozīme[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • uztur nemainīgu atmosfēras sastāvu,
  • iesaista ķīmiskos elementus vielu riņķojumā,
  • veido ap Zemi ozona slāni, kurš pasargā dzīvos organismus no īsviļņu ultravioleto staru iedarbības.

Atsauces[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. 1,0 1,1 1,2 Silvija S. Madera (2001). Bioloģija 1. daļa. Zvaigzne ABC. 115—116. lpp. ISBN 9789984174747.
  • Campbell N., Reece J. 2005. Biology, 7th edition. San Francisco: Benjamin Cummings
  • Gest H. 2002. History of the word photosynthesis and evolution of its definition. Photosynthesis Research, 73:7—10
  • Hall D.O., Rao K.K. 1999. Photosynthesis, 6th edition. Cambridge: Cambridge University Press
  • Mohr H., Schopfer P. 1995. Plant Physiology transl. by Gudrun and David W. Lawlor. Berlin: Springer