Hvordan Fotosyntese Works

Solar-Powered Manufacturing

Fotosyntesen er en biologisk prosess som brukes av grønne planter, alger og noen bakterier å omdanne karbondioksid og vann til enkle sukkerarter som bruker energi fra solen. Dannelsen av disse sukker er nødvendig for å danne andre organiske molekyler som er viktig for liv (karbohydrater, lipider, nukleinsyrer og proteiner).

Fotosyntesen skjer i to faser: en lysavhengig fase og en lett uavhengig fase. Under lysavhengig fase, blir energi fra sollys omdannet til kjemisk energi og to energirike molekyler, ATP og NADPH, blir produsert. Under lys-uavhengig fase, er ATP og NADPH som brukes for å fremstille seks-karbon-sukker glukose.

The Light-Dependent Stage

Fotosyntesen begynner når sollyset absorberes av store organeller kalt kloroplaster. Disse skiveformede strukturer er delt i to hovedrommene. Lys-avhengige reaksjoner oppstår inne i en kupé kalt thylakoid, flatet sac-lignende membraner arrangert i stabler kalt grana. Lys-uavhengige reaksjoner finner sted i det andre kammer som kalles stroma. Grønne pigmenter i thylakoid membran (som gir etterlater sine grønn farge) kalles klorofyll er de viktigste lysabsorberende pigmenter. Andre lysabsorberende pigmenter kalt karotenoider felle ekstra lys energi og er ansvarlig for de gule, oransje og røde blad farger avslørt i løpet av høsten.

Photosystem II: Lys energi absorberes av klorofyll brukes til å splitte et molekyl vann. Når dette skjer, blir oksygen og protoner (hydrogenioner) løslatt og en aktivert elektron initierer en rekke reaksjoner som kalles elektrontransportkjeden.

Elektroner beveger seg gjennom denne kjeden opphisse molekyler (kalt elektronbærer) i thylakoid membranen til å pumpe protoner inn i thylakoid plass. Elektron akseptor molekyler deretter overføre elektroner gjennom en annen serie av elektronbærere til Photosystem I.

Elektronbærere shuttle elektronene til en endelig elektronakseptor kalt ferrodoxin, som i sin tur overfører elektroner til den elektronbærer NADP, form i energirende molekyl NADPH i stroma. I tillegg, under kjemiosmose, protoner som har akkumulert i thylakoid plass skape en konsentrasjonsgradient. Når denne høye konsentrasjon av protoner diffundere ut av den thylakoid plass gjennom enzymer som kalles ATP syntetase, ATP blir dannet i stroma. Selv om NADPH og ATP tilveiebringe store mengder energi, de er ikke stabile nok til å lagre energi i lange perioder av gangen.
Energien i stedet lagres i organiske molekyler som produseres i løpet av den lys-uavhengige trinn i en prosess som kalles Calvin syklus.

The Light-Independent Stage

Calvin syklus starter når seks karbondioksid molekyler kombinere med seks 5-karbonforbindelser for å danne 12 3-karbon molekyler som kalles 3-phosphoglycerate. Det første trinnet kalles bundet karbon.

I det andre trinnet, gir NADPH hydrogenioner og elektroner som er nødvendige for å overføre fosfatgrupper fra ATP til 3-fosfoglycerat. De 12 høyenergetiske molekyler som dannes kalles glyseraldehyd 3-fosfat.

I det tredje trinn, to glyseraldehyd 3-fosfat-molekyler forlater syklusen som skal anvendes for å danne glukose og andre organiske forbindelser.

I det siste trinnet, blir de gjenværende 10 glyseraldehyd 3-fosfat-molekyler omdannes til seks 5-karbon molekyler av enzymet RUBISCO. De fem-karbon molekyler, kalt ribulose 1, 5-bisphosphates, kombinert med nye karbondioksid molekyler for å fortsette syklusen.