Hvad er den proces, hvorved planter omdanner kuldioxid til energirige forbindelser?

Fotosyntese er den proces, hvorved planter omdanner kuldioxid til energirige forbindelser som glucose, og frigiver ilt som et biprodukt. Denne proces finder sted i kloroplaster, specialiserede organeller, der findes i planteceller. Her er en trin-for-trin forklaring af fotosyntese:

1. Lysabsorption :Kloroplaster indeholder et grønt pigment kaldet klorofyl. Når sollys rammer klorofylmolekyler, absorberes lysenergien, hvilket ophidser elektronerne i dem.

2. Lysafhængige reaktioner :Disse reaktioner finder sted i kloroplasternes thylakoidmembraner og drives af den absorberede lysenergi.

- Fotosystem II :De exciterede elektroner føres langs en elektrontransportkæde og genererer ATP (adenosintriphosphat) molekyler og NADPH (nicotinamid adenindinukleotidphosphat), som er energibærermolekyler.

- Fotosystem I :Yderligere lysenergi fanges, og elektronerne fra Fotosystem II tilføres yderligere energi. Denne energi pumper hydrogenioner (H+) hen over thylakoidmembranen og skaber en gradient.

3. Calvin-cyklus (lysuafhængige reaktioner) :Dette sæt af reaktioner forekommer i stroma af kloroplaster. Det kræver ikke direkte lysenergi, men bruger ATP og NADPH produceret under de lysafhængige reaktioner.

- Kulstoffiksering :Kuldioxid (CO2) fra atmosfæren diffunderer ind i kloroplasten og fanges af et molekyle kaldet ribulose 1,5-bisphosphat (RuBP). Denne reaktion lettes af et enzym kaldet ribulose-1,5-bisphosphatcarboxylase/oxygenase (Rubisco). Den resulterende 6-carbonforbindelse er ustabil og spaltes i to molekyler af 3-phosphoglycerat (3-PGA).

- Reduktion :ATP og NADPH produceret under de lysafhængige reaktioner bruges til at omdanne 3-PGA-molekyler til glyceraldehyd-3-phosphat (G3P). Nogle G3P-molekyler forlader Calvin-cyklussen for at blive brugt i syntesen af ​​andre organiske forbindelser som glucose, aminosyrer og lipider.

- Regenerering af RuBP :De fleste G3P-molekyler bruges til at regenerere RuBP og derved opretholde cyklussen. Denne regenerering kræver ATP.

ATP og NADPH produceret i de lysafhængige reaktioner giver den energi og den reducerende kraft, der er nødvendig for, at Calvin-cyklussen kan omdanne kuldioxid til sukker (G3P) og til sidst til andre energirige forbindelser.