Fotosynteesi: Määritelmä, prosessi, tekijät, toiminnot, tulokset, reaktiot

Fotosynteesi on kasvien suorittama biokemiallinen prosessi elintarvike-aineiden, kuten hiilihydraattien, muodostumisessa.

Varsinkin kasveissa, jotka sisältävät lehtivihreitä aineita tai joita kutsutaan yleisesti klorofylliksi.

Kuten me kaikki tiedämme, kasvit ovat eräänlainen elävä olento. Toisin kuin muut elävät olennot, nämä kasvit voivat tuottaa omaa ruokaa tärkeän synteesin avulla.

Tämä reaktio tai fotosynteesin stimulointi voi tapahtua useista tekijöistä, mukaan lukien klorofylli ja auringonvalo.

Yhtenä elävien olentojen tyyppinä kasvit tai kasvit voivat todellakin täyttää muiden elävien olentojen vaatimukset ja ominaisuudet.

Nämä ominaisuudet tai olosuhteet, kuten hengitys, liikkuminen ja lisääntyminen.

Mutta on yksi asia, joka erottaa sen kasvien ja muiden elävien, kuten ihmisten ja eläinten, välillä.

Nimittäin kasvien kyky tehdä omaa ruokaa.

Kasvit ovat autotrofisia organismeja, jotka voivat valmistaa omaa ruokaansa fotosynteesin avulla.

Kuten yllä on kuvattu, fotosynteesi on kemiallinen reaktio, joka tapahtuu käyttämällä auringonvaloa kasvien tarvitseman ruoan tuottamiseen.

1. Fotosynteesi

Indonesian suuressa sanakirjassa tai KBBI: ssä fotosynteesi on auringonvalon energian käyttö Tämän tekevät vihreät kasvit tai bakteerit hiilidioksidin ja veden muuntamiseksi hiilihydraateiksi.

Sillä välin fotosynteesin yleinen määritelmä on prosessi, jossa kasvit tekevät omaa ruokaansa käyttämällä valoa tai auringonvaloa.

2. Fotosynteesin löytäminen

Fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit ja jotkut muut elävät organismit saavat energiaa lähteestä. Lähde on yleensä auringonvalo.

Vaikka tämä tärkeä prosessi on löydetty aikojen alusta lähtien, kaikki ovat täysin tietoisia sen olemassaolosta, ja se löydettiin vasta 1800-luvulla.

Useat eri tutkijat yli 200 vuoden ajan ovat osallistuneet tämän fotosynteesin luonnonilmiön löytöihin.

Tässä on joitain lukuja, jotka löysivät fotosynteesin prosessin, muun muassa:

Jan Baptista

Osittaisen fotosynteesin löysi tiedemies Jan Baptista van Helmont 1600-luvulla.

Hän oli belgialainen kemisti sekä fysiologi ja lääkäri.

Helmont on tehnyt viimeisten viiden vuoden aikana kokeita, joissa hän on kasvanut ruukuissa. Käyttämällä maata. Ja on myös sijoitettu valvottuun ympäristöön.

Pajupuut huolellisesti ja kastellaan 5 vuoden ajan.

Kokeilunsa lopussa Helmont päätteli, että puiden kasvu on seurausta vedestä saatujen ravinteiden tuloksesta.

Helmontin johtopäätös on tarkin, mutta hänen kokeensa osoittavat myös, että vesi vaikuttaa kasvien kasvuun.

Joseph Priestley

Joseph Priestley oli tiedemies, joka myös osallistui fotosynteesin löytämiseen.

Hän syntyi vuonna 1733 ja myöhemmin hänestä tuli kemisti, ministeri, luonnonfilosofi, kouluttaja ja poliittinen teoreetikko.

Joseph Priestleyn tekemiin kokeisiin sisältyi sytytetyn kynttilän asettaminen suljettuun purkkiin.

Sitten, vuonna 1774, näiden kokeiden tulokset julkaistiin kirjassa nimeltä "Kokeita ja havaintoja erilaisista vesistä, osa I."

Vaikka Priestley ei tiennyt tuolloin, kokeilu osoitti, että ilma sisälsi happea.

Jan Ingenhousz

Jan Ingenhousz on toinen tutkija, joka myös osallistui fotosynteesin löytämiseen.

Hän oli hollantilainen kemisti, biologi ja fysiologi, joka teki 1770-luvun lopulla tärkeitä kokeita, jotka osoittivat kasvien tuottavan happea.

Ingenhousz asetti sitten upotetun kasvin aurinkoon ja sitten varjoon.

Sitten hän huomasi pienet kuplat, joita kasvit olivat tuottaneet ollessaan auringossa.

Siihen mennessä, kun ne on siirretty värikuplaan, jota tämä kasvi ei enää tuota.

Sitten Ingenhousz totesi, että kasvit voisivat käyttää valoa hapen tuottamiseen.

Jean Senebier

Vuonna 1796 sveitsiläinen kasvitieteilijä, pappi ja luonnontieteilijä Jean Senebier toteaa, että kasvit imevät hiilidioksidia ja vapauttavat happea käyttämällä auringonvaloa aurinko.

1800-luvun alussa Nicolas-Theodore de Saussure toimitti myös tietoja siitä, että vaikka kasvit tarvitsivat hiiltä kasvihuonekaasujen kasvu ei johdu pelkästään hiilidioksidista vaan myös hiilidioksidista veden imeytyminen.

Julius Robert Mayer

Saksalainen lääkäri ja fyysikko Julius Robert Mayer totesi 1840-luvulla, että energiaa ei voida luoda eikä tuhota.

Tätä kutsutaan termodynamiikan ensimmäiseksi laiksi. Hän ehdotti, että kasvit muuttavat valoenergian kemialliseksi energiaksi.

Julius Sachs

Vuosina 1862-1864 Julius Sachs tutki, miten tärkkelystä tuotetaan valon vaikutuksesta ja miten se liittyy klorofylliin.

Tämä johti hänet lopulta kirjoittamaan yleisen yhtälön fotosynteesille (6CO2 + 6H2O2 → (valoenergialla) C6H12O6 + 6O2 /).

3. Fotosynteesitoiminto

Tässä on joitain fotosynteesiä suorittavien kasvien toiminnoista tai tavoitteista, mukaan lukien seuraavat:

1. Glukoosin tuottaminen

Ensimmäisen fotosynteesin tehtävänä on valmistaa elintarvike glukoosin muodossa Sitä käytetään sitten peruspolttoaineena ja prosessoidaan sitten uudelleen kulutettavaksi elintarvikeaineeksi muut.

Jalostetun prosessin tulos on kasvien sisältämän proteiinin ja rasvan muodossa.

Nämä jalostetut aineet tuottavat sitten hyötyä myös ihmisille ja eläimille kulutukseen.

2. Tuota O2 ja vähentää CO2

Hiilidioksidia vaativa fotosynteesiprosessi voi itse asiassa auttaa meitä vähentämään hiilidioksiditasoja ympäristössä.

Ja kuten jo tiedämme, että yksi fotosynteesiprosessin tärkeimmistä tuotteista on happi.

Happi on tärkein tarve ihmisille ja muille eläville, ilman happea tai puhdasta ilmaa, ihmiset ja muut elävät eivät selviydy.

3. Tuota hiiltä

Kasvien fotosynteesi, kun kasvi oli vielä elossa, osoittautui tehdä kasvien jäännöksistä, jotka on haudattu maahan vuosia, voi tulla hiili.

Tämä on myös erittäin tärkeää nykypäivän elämässä, kun otetaan huomioon, että kivihiilellä on monia toimintoja ja erilaisia ​​etuja.

Joten meidän pitäisi yrittää säilyttää edelleen kasveja, jotka esiintyvät ympäröivässä ympäristössä.

4. Kasvien fotosynteesiprosessi

Kasveilla on autotrofeja. Autotrofeilla itsellään on merkitys, että ne voivat syntetisoida ruokaa suoraan epäorgaanisista yhdisteistä.

Kasvit voivat käyttää hiilidioksidia ja vettä ruokaan tarvitsemansa sokerin ja hapen tuottamiseen.

Tämän prosessin suorittamiseen käytetty energia tulee fotosynteesiprosessista.

Seuraava on yhtälö fotosynteesin reaktiolle glukoosin tuottamisessa, nimittäin:

Glukoosia voidaan käyttää muodostettaessa muita orgaanisia yhdisteitä, kuten selluloosaa, ja sitä voidaan käyttää myös polttoaineena.

Tämä prosessi tapahtuu soluhengityksen kautta, joka tapahtuu sekä eläimissä että kasveissa.

Yleensä soluhengityksessä tapahtuva reaktio on päinvastainen kuin yllä oleva yhtälö.

Hengityksessä sokeri (glukoosi) ja muut yhdisteet reagoivat hapen kanssa tuottaen hiilidioksidia, vettä ja kemiallista energiaa.

Kasvit sieppaavat sitten valon käyttämällä pigmenttiä, joka tunnetaan nimellä klorofylli. Tämä pigmentti antaa kasville vihreän värin.

Klorofylliä on läsnä organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi. Tämä klorofylli toimii valoa absorboivana aineena, jota käytetään myöhemmin fotosynteesiprosessissa.

Vaikka kaikki kasvin rungon osat, joilla on vihreä väri, sisältävät kloroplasteja, suurin osa tai suurin osa energiasta tuotetaan lehdissä.

Lehden sisällä on useita solukerroksia, jotka tunnetaan nimellä mesofylli, ja jotka sisältävät puoli miljoonaa kloroplastia neliömetriä kohti.

Valo viedään sitten epidermiksen värittömän tai läpinäkyvän kerroksen läpi mesofylliin, jossa suurin osa fotosynteesistä tapahtuu.

Lehtien pinta on yleensä päällystetty vahasta tehdyllä kynsinauhalla, joka on vettähylkivä estämään auringonvalon imeytymistä ja veden liiallista haihtumista.

5. Fotosynteesi levissä ja bakteereissa

Levät koostuvat useista monisoluisista levistä, esimerkiksi levistä mikroskooppisiin leviin, jotka koostuvat vain yhdestä solusta.

Vaikka levät eivät ole rakenteeltaan yhtä monimutkaisia ​​kuin maakasvit, fotosynteesi tapahtuu molemmilla samalla tavalla.

Koska levien kloroplastissa on kuitenkin erityyppisiä pigmenttejä, myös niiden absorboiman valon aallonpituudet vaihtelevat.

Kaikki levät voivat tuottaa happea, joista suurin osa on autotrofisia.

Vain pienellä osalla heistä on heterotrofeja, mikä tarkoittaa, että ne ovat riippuvaisia ​​materiaaleista, joita muut organismit voivat tuottaa.

Kasvit tarvitsevat auringonvaloa, vettä ja ilmaa ruoan valmistamiseen. Kasvien lehdissä oleva vihreä aine voi joka päivä absorboida auringonvaloa.

Kasvit käyttävät auringonvaloa, joka muuttuu ilman hiilidioksidiksi, ja maaperän vedeksi, joka muuttuu jo sokeria sisältäväksi elintarvikkeeksi.

Ennen kuin fotosynteesiprosessi tapahtuu, vain vihreät kasvit voivat myöhemmin suorittaa prosessin, koska vihreillä kasveilla on klorofylli.

Paitsi, fotosynteesi voidaan suorittaa myös päivällä, kun on auringonvaloa.

Kasvit tarvitsevat auringonvalon lisäksi myös vettä ja hiilidioksidia fotosynteesin kemiallisten reaktioiden suorittamiseksi.

Kasvit voivat saada ilmaan hiilidioksidia (CO2), joka myöhemmin tulee kasvin lehtiin stomatan tai lehtien suun kautta.

Vettä (H2O) voidaan saada vain kasvien juurien kautta, jotka myöhemmin siirtyvät lehtiin kasvien varren kautta.

Kun auringonvalo putoaa lehden pinnalle, klorofylli sieppaa tuosta auringonvalosta.

Siepattu valo kulkee sitten epidermiksen läpinäkyvän kerroksen läpi. Ja sitten siirtyi takaisin mesofylliin. Mesofylli on paikka, jossa suurin osa fotosynteesistä tapahtuu.

Energiaa käytetään sitten veden muuttamiseen sokeriksi tai glukoosiksi (C6H12O6) ja hapeksi (O2). Sen jälkeen fotosynteesiprosessin tuloksista voi tulla kasvien ruokaa.

Samalla kun kasvit tuottavat happea, se vapautuu stomatan kautta. Tämä happi vapautuu sitten vapaaseen ilmaan kaikkien elävien, kuten ihmisten ja eläinten, hengittämiseksi.

6. Fotosynteesiin vaikuttavat tekijät

On neljä tekijää, jotka voivat vaikuttaa fotosynteesiprosessiin, jota kasvit tarvitsevat voidakseen suorittaa fotosynteesiprosessin.

Näitä ovat klorofylli, auringonvalo, vesi ja hiilidioksidi. Seuraavassa annamme yksityiskohtaisemman selityksen jokaisesta fotosynteesin osasta ja niiden merkityksestä. Lue lisää alla:

1. Klorofylli

Fosynteesiprosessin suorittamiseksi kasveilla on oltava klorofylli tai se, jonka tunnemme yleensä lehtivihreänä.

Klorofyllin määritelmä KBBI: n mukaan on vihreä kasviaine (erityisesti lehdissä), joka on tärkein fotosynteesiprosessissa.

Organismit tai kasvit, joilla ei ole klorofylliä, eivät voi suorittaa fotosynteesiprosessia. Samaan aikaan klorofylliä sisältävät kasvit ovat autotrofisia.

Nämä ovat organismeja, jotka voivat tuottaa omaa ruokaansa fotosynteesin avulla.

2. Auringonvalo

Yksi tärkeimmistä fotosynteettisistä tekijöistä on auringonvalo.

Jos auringonvaloa ei ole, vihreät kasvit eivät pysty suorittamaan tätä fotosynteesiprosessia.

Tämä on tietenkin se, mitä fotosynteesiprosessi voi tapahtua vain päivällä, kun aurinko paistaa.

Auringonvalon voimakkuudella on suuri vaikutus fotosynteesin prosessiin.

Mitä suurempi on auringon valon voimakkuus, sitä enemmän energiaa syntyy. Joten fotosynteesiprosessi tapahtuu nopeammin ja päinvastoin.

3. Vesi (H2O)

Suoritettaessa fotosynteesireaktioita nämä kasvit tarvitsevat myös vettä tai H20: ta yhtenä tekijöistä tai ainesosista.

Jos vettä ei ole, fotosynteesiprosessi voidaan estää. Vettä voidaan saada vain juurilla, jotka imevät vettä maaperän läpi.

Veden puute kuivuuden aikana voi aiheuttaa kasvien stomaten sulkeutumisen. Tämä voi vähentää hiilidioksidin imeytymistä.

Ja voi myös estää fotosynteesin. Siksi fotosynteesin aikana tarvitaan vettä.

4. Hiilidioksidi (CO2)

Veden lisäksi kasvit tarvitsevat myös hiilidioksidia tai CO2: ta voidakseen suorittaa fotosynteesin.

Hiilidioksidi on tärkeä osa fotosynteesiprosessia. Kasvit voivat saada ilmassa olevaa hiilidioksidia sikiöiden kautta.

Ja mukaan lukien ihmisten tai eläinten suorittaman muun hengityksen tulokset.

Mitä enemmän hiilidioksidia ilmassa on, sitä enemmän kasvit voivat käyttää hiilidioksidimateriaaleja fotosynteesiprosessin suorittamiseen.

5. Fotosynteesireaktio

Kasvit käyttävät yleensä hiilidioksidia ja vettä glukoosin tai sokerin tuottamiseen sekä happena, jota tarvitaan ruokana fotosynteesin prosessissa aurinko.

Seuraava on yhtälö fotosynteesin reaktiolle.

6H2O + 6CO2 + valo → C6H12O6 + 6O2

Tiedot:

H2O = vesi
CO2 = hiilidioksidi
C6H12O6 = sokeri tai glukoosi
O2 = happi

7. Fotosynteesiprosessi tai reaktio

Fotosynteesiprosessin prosessissa tai reaktiossa on kahta tyyppiä, nimittäin reaktio valoon ja pimeyteen.

Seuraava on reaktio fotosynteesistä:

7.1 Valoreaktiot

Valoreaktiot tapahtuvat tyrakoidikalvossa granassa.

Grana on tyrakoidikalvosta muodostunut rakenne, joka muodostuu stroomaan, joka on yksi kloroplastin tiloista.

Granassa on klorofylli pigmenttinä, jolla on rooli meneillään olevassa fotosynteesiprosessissa.

Valoreaktiota kutsutaan fotolyysiksi, koska tapahtuu valoenergian absorptioprosessi ja vesimolekyylien hajoaminen hapeksi ja vedyksi.

7.2 Pimeä reaktio

Tumma reaktio tapahtuu stromassa. Tämä reaktio muodostaa sokerin ilmassa saadun hiilidioksidin perusainesosista ja valoreaktiossa saadusta energiasta.

Se ei enää vaadi auringonvaloa, mutta tätä reaktiota ei voi tapahtua, jos valosykliä ei ole tapahtunut. Koska käytetty energia tulee valoreaktioista.

Pimeässä reaktiossa on kahdenlaisia ​​syklejä, nimittäin Calin-Benson-sykli ja luukku-löysä-sykli.

vuonna Calin-Benson-sykli, kasvi tuottaa yhdisteitä, joilla on kolme hiiliatomia, nimittäin 3-fosfoglyseraattiyhdisteitä.

Tätä sykliä auttaa suuresti entsyymien läsnäolo rubisco.

Luukku-löysä-syklissä kasvit tuottavat yhdisteitä, joissa on neljä hiiliatomia.

Entsyymit, joilla on rooli tässä toisessa syklissä, ovat fosfoenolipyruvaattikarboksylaasi.

Pimeän kierron lopputuote on glukoosi, jota kasvit käyttävät toimintaansa tai varastoidaan energia- tai elintarvikevaroina.

Fotosynteesiprosessia on kahta tyyppiä. Nimittäin hapen fotosynteesi ja hapettoman fotosynteesi. Tässä on täydellinen selitys:

1. Happinen fotosynteesi

Hapen fotosynteesi on yleisin prosessi, ja sitä havaitaan kasveissa, levissä ja myös syanobakteereissa.

Happisen fotosynteesin aikana valo siirtää elektronienergiaa joka tulee vedestä (H2O) hiilidioksidiksi (CO2) ja joka lopulta tuottaa hiilihydraatti.

Tässä siirtoprosessissa CO2 "pelkistyy" tai se hyväksyy elektroneja, samoin vesi "hapettuu" tai menettää elektroneja.

Joten loppujen lopuksi happea tuotetaan yhdessä hiilihydraattien kanssa.

Happisen fotosynteesin tehtävänä on tasapainottaa hengitystä, jota tarvitaan hiilidioksidin läsnä ollessa myöhemmin kaikki hengittävät organismit tuottavat sen ja palautetaan takaisin hapen muodossa ilmaan vapaa.

Vuonna 1998 julkaistussa artikkelissaan "Johdatus fotosynteesiin ja sen sovelluksiin" Wim Vermaas, professori Arizonan osavaltion yliopisto arvioi, että "ilman happea sisältävää fotosynteesiä ilmassa oleva happi loppuisi muutaman tuhannen sisällä" vuosi. "

2. Hapettamaton fotosynteesi

Toisaalta hapettomassa fotosynteesissä käytetään muita elektronidonoreita kuin vettä. Tämä prosessi tapahtuu yleensä bakteereissa, kuten purppurabakteereissa ja vihreissä rikkibakteereissa.

Tämä hapoton fotosynteesi ei tuota happea, joten David Baum, kasvitieteiden professori Wisconsinin yliopistosta Madison, sanoi:

Mitä tuotetaan, riippuu elektronin luovuttajasta.

Esimerkiksi on bakteereja, jotka käyttävät hajuisia munakaasuja, nimittäin rikkivetyä ja rikkiä kiinteiden aineiden tuottamiseksi sivutuotteina.

8. Fotosynteesin kemiallinen reaktio

Tärkeässä synteesireaktiossa auringon energia muuttuu sitten kemialliseksi energiaksi.

Tämä kemiallinen energia varastoidaan glukoosin (sokerin) muodossa.

Hiilidioksidia, vettä ja auringonvaloa käytetään glukoosin, hapen ja veden tuottamiseen.

Tämän fotosynteesiprosessin kemiallinen yhtälö on:

6CO2 + 12H2O + auringonvalo → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Jos tarkastelemme yllä olevaa reaktiota, prosessissa kuluu 6 hiilidioksidimolekyyliä (6CO2) ja 12 molekyyliä vettä (12H2O).

Mitä tulee glukoosiin (C6H12O6), tuotetaan kuusi happimolekyyliä (6O2) ja myös kuusi vesimolekyyliä (6H20).

Voimme myös yksinkertaistaa tämän yhtälön seuraavasti:

6CO2 + 12H2O + valo → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O.

8.1 Kemiallisten reaktioiden tyypit

Itse tyyppien osalta nämä kemialliset reaktiot voidaan ryhmitellä niiden samankaltaisuuden perusteella. Tavoitteena on helpottaa oppimisprosessia.

Yksi niiden luokittelussa käytetty järjestelmä perustuu tapaan, jolla atomit voidaan järjestää uudelleen kemiallisissa reaktioissa. Tässä on koko arvostelu…

A. Yhdistyvä reaktio

Tämä ryhmä voi esiintyä näiden kahden aineen välillä tai voi toimia enemmän ja muodostaa sitten toisen aineen

Esimerkiksi vety ja happi reagoivat ja tuottavat vettä, nimittäin 2H2 + O2 → 2H20

B. Hajoamisreaktio

Vaikka tämä toinen ryhmä voi esiintyä, kun yksi aine hajotetaan ja siitä tulee yksi aine, tai sitä voi olla myös enemmän

Esimerkiksi: 2NH3 → N2 + 3H2

C. Korvausreaktio

Samaan aikaan jälkimmäinen ryhmä voi esiintyä, kun yksi atomi korvaa toisen atomin yhdisteessä.

Esimerkiksi: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2. Tässä reaktiossa Mg korvaa Cl: n.

Näin ollen tällä kertaa lyhyt katsaus, jonka voimme välittää. Toivottavasti yllä olevia arvosteluja voidaan käyttää oppimateriaalina.