למדו אודות נוסחאות פוטוסינתזה

יש אורגניזמים שצריכים ליצור את האנרגיה שהם צריכים כדי לשרוד. אורגניזמים אלה מסוגלים לספוג אנרגיה מאור השמש ולהשתמש בה לייצור סוכר ותרכובות אורגניות אחרות כגון שומנים ו חלבונים. לאחר מכן משתמשים בסוכרים בכדי לספק אנרגיה לאורגניזם. נעשה שימוש בתהליך זה, המכונה פוטוסינתזה אורגניזמים פוטוסינתטיים כולל צמחים, אצות, וציאנובקטריה.

בפוטוסינתזה, אנרגיה סולארית מומרת לאנרגיה כימית. האנרגיה הכימית מאוחסנת בצורה של גלוקוז (סוכר). פחמן דו חמצני, מים ואור שמש משמשים לייצור גלוקוז, חמצן ומים. המשוואה הכימית לתהליך זה היא:

6CO₂ + 12 ח₂אור O + → C₆ח₁₂הו₆ + 6O₂ + 6 ח₂הו

שש מולקולות של דו תחמוצת הפחמן (6CO₂) ושנים עשר מולקולות מים (12H₂O) נצרכים בתהליך ואילו גלוקוז (C₆ח₁₂הו₆) שש מולקולות חמצן (6O₂), ושש מולקולות מים (6H₂מיוצרים.

ניתן לפשט משוואה זו כ: 6CO₂ + 6 ח₂אור O + → C₆ח₁₂הו₆ + 6O₂.

בצמחים, פוטוסינתזה מתרחשת בעיקר בתוך משאיר. מכיוון שפוטוסינתזה מצריכה פחמן דו חמצני, מים ואור שמש, יש להשיג את כל החומרים הללו על ידי או להעביר אותם לעלים. דו תחמוצת הפחמן מתקבלת דרך נקבוביות זעירות בעלים צמחיים הנקראים סטומטה. חמצן משוחרר גם דרך העגבניות. מים מתקבלים על ידי הצמח דרך השורשים ומועברים לעלים דרכם

• ממברנות חיצוניות ופנימיות- חיפוי מגן השומר על מבני כלורופלסט.
• סטרומהנוזל צפוף בתוך הכלורופלסט. אתר ההמרה של פחמן דו חמצני לסוכר.
• תילאוקיד- מבני קרום שטוחים דמוי שק. אתר ההמרה של אנרגיית האור לאנרגיה כימית.
• גרנה- ערימות שכבות צפופות של שקיות תילאוכידים. אתרי המרה של אנרגיית אור לאנרגיה כימית.
• כלורופיל- פיגמנט ירוק בתוך הכלורופלסט. קולט אנרגיית אור.

הפוטוסינתזה מתרחשת בשני שלבים. שלבים אלה נקראים תגובות האור והתגובות החשוכות. תגובות האור מתרחשות בנוכחות האור. התגובות הכהות אינן דורשות אור ישיר, אולם תגובות כהות ברוב הצמחים מתרחשות במהלך היום.

תגובות אור מופיעים בעיקר בערימות התילקואידים של הגרנה. כאן, אור השמש מומר לאנרגיה כימית בצורה של ATP (מולקולה המכילה אנרגיה חופשית) ו- NADPH (מולקולה נושאת אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה). הכלורופיל סופג אנרגיית אור ומתחיל שרשרת של צעדים המביאים לייצור ATP, NADPH וחמצן (דרך פיצול מים). חמצן משתחרר דרך העגבניות. הן ATP והן NADPH משמשים בתגובות החשוכות לייצור סוכר.

תגובות חשוכות מופיעים בסטרומה. דו תחמוצת הפחמן מומרת לסוכר באמצעות ATP ו- NADPH. תהליך זה מכונה קיבוע פחמן או מחזור קלווין. למחזור קלווין שלושה שלבים עיקריים: קיבוע פחמן, הפחתה והתחדשות. בקיבוע פחמן, פחמן דו חמצני משולב בסוכר 5 פחמן [ribulose1,5-biphosphate (RuBP)] היוצר סוכר 6 פחמן. בשלב ההפחתה, ATP ו- NADPH המיוצרים בשלב תגובת האור משמשים להמרת הסוכר 6 פחמן לשתי מולקולות של 3 פחמן פחמימות, גליצראלדהיד 3-פוספט. גליצראלדהיד 3-פוספט משמש לייצור גלוקוז ופרוקטוז. שתי מולקולות אלה (גלוקוזה ופרוקטוז) משתלבות ליצירת סוכרוז או סוכר. בשלב ההתחדשות, מולקולות של גליצראלדהיד 3-פוספט משולבות עם ATP והופכות חזרה לרב-סוכר 5-פחמן. עם השלמת המחזור, RuBP זמין לשילוב עם פחמן דו חמצני כדי להתחיל את המחזור שוב.

לסיכום, פוטוסינתזה היא תהליך בו אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית ומשמשת לייצור תרכובות אורגניות. בצמחים, פוטוסינתזה מתרחשת בדרך כלל בתוך הכלורופלסטים שנמצאים בעלים של הצמח. הפוטוסינתזה מורכבת משני שלבים, תגובות האור והתגובות הכהות. תגובות האור הופכות אור לאנרגיה (ATP ו- NADHP) והתגובות הכהות משתמשות באנרגיה ובפחמן דו חמצני כדי לייצר סוכר. לסקירת פוטוסינתזה, קח את חידון פוטוסינתזה.