פוטוסינתזה היא תהליך הפיכת אור השמש לאנרגיה כימית על ידי אחסנה בקשרים של גלוקוז או סוכר. תהליך זה מתרחש בצמחים, בחיידקים ובחלק מהפרוטיסטים, או באצות לייצור סוכר כמזון. הכלורופיל הקיים בעלים של צמחים פוטוסינתטיים לוכד אנרגיה מאור השמש וממיר אותה לפחמימות. פוטוסינתזה משתמשת בפחמן דו חמצני (CO2) ובמים כחומר גלם לייצור סוכר ומשחררת חמצן כתוצר לוואי.
מבנה ביולוגי
הפוטוסינתזה מתרחשת בעיקר בעלים וגבעולים. העלה האופייני כולל את האפידרמיס העליונה והתחתונה, צרורות כלי הדם, מזופיל וסטומט, או נקבוביות צמחים. האפידרמיס העליון והתחתון משמשים הגנה לעלה. הסטומטים הם נקבוביות באפידרמיס התחתונה שפועלים כמעבר ל- CO2 ולאוויר לעבור. צרורות כלי הדם מעבירים מים, מינרלים וחומרים מזינים סביב הצמח. המזופיל מכיל כלורופלסט בממברנה התילאואידית שלו. זה המקום בו מתרחשת פוטוסינתזה.
התרחשות של תגובה כימית
התגובה הכימית הכוללת תחת פוטוסינתזה יכולה להיכתב כ" 6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2. " התהליך מתרחש בשני שלבים. השלב הראשון הוא תגובת האור המשמשת ליצירת מולקולות אנרגיה גבוהה. האנרגיה שנקטפת בתגובת האור מאוחסנת בתאים בצורה של חומר כימי בשם ATP, או אדנוזין טריפוספט. השלב השני של הפוטוסינתזה נקרא תגובת מחזור קלווין.
תגובת מחזור קלווין
בחלק זה של התגובה, אנרגיה כימית המאוחסנת ב- ATP משמשת לייצור סוכר מ- CO2 באמצעות תגובות אנזימטיות, או אנזימים. בתחילה, CO2 מגיב עם תרכובת של חמישה פחמן הנקרא "ריבולוז ביספוספט" (RuBP), שמסולז על ידי האנזים קרבוקסילאז חמצן ומייצר תרכובת יציבה ושלושה פחמן הנקראת פוספוגליצרט (PGA). אנרגיה שנלכדת ב- ATP ממירה את PGA לגליצרדלדה-3-פוספט (G3P) המומר לתרכובות אורגניות אחרות.
גורמים המגבילים את הפוטוסינתזה
הפוטוסינתזה נקבעת מאוד על ידי הגורמים כמו עוצמת האור, חומרים מזינים בקרקע, זמינות המים, הטמפרטורה והריכוז של הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה. ירידה במפלס המים מפחיתה את הלחות מהאדמה וסוגרים את העגבניות. זה מגביל את דיפוזיה של פחמן דו חמצני ומשפיע על הפוטוסינתזה.
