به زبان ساده، فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی در گیاه است که غذا را برای زندگی و رشد گیاه می سازد. برای انجام این کار گیاه به 3 چیز نیاز دارد - دی اکسید کربن (CO2)، آب به زبان ساده ...
به زبان ساده، فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی در گیاه است که غذا را برای زندگی و رشد گیاه می سازد. برای انجام این کار گیاه به 3 چیز نیاز دارد - دی اکسید کربن (CO2)، آب (H20) و نور. این گیاه از انرژی نور برای تبدیل دی اکسید کربن و آب به گلوکز (قند) استفاده می کند. اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود.به ترتیب زیر می باشد.
- آب توسط ریشه گیاه (و گاهی اوقات برگها) جذب می شود
- دی اکسید کربن از هوا از طریق منافذ تنفسی کوچک در سطح زیرین برگ های آن به نام روزنه به دست می آید.
این فرآیند در بخش های خاصی از سلول های گیاهی (ارگانل ها) به نام کلروپلاست اتفاق می افتد. معمولاً حدود 10 تا 100 عدد از اینها در هر سلول گیاهی وجود دارد. بخش‌های داخل کلروپلاست که کار واقعی فتوسنتز را انجام می‌دهند، چیزهای دیسک مانندی به نام تیلاکوئید هستند که حاوی کلروفیل هستند. تیلاکوئیدها در داخل کلروپلاست در پشته های کوچکی به نام گرانا قرار گرفته اند.
در واقع چه اتفاقی می افتد؟
نور از بسته های کوچک انرژی به نام فوتون ساخته شده است. گیاهان عمدتاً از نور در محدوده طول موج (تابش فعال فتوسنتزی) PAR استفاده می کنند که بین 400 تا 700 نانومتر است. کلروفیل داخل تیلاکوئیدها فوتون های نور را جذب می کند. سپس انرژی فوتون ها برای تامین انرژی فرآیند (نسبتا طولانی) فتوسنتز استفاده می شود. یکی از کودهای مایع بایوبیز که توان گیاه را برای فتوسنتز بیشتر می کند، کود مایع بایوهون بایوبیز می باشد.
شیمی
فرآیند فتوسنتز دو نیمه دارد که به آنها Photosystem I یا (P700 ) و Photosystem II (P680 ) یا می‌گویند. دلیل اینکه گاهی اوقات P700 و P680 نامیده می شوند به دلیل طول موج نور است که آنها را فعال می کند. P700 توسط نور با طول موج حدود 700 نانومتر فعال می شود. P680 با نور حدود 680 نانومتر تا حدود 400 نانومتر فعال می شود.
هر دو فتوسیستم باید برای فتوسنتز بهینه کار کنند. اگر فقط یکی یا دیگری فعال شود، فتوسنتز اتفاق می‌افتد، اما اگر هر دو فعال شوند، مقدار بیشتری فتوسنتز از مجموع قطعات اتفاق می‌افتد. این اثر امرسون نامیده می شود.
فتوسیستم II
ممکن است تعجب کنید که چرا ما با Photosystem II به جای Photosystem I شروع کردیم. این به این دلیل است که فتوسنتز در Photosystem II (P680) شروع می شود. همه چیز با تقسیم آب (H2O) به یون های اکسیژن و هیدروژن آغاز می شود. سپس الکترون ها از اکسیژن جدا می شوند. سپس انرژی نور برای دادن انرژی بیشتر به الکترون ها استفاده می شود.
الکترون های بسیار پرانرژی توسط یک ماده شیمیایی به نام فئوفیتین مهار می شوند. سپس یک سری تبدیل رخ می دهد و هر بار کمی از انرژی الکترون ها خارج می شود. فئوفیتین ابتدا به پلاستوکینون تبدیل می شود. دوم اینکه پلاستوکینون به سیتوکروم تبدیل می شود. ثالثاً، سیتوکروم به پلاستوسیانین تبدیل می شود که سپس الکترون تخلیه شده از انرژی را به فتوسیستم I می دهد.
انرژی تولید شده در هنگام پایین رفتن الکترون از این "نردبان" برای تبدیل آدنوزین دی فسفات(ADP ) به آدنوزین تری فسفات (ATP) استفاده می شود که یک ذخیره بیولوژیکی انرژی برای گیاهان و حیوانات است (که در بافت ماهیچه ای یافت می شود). انرژی موجود در ATP زمانی آزاد می شود که با از دست دادن یکی از فسفات ها دوباره به ADP تبدیل شود.
فتوسیستم I
فتوسیستم I الکترون های کمی تخلیه شده را که به آن تحویل داده شده اند می گیرد و سپس از نور P700 برای انرژی دادن مجدد به آن استفاده می کند. الکترون‌های انرژی‌دهی شده برای ساخت ترکیبی به نام فردوکسین استفاده می‌شوند. الکترون های پرانرژی موجود در فردوکسین برای تبدیل ترکیبی به نام NADP همراه با یون هیدروژن تولید شده از شکافتن آب (در همان مرحله اول) به ترکیب دیگری به نام NADPH استفاده می شود. سپس انرژی موجود در ATP و NADPH تولید شده می تواند به عنوان منبع انرژی در چیزی به نام چرخه کالوین برای تبدیل آب و دی اکسید کربن به قند گلوکز استفاده شود.
