Fotoszintézis

Fotoszintézis

A növények képesek szervetlen anyagokból (szén-dioxidból és vízből) szerves cukrot előállítani.

Biológia

Címkék

fotoszintézis, fényszakasz, sötétszakasz, zöld színtest, felépítő anyagcsere, autotróf, levél, fény, napfény, oxigén, szerves anyag, szén-dioxid, glükóz, napenergia, víz, szőlőcukor, oxigéntermelés, szén-dioxid megkötés, belső membrán, gránum, tilakoid, alapállomány, II. fotorendszer, I. fotorendszer, fotoszintetikus pigmentek, ATP, ATPáz, elektronszállító rendszer, glicerinsav-3-foszfát, glicerinaldehid-3-foszfát, pentóz-difoszfát, energiaátalakítás, körforgás, foton, légköri gázok, szénhidrát, Nap, anyagcsere, növény, biokémia, biológia, _javasolt

Kapcsolódó extrák

Jelenetek

A fotoszintézis lényege

Levél szerkezete

Fotoszintézis

Sejt

Fényszakasz

Sötétszakasz

Mesterséges levél

Narráció

A fotoszintézis lényege, hogy a növény fényenergia felhasználásával szervetlen szén-dioxidból szerves anyagot, szőlőcukrot állít elő. A folyamat során oxigén képződik.

A fotoszintézis a zöld növényi részekben zajlik: ilyen a levél és gyakran a lágy szár is. A zöld színt a táplálékkészítő alapszövet okozza, melynek sejtjeiben nagy mennyiségben találunk fotoszintetizáló zöld színtesteket.

A zöld színtestek kettős membránnal rendelkeznek, belső membránjuk a korong alakú tilakoidokat alkotja. A tilakoidok egymásra pakolódva képezik az oszlopos gránumot. A tilakoidok membránja tartalmazza a fotoszintézis fényszakaszának kulcsenzimeit.

Ezek közül kiemelkedő fontosságú a két fotorendszer, és a köztük található elektronszállító rendszer.
A fotorendszerekben fehérjékhez kötött fényelnyelő pigmenteket találunk, melyek közül a zöld színű klorofill a legfontosabb.
A kettes fotorendszer központi klorofill-a molekulái foton hatására gerjesztődnek, és elektront adnak le. Ezek az elektronok az elektronszállító rendszerre kerülnek. Az elektronhiányos, oxidált klorofill az elektronjait vízmolekulákból pótolja, ez a folyamat a vízbontás: a vízmolekulák oxigénjei egyesülnek oxigénmolekulákká, a protonok pedig a belső oldalon halmozódnak fel.
Az elektronszállító rendszer első tagja a plasztokinon, amely az elektronokat a citokróm-komplexnek adja tovább. A citokróm vastartalmú fehérje, amely az elektronokat továbbítja a plasztocianinnak, miközben további protonokat pumpál a belső oldalra.
Az elektron-transzportláncról az elektronok az I. fotorendszerre kerülnek.
Az I. fotorendszer központi klorofill-molekulája elektronhiányos állapotban van, mivel fotonok hatására előzőleg elektronokat adott le. A leadott elektronok a ferredoxin molekulák közvetítésével a ferredoxin NADP reduktázra kerülnek.
A fényszakaszban a belső oldalon protonok halmozódnak fel, ezért itt a protonkoncentráció nő, illetve pozitív töltéstöbblet alakul ki. Ez kifelé irányuló hajtóerőt hoz létre. A protonok az ATPázon keresztül tudnak kiáramolni, eközben energia szabadul fel, hiszen nagy energiájú állapotból a töltés- és koncentrációkiegyenlítés miatt a rendszer kisebb energiájú állapotba kerül. A felszabaduló energia ATP-termelésre fordítódik. A kilépő protonokat és az elektronokat NADP veszi fel, és NADPH képződik.
Összefoglalva: a fotonok energiájának felhasználásával a protonok egyenlőtlen eloszlása alakul ki. Az emiatt ébredő hajtóerő ATP termelésére fordítódik.

A sötétszakasz reakciói nem igényelnek fényt. A sötétreakciók során a fényszakaszban termelt ATP energiájának és a NADPH hidrogénjeinek felhasználásával szén-dioxid beépítése zajlik szerves vegyületekbe.
Induljunk ki 3 darab 5 szénatomos cukorból! Ezek össz-szénatomszáma 15. Egy enzimfehérje mindhárom cukormolekulába egy-egy szén-dioxidot épít be, miközben a termékek kettéhasadnak. Így 6 darab 3 szénatomos molekula keletkezik: az össz-szénatomszám 18-ra nőtt. Ezután 1-1 NADPH és 1-1 ATP felhasználásával glicerinaldehid-3-foszfát képződik. Ezek egyike kilép a ciklusból, a többi 3 ATP felhasználásával visszaalakul 3 darab 5 szénatomos cukorrá, és a ciklus újraindul. Összességében tehát a körfolyamatban felszabadult egy 3 szénatomos molekula, ehhez szükség volt ATP-kre és NADPH-kra, melyek a fényszakaszban képződtek. Két ilyen ciklusban két 3 szénatomos molekula keletkezik, melyek összekapcsolódva a 6 szénatomos glükózzá alakulnak. A keletkezett glükózból a növény tartalék-tápanyagot, keményítőt állít elő, illetve a lebontó anyagcsere-folyamatokban ATP-termelésre használja.

Kísérletek folynak a mesterséges fotoszintetizáló rendszerek létrehozására. A mesterséges levélben két edényben elkülönítve zajlanak a fényreakciók és a sötétreakciók. A fényreakciók egy nitrid félvezetőn mennek végbe, amelyet megvilágítva vízbontás zajlik. Az oxigén buborékok formájában távozik, a protonok és egy vezetéken keresztül az elektronok átjutnak a másik edénybe, ahol a sötétreakciók zajlanak. Itt a fémkatalizátor segítségével hangyasav képződik szén-dioxidból és vízből. A rendszer lehetővé teszi a napfény energiájának hasznosítását. Emellett lehetőséget teremthet a légköri szén-dioxid mennyiségének csökkentésére, ami az üvegházhatás mérséklését segítheti.

Kapcsolódó extrák

Indiai lótusz

Az ősi keleti vallásokban a megtisztulás és az újjászületés jelképe. Amellett hogy esztétikus,...

Kislevelű hárs

A Kárpát-medencében honos, lassan növő, viszonylag igénytelen fafaj. Egyes esetekben levele...

A nád

A nád felépítéséről, környezeti hatásáról, és felhasználhatóságáról szóló film.

A zárvatermők virágai

Az animáció segítségével megismerhetjük a zárvatermők virágainak típusait.

Nád

A nád felépítéséről, környezeti hatásáról, és felhasználhatóságáról szóló film.

Gyöngyvirág

Európa és Ázsia mérsékelt éghajlatú területein őshonos növény, főként tölgyerdőkben jelenik meg.

Erdeifenyő

Az egyik legelterjedtebb fenyőfaj a világon, Eurázsiában őshonos.

Vadgesztenye

A jelenet segítségével megismerhetjük a gesztenyefa évszakonkénti változásait.

Kosárba helyezve!