Ενώ οι άνθρωποι και τα ζώα τρώνε φυτά και άλλα ζώα ως τροφή, τα φυτά μπορούν να κάνουν την τροφή τους χρησιμοποιώντας το φως και μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση. Η φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία κατά την οποία τα φυτά παράγουν τροφή χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ηλιακό φως.
Τι είναι η φωτοσύνθεση;
Η φωτοσύνθεση μπορεί να είναι μια μεγάλη λέξη, αλλά μπορεί να αναλυθεί σε δύο μικρότερες λέξεις: «φωτογραφία» και «σύνθεση». Φωτογραφία σημαίνει φως και σύνθεση σημαίνει συναρμολόγηση. Ενώ η διαδικασία μπορεί να είναι περίπλοκη, μπορεί απλά να γραφτεί με την ακόλουθη εξίσωση λέξεων:
Πώς γίνεται η φωτοσύνθεση
Η φωτοσύνθεση συμβαίνει στα φύλλα των φυτών όπου ζουν οι χλωροπλάστες στα κύτταρα. Υπάρχουν δύο στάδια στη φωτοσύνθεση. Το πρώτο στάδιο χρειάζεται φως και το δεύτερο στάδιο όχι. Για να καταλάβετε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, πρέπει να καταλάβετε περισσότερα για τους χλωροπλάστες.
Χλωροπλάστες
Ακριβώς όπως οι άνθρωποι, τα φυτά αποτελούνται από χιλιάδες κύτταρα. Σε αντίθεση με τα ζωικά κύτταρα, τα φυτά έχουν μια ειδική δομή που ονομάζεται χλωροπλάστες όπου συμβαίνει η φωτοσύνθεση.
Οι χλωροπλάστες είναι μικροσκοπικές κηλίδες οβάλ σχήματος που βρίσκονται μέσα στα φυτικά κύτταρα. Μερικές φορές τα φυτικά κύτταρα έχουν μόνο λίγους χλωροπλάστες ενώ άλλα καταλαμβάνουν ολόκληρο το χώρο μέσα σε ένα κύτταρο. Οι χλωροπλάστες έχουν πολλά στρώματα. Το εξωτερικό στρώμα είναι ομαλό ενώ το εσωτερικό του χλωροπλάστη περιέχει αρκετά σημαντικά κομμάτια.
Μέσα στον χλωροπλάστη υπάρχει μια συλλογή από σάκους γεμάτους χλωροφύλλη που ονομάζονται θυλακοειδή που επιπλέουν σε ένα υγρό που ονομάζεται στρώμα. Τα Thylakoids μοιάζουν με στοίβες από τηγανίτες. Η χλωροφύλλη δίνει στα φυτά το πράσινο χρώμα τους και βοηθά τα φυτά να απορροφούν ενέργεια από το φως του ήλιου.
Στάδιο 1: Αντιδράσεις εξαρτώμενες από το φως
Το πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης ονομάζεται στάδιο των αντιδράσεων που εξαρτώνται από το φως. Αυτό το στάδιο συμβαίνει στα θυλακοειδή των χλωροπλαστών και μπορεί να συμβεί μόνο όταν το ηλιακό φως είναι διαθέσιμο.
- Το φως του ήλιου χτυπά τη χλωροφύλλη στους χλωροπλάστες και διεγείρει τα ηλεκτρόνια.
- Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται από τη χλωροφύλλη.
- Δεδομένου ότι ένα ηλεκτρόνιο μόλις έφυγε από τη χλωροφύλλη, πρέπει να αντικατασταθεί. Ένα μόριο νερού χωρίζεται σε οξυγόνο (O2) και σε ιόν υδρογόνου (H+) στα θυλακοειδή.
- Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια υφίστανται στη συνέχεια μια χημική αντίδραση για να δημιουργήσουν ATP και NADPH, τα οποία είναι και τα δύο ενεργειακά μόρια που απαιτούνται για το δεύτερο στάδιο της φωτοσύνθεσης.
Στάδιο Δεύτερο: Ο Κύκλος του Καλβίνου
Το δεύτερο στάδιο της φωτοσύνθεσης, που ονομάζεται Κύκλος Calvin, εμφανίζεται στο στρώμα των χλωροπλαστών. Το φως του ήλιου δεν χρειάζεται για τον κύκλο Calvin. Το διοξείδιο του άνθρακα και η ενέργεια από το ATP και το NADPH δημιουργούν γλυκόζη. Η γλυκόζη είναι ένα απλό σάκχαρο που τα φυτά αποθηκεύουν ως ενέργεια και μπορεί να μετατραπεί σε άλλα συστατικά όπως το άμυλο και η κυτταρίνη που είναι σημαντικά για τη δομή των κυττάρων.
- Το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα απορροφάται από τρύπες στα φύλλα του φυτού.
- Το μόριο του διοξειδίου του άνθρακα συνδέεται με ένα απλό σάκχαρο που ονομάζεται RuBP.
- Μέσω μιας χημικής αντίδρασης τεσσάρων σταδίων, το διοξείδιο του άνθρακα και το μόριο RuBP συνδυάζονται με ATP και NADPH από το πρώτο στάδιο για να δημιουργήσουν ένα μόριο γλυκόζης.
Το παρακάτω βίντεο δείχνει τη διαδικασία από την αρχή μέχρι το τέλος:
Η φωτοσύνθεση είναι σημαντική
Η Φωτοσύνθεση είναι η ραχοκοκαλιά της ζωής στη Γη. Οι άνθρωποι δεν μπορούν να ζήσουν χωρίς οξυγόνο. Το οξυγόνο που παράγουν τα φυτά κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης απελευθερώνεται στον αέρα που αναπνέουν οι άνθρωποι καθημερινά. Καθώς οι άνθρωποι εισπνέουν οξυγόνο, απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα. Τα φυτά χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Έτσι, τα φυτά είναι υπεύθυνα για την εξισορρόπηση των επιπέδων οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα. Επιπλέον, ορισμένα φυτά αποθηκεύουν τη γλυκόζη που παράγεται κατά τη φωτοσύνθεση στους καρπούς και τις ρίζες. Μερικά από αυτά τα φρούτα και οι ρίζες είναι τα μήλα, τα καρότα, οι φράουλες και άλλα νόστιμα φαγητά που οι άνθρωποι απολαμβάνουν να τρώνε.
