Kui inimesed ja loomad söövad taimi ja teisi loomi toiduna, saavad taimed toita valgust ja protsessi, mida nimetatakse fotosünteesiks. Fotosüntees on protsess, mille käigus taimed toodavad toitu süsinikdioksiidi, vee ja päikesevalguse abil.
Mis on fotosüntees?
Fotosüntees võib olla suur sõna, kuid selle saab jagada kaheks väiksemaks sõnaks: "foto" ja "süntees". Foto tähendab valgust ja süntees kokku panemist. Kuigi protsess võib olla keeruline, saab selle lihts alt kirjutada järgmise sõnavõrrandiga:
Kuidas fotosüntees toimub
Fotosüntees toimub taimede lehtedes, kus rakkudes elavad kloroplastid. Fotosünteesil on kaks etappi. Esimene etapp vajab valgust ja teine etapp mitte. Enne fotosünteesi protsessi mõistmist peate kloroplastide kohta rohkem aru saama.
Kloroplastid
Nii nagu inimesed, koosnevad ka taimed tuhandetest rakkudest. Erinev alt loomarakkudest on taimedel spetsiaalne struktuur, mida nimetatakse kloroplastideks, kus toimub fotosüntees.
Kloroplastid on taimerakkude sees leiduvad pisikesed ovaalse kujuga plekid. Mõnikord on taimerakkudel vaid mõned kloroplastid, samas kui teised võtavad kogu rakus oleva ruumi. Kloroplastidel on palju kihte. Väliskiht on sile, samas kui kloroplasti sisemus sisaldab mitmeid olulisi tükke.
Kloroplasti sees on kogumik klorofülli täis kotte, mida nimetatakse tülakoidideks ja mis hõljuvad strooma-nimelises vedelikus. Tülakoidid näevad välja nagu virnad pannkoogid. Klorofüll annab taimedele rohelise värvi ja aitab taimedel päikesevalgusest energiat neelata.
Esimene etapp: kergest sõltuvad reaktsioonid
Fotosünteesi esimest etappi nimetatakse valgusest sõltuvate reaktsioonide etapiks. See etapp toimub kloroplastide tülakoidides ja saab toimuda ainult siis, kui päikesevalgus on saadaval.
- Päikesevalgus tabab kloroplastides olevat klorofülli ja ergastab elektrone.
- Ergastatud elektronid murduvad klorofüllist lahti.
- Kuna üks elektron just lahkus klorofüllist, tuleb see välja vahetada. Vee molekul jaguneb tülakoidides hapnikuks (O2) ja vesinikiooniks (H+).
- Vabad elektronid läbivad seejärel keemilise reaktsiooni, mille käigus tekivad ATP ja NADPH, mis on mõlemad fotosünteesi teise etapi jaoks vajalikud energiamolekulid.
Teine etapp: Calvini tsükkel
Fotosünteesi teine etapp, mida nimetatakse Calvini tsükliks, toimub kloroplastide stroomas. Calvini tsükli jaoks pole päikesevalgust vaja. Süsinikdioksiid ning ATP ja NADPH energia toodavad glükoosi. Glükoos on lihtne suhkur, mida taimed talletavad energiana ja mida saab muundada muudeks rakustruktuuri jaoks olulisteks komponentideks nagu tärklis ja tselluloos.
- Süsinikdioksiid õhust imendub taime lehtedes olevate aukude kaudu.
- Süsinikdioksiidi molekul seondub lihtsa suhkruga, mida nimetatakse RuBP-ks.
- Neljaetapilise keemilise reaktsiooni kaudu ühinevad süsinikdioksiid ja RuBP molekul ATP ja NADPH-ga esimesest etapist, et luua glükoosimolekul.
Järgmine video demonstreerib protsessi algusest lõpuni:
Fotosüntees on oluline
Fotosüntees on elu alustala Maal. Inimene ei saa elada ilma hapnikuta. Fotosünteesi käigus toodetud taimede hapnik satub iga päev õhku, mida inimesed hingavad. Inimesed vabastavad hapnikku sisse hingates süsihappegaasi. Taimed kasutavad fotosünteesi protsessis süsinikdioksiidi. Seega vastutavad taimed hapniku ja süsinikdioksiidi taseme tasakaalustamise eest õhus. Lisaks talletavad mõned taimed fotosünteesi käigus tekkivat glükoosi viljadesse ja juurtesse. Mõned neist puuviljadest ja juurtest on õunad, porgandid, maasikad ja muud maitsvad toidud, mida inimesed söövad.
