Der Prozess der Photosynthese
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Photosynthese ist das Mittel, dass Primärproduzenten (meist Pflanzen) Energie über Lichtenergie gewinnen können. Die aus Licht gewonnene Energie kann in verschiedenen unten genannten Prozessen zur Erzeugung von Energie verwendet werden, die die Pflanze zum Überleben und Wachsen benötigt.
Photosynthese ist ein Reduktionsprozess, bei dem Wasserstoff durch ein Coenzym reduziert wird. Dies steht im Gegensatz zur Atmung, bei der Glukose oxidiert wird.
Der Prozess ist IN zwei VERSCHIEDENE Bereiche unterteilt, die Photolyse (die photochemische Stufe) und den Calvin-Zyklus (die thermochemische Stufe). Das folgende Diagramm gibt eine Zusammenfassung der Reaktion, wobei Lichtenergie verwendet wird, um die Reaktion in ihrer Gegenwart zu initiieren;
CO2 + H2O > Glucose + Sauerstoff
Photolyse
Dieser Teil der Photosynthese findet im Granum eines Chloroplasten statt, wo Licht von Chlorophyll absorbiert wird; eine Art photosynthetisches Pigment, das das Licht in chemische Energie umwandelt. Dieses reagiert mit Wasser (H2O) und spaltet die Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle auseinander.
Aus dieser Dissektion von Wasser wird der Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt, während der reduzierte Wasserstoffakzeptor seinen Weg in die zweite Stufe der Photosynthese, den Calvin-Zyklus, findet.
Insgesamt, da das Wasser oxidiert wird (Wasserstoff wird entfernt) und Energie bei der Photolyse gewonnen wird, die im Calvin-Zyklus benötigt wird
Der Calvin-Zyklus
Dieser Teil des Photosyntheseprozesses wird auch als Kohlenstofffixierungsstufe bezeichnet und tritt im Stroma von Chloroplasten auf. Der durch das Einatmen von Kohlendioxid zur Verfügung gestellte Kohlenstoff tritt in diesen Kreislauf ein, der unten dargestellt ist:
Genau wie der Krebszyklus in der Atmung wird ein Substrat IN verschiedene Kohlenstoffverbindungen manipuliert, um Energie zu erzeugen. Bei der Photosynthese treten folgende Schritte auf, die aus dem in den Kreislauf eingebrachten Kohlendioxid Glukose zur Atmung erzeugen;
- Kohlenstoff AUS CO2 gelangt in Kombination mit Ribulosebiphosphat (RuBP) in den Kreislauf
- Eine gebildete Verbindung ist instabil und zerfällt VON ihrer 6-Kohlenstoff-Natur zu einer 3-Kohlenstoff-Verbindung namens Glyceratphosphat (GP)
- Energie wird verwendet, um GP IN Triosephosphat abzubauen, während ein Wasserstoffakzeptor die Verbindung reduziert und daher Energie benötigt
- Triosephosphat ist das Endprodukt von dies ist eine 3-Kohlenstoffverbindung, die sich verdoppeln kann, um Glucose zu bilden, die bei der Atmung verwendet werden kann.
- Der Zyklus ist abgeschlossen, wenn die übrig gebliebenen GP-Moleküle mit einem Kohlenstoffakzeptor getroffen und dann IN RuBP umgewandelt werden, das mit den Kohlendioxidmolekülen verbunden werden soll, um den Prozess erneut zu beginnen.
Die Energie, die im Calvin-Zyklus verbraucht wird, ist die Energie, die während der Photolyse zur Verfügung gestellt wird. Die Glukose, die über GP hergestellt wird, kann bei der Atmung oder als Baustein bei der Bildung von Stärke und Cellulose verwendet werden, Materialien, die häufig in Pflanzen gefragt sind.
Limitierende Faktoren bei der Photosynthese
Einige Faktoren beeinflussen die Photosyntheserate in Pflanzen wie folgt
- Die Temperatur spielt eine Rolle bei der Beeinflussung der Photosyntheserate. Enzyme, die am Photosyntheseprozess beteiligt sind, werden direkt von der Temperatur des Organismus und seiner Umgebung beeinflusst
- Die Lichtintensität ist ebenfalls ein begrenzender Faktor.
- Die Kohlendioxidkonzentration spielt aufgrund der im Calvin-Zyklus erforderlichen Kohlendioxidzufuhr ebenfalls eine Rolle.
Insgesamt erzeugt eine Pflanze so Energie, die eine reichhaltige Glukosequelle für die Atmung und die Bausteine für komplexere Materialien liefert. Während Tiere ihre Energie AUS der Nahrung beziehen, beziehen Pflanzen ihre Energie VON der Sonne.
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