Fotoszintézis

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

A fotoszintézis a Nap energiájának felhasználása a növekedéshez, pontosabban az energia kémiai energiává történő átalakítása. A fotoszintézis olyan metabolizmus, amely lebontó (katabolikus) és felépítő (anabolikus) folyamatokból tevődik össze. A katabolikus folyamat a fényreakció, amikor a fényenergia kémiai energiává alakul. Az anabolikus folyamat során a szén-dioxid megkötése (fixáció) történik és annak szénforrásként való felhasználása a növekedéshez, ezt nevezzük sötét reakciónak. A kémiai energiát fényenergiává a növények, a fotoszintetikus cianobaktériumok, bíbor- és zöldbaktériumok alakítják át. A cianobaktériumok és a növények az oxigéntermelő fotoszintézist használják; a bíbor- és zöldbaktériumok a bakteriális vagy anoxigénikus (oxigént nem termelő) fotoszintézist alkalmazzák.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Színanyagok

Többféle pigmentet találhatunk a különböző fotoszintetizáló szervezetekben. Minden fotoszintetikus rendszer elsődleges pigmentje a klorofill. A klorofill egy tetrapirrol származék, amely magnéziumot tartalmaz a porfirin gyűrűben. Hosszú hidrofób oldalláncot tartalmaz, amelynek segítségével membránhoz kapcsolódik. A növények klorofill a-t tartalmaznak, ugyanazt, mint az algák és a cianobaktériumok. A bíbor és zöld baktériumok klorofillját bakterioklorofill-nek nevezik, ez oldalláncaiban eltér a klorofilltól, és ez a fényabszorbciós spektrumban is megmutatkozik. A klorofill 450 nm és 650-750 nm-nél abszorbeálja a fényt; a bakteriális klorofillok 800-1000 nm–nél abszorbeálnak. A fotoszintetikus apparátus mindig tartalmaz karotenoidokat. Ezek fénygyűjtő pigmentekként szolgálnak, a kék-zöld spektrális régióban, 400-550 nm között abszorbeálva a fényt. A karotenoidok majdnem 100%-os hatékonysággal szállítják a fényenergiát a klorofillhez. A fikobiliproteinek a cianobaktériumok fő fénygyűjtő pigmentjei, amelyeket néhány algában is megtalálhatunk. Ezek zöldek, vagy vörösek, a fényspektrum közepéről abszorbeálnak 550 és 650 nm között.

[szerkesztés] A fotoszintézis általános folyamata

A fényreakció a klorofill jelenlététől függ, amely az elsődleges pigment a fotoszintetikus szervezetek membránjában. A folyamat során a fényenergiát a klorofill segítségével gyűjtik össze, ami nyeli el a fényenergiát. A fénykvantum abszorpciója a klorofillban a vörös és kék tartományban egy elektron áthelyeződését okozza. Az áthelyezett elektron energiaforrás, amely keresztülhalad a membránban a fotoszintetikus elektron transzport rendszerben. Az elektron átadása közben a membránban a protonok áthelyeződése miatt töltéskülönbség jön létre, ami az energiatermelés hajtóereje.

[szerkesztés] A növények oxigéntermelő fotoszintézise

A plasztiszok a növényekre jellemző organellumok. A plasztiszok közül a kloroplasztiszban folyik a fotoszintézis. A kloroplasztiszok lencse vagy gömb alakúak, kettős membránnal határoltak, belsejüket színtelen plazma (sztróma) tölti ki. A belső teret kettős membránok (tilakoidok) töltik ki. A tilakoid membránok a fotoszintézis fényreakciójának helyei. Rajtuk, illetve ezekbe épülve találhatók a fehérjékhez kötött pigmentek, a klorofill és a karotenoidok. Az elektronátvivők: a plasztokinon, a ferredoxin és a citokrómok, továbbá a szükséges enzimek is itt találhatók. A növények esetében a fotoszintézis nagyon leegyszerűsített képlete: CO2 + H2O + fényenergia = (CH2O) szénhidrát + O2 + H2O

[szerkesztés] A növények fotoszintézisének típusai

C3 típusúnak nevezzük az olyan fotoszintézist, amelyben a növény a széndioxidot először három szénatomos szerves savakban köti meg. A C3 típusú fotoszintézis leginkább a mérsékelt és a hideg égövön elterjedt növényekre jellemző.

A C4-es típusú fotoszintézis a szén-dioxid megkötésének elsősorban a trópusi fűfélékben (pl. cukornád, kukorica), de más növényekben is előforduló, a Calvin-ciklustól eltérő útja. Az ilyen növények a széndioxidot először négy szénatomos (C4-es) szerves savakban kötik meg. Ez a módszer meleg, jól megvilágított környezetben hatékonyabb a C3 típusú fotoszintézisnél.

[szerkesztés] Oxigént nem termelő bakteriális fotoszintézis

A legősibb anaerob szervezetek tartoznak ide, melyek H2S-t, H2-t és szerves anyagokat használnak elektronforrásként, viszont nem képesek a víz oxidációjára. A bíbor kénbaktériumok, bíbor nem-kén baktériumok és zöld kénbaktériumok tartoznak ebbe a csoportba. Mindegyik egysejtű, élénken pigmentált (klorofill, karotinoidok), tipikusan vízi élőlény. A legtöbb sejt mozgékony. Mindegyik sejt képes a Calvin-ciklus (bíbor baktériumok) illetve a reduktív Krebs-ciklus (zöld kénbaktériumok) révén a szén-dioxid fixálására, ugyanakkor általában képesek szerves anyagok energia- és szénforrásként való hasznosítására is (különösen a bíbor nem-kén baktériumok). Az energiát szénhidrátokban raktározzák, ez stabilabb, mint az ATP, vagy a NADPH. A bíbor és zöld baktériumok poli-beta-hidroxibutirátot és glikogént raktároznak. Nitrogénfixálásra képes, de az ammónia asszimilációt előnyben részesítő szervezetek.

[szerkesztés] A fotoszintézis jelentősége

A cianobaktériumok Gram-negatív festődésű baktériumok, melyek fotoszintetikus apparátusa a növényekéhez nagyon hasonló működésű. 2-2,5 milliárd évvel ezelőtt a sejtek fotoszintézise során kibocsájtott oxigén az ősi oxigénben szegény Föld légkörét megváltoztatta. A felhalmozódó oxigén megteremtette a lehetőséget az oxigénigényes élőlények evolúciójára. A légkörben felhalmozódó oxigénből (O2) az Napból érkező UV sugárzás hatására a sztratoszférában rétegben felhalmozódó ózon (O3) képződik napjainkban is, amely a Föld felszínén élő szervezeteket megvédi az UV sugárzás káros hatásaitól.


[szerkesztés] Külső hivatkozások


A lap eredeti címe: „http://hu.wikipedia.org/wiki/Fotoszint%C3%A9zis”
Személyes eszközök