WYJAŚNIENIE FORMUŁY FOTOSYNTEZY - BIOLOGIA - 2025

Formuła fotosynteza wyjaśnia, w jaki sposób rośliny pobierają energię słoneczną i użyć go do konwersji dwutlenku węgla i wody do cząsteczek niezbędnych do ich wzrostu, to znaczy do jedzenia.

Tutaj pierwiastkami, które początkowo interweniują, są dwutlenek węgla i woda, które później są przekształcane w glukozę i tlen.

Proces ten wymaga wielu reakcji chemicznych, dlatego można go wyrazić następującym wzorem chemicznym:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Przemiana ta zachodzi dzięki działaniu światła słonecznego, które pozwala roślinie przekształcić dwutlenek węgla i wodę w potrzebne jej składniki odżywcze (glukozę) i tlen uwalniany jako odpad.

Z kolei pierwiastki chemiczne, które są pokazane we wzorze fotosyntezy, wchodzą i opuszczają komórki roślinne poprzez proces dyfuzji zwany osmozą, który pozwala roślinie pobierać dwutlenek węgla z powietrza i uwalniać następnie tlen do niego.

Tak jak związki powietrza są wchłaniane i uwalniane w procesie osmozy, tak światło słoneczne jest wychwytywane dzięki obecności zielonego pigmentu zwanego chlorofilem.

Równanie chemiczne fotosyntezy

Równanie chemiczne fotosyntezy można odczytać w następujący sposób:

Dwutlenek węgla + woda (+ światło słoneczne) → glukoza + tlen

Należy zauważyć, że to przejście jest możliwe tylko dzięki padaniu światła słonecznego, które jest w ten sposób uwzględnione we wzorze, ponieważ samo w sobie nie stanowi substancji.

Z drugiej strony, chemicznym sposobem sformułowania tego równania byłoby zastosowanie następującej równowagi:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Gdzie CO2 = dwutlenek węgla; H2O = woda; C6H12O6 = glukoza; O2 = tlen.

Proces glukozowy

Glukoza powstaje z mieszaniny atomów węgla, wodoru i tlenu. Po wyprodukowaniu w procesie fotosyntezy można go używać na trzy różne sposoby:

1 - Można go przekształcić w substancje chemiczne potrzebne do wzrostu komórek roślinnych, takie jak celuloza.

2 - Można go przekształcić w skrobię, cząsteczkę magazynującą, która ma zdolność przekształcania się z powrotem w glukozę, na wypadek, gdyby roślina tego potrzebowała.

3 - Może ulec rozkładowi podczas oddychania, uwalniając energię zmagazynowaną w jego cząsteczkach.

Związki chemiczne

Rośliny muszą przyjmować wiele pierwiastków chemicznych, aby pozostać przy życiu i zdrowe. Najważniejsze z nich to węgiel, wodór i tlen.

Wodór i tlen pobierane są z wody i gleby, natomiast węgiel i tlen pobierane są z dwutlenku węgla i tlenu obecnych w atmosferze.

Woda i dwutlenek węgla są wykorzystywane do syntezy żywności podczas fotosyntezy. Tlen jest niezbędny do uwalniania energii z pożywienia podczas procesu oddychania rośliny.

Oprócz tych trzech podstawowych pierwiastków, które są wskazane we wzorze fotosyntezy, istnieją inne związki mineralne, których wszystkie rośliny potrzebują do zdrowego wzrostu.

Są one wchłaniane przez korzenie w postaci jonów rozpuszczonych w wodzie glebowej. Dwa z tych jonów mineralnych to azotan i magnez.

Azotany są niezbędne do produkcji aminokwasów w procesie fotosyntezy. Z kolei aminokwasy umożliwiają produkcję białek. Ze swojej strony magnez jest niezbędny do produkcji chlorofilu.

Rośliny, których liście zmieniają kolor na inny niż zielony, prawdopodobnie przechodzą przez fazę niedoboru minerałów i proces fotosyntezy nie zostanie pomyślnie przeprowadzony.

Komórki liściowe

Rośliny, podobnie jak wszystkie żyjące stworzenia na świecie, muszą się odżywiać. Z tego powodu wykorzystują proces fotosyntezy do przekształcania związków chemicznych, takich jak dwutlenek węgla i woda, w glukozę, której potrzebują do wzrostu i rozwoju ich komórek.

Tak samo ten proces fotosyntezy jest możliwy tylko dzięki działaniu komórek znajdujących się w liściach roślin, gdzie substancja zwana chlorofilem umożliwia magazynowanie energii słonecznej i wykorzystywanie jej do przemiany związków chemicznych pobieranych z powietrza.

Chlorofil jest bogaty w chloroplasty i enzymy, które pozwalają komórkom liści reagować podczas procesu fotosyntezy.

Części komórki roślinnej

Komórka składa się z wielu części, które odgrywają podstawową rolę w procesie fotosyntezy. Niektóre z tych części są następujące:

- Chloroplasty: zawierają chlorofil i enzymy niezbędne do zajścia reakcji chemicznej fotosyntezy.

- Jądro: w nim znajduje się DNA z informacją genetyczną rośliny, która jest wykorzystywana przez enzymy podczas procesu fotosyntezy.

- Membrana komórkowa: jest to przepuszczalna bariera, która reguluje przepływ gazów i wody zarówno do wnętrza komórki, jak i do niej.

- Vacuole: pozwala komórce pozostać twardą.

- Cytoplazma: to miejsce, w którym wytwarzane są niektóre enzymy i białka wykorzystywane podczas chemicznego procesu fotosyntezy.

Czynniki ograniczające fotosyntezę

Istnieją trzy czynniki, które mogą ograniczać reakcję chemiczną fotosyntezy: natężenie światła, stężenie dwutlenku węgla i temperatura.

Natężenie światła

Gdy nie ma wystarczającej ilości światła, roślina nie może skutecznie przeprowadzić procesu fotosyntezy, bez względu na to, że w środowisku jest wystarczająca ilość wody i dwutlenku węgla.

Dlatego zwiększenie intensywności światła natychmiast przyspieszy proces fotosyntezy.

Zależność fotosyntezy i natężenie światła

Stężenie dwutlenku węgla

Czasami chemiczny proces fotosyntezy jest ograniczony przez stężenie dwutlenku węgla w powietrzu. Nawet przy dużej ilości światła słonecznego i wody roślina nie może przeprowadzić fotosyntezy bez wystarczającej ilości dwutlenku węgla w powietrzu.

Zależność fotosyntezy i stężenie dwutlenku węgla

Temperatura

Gdy temperatura jest bardzo niska, fotosynteza przebiega wolniej. Podobnie rośliny nie mogą przeprowadzać fotosyntezy, gdy temperatura jest bardzo wysoka.

Fotosynteza i zależność temperaturowa

Bibliografia

1. (2014). Nauka. Źródło: Jak rośliny wytwarzają żywność: bbc.co.uk.
2. Helmenstine, AM (13 lutego 2017). ThoughtCo. Pobrane z The Balanced Chemical Equation for Photosynthesis?: Thinkco.com.
3. Matalone, S. (2017). com. Pobrane z Balanced Chemical Equation for Photosynthesis: study.com.
4. (2017). Edukacja w zakresie fotosyntezy. Pobrane z Photosynthesis for Kids: photosynthesiseducation.com.
5. Veloz, L. (24 kwietnia 2017). Nauka. Pobrane z What Are the Reactants of Photosynthesis?: Sciencing.com.