Biologia majoreille I

Tunnista fotosynteesin peruskomponentit ja vaiheet

Kaikkien organismien prosessit – bakteereista ihmisiin – vaativat energiaa. Saadakseen tämän energian monet organismit pääsevät varastoituun energiaan syömällä, eli nielemällä muita organismeja. Mutta mistä ruokaan varastoitu energia on peräisin? Kaikki tämä energia voidaan jäljittää fotosynteesiin.

Fotosynteesi on välttämätöntä kaikelle maan päällä olevalle elämälle; siitä riippuvat sekä kasvit että eläimet. Se on ainoa biologinen prosessi, joka voi siepata ulkoavaruudesta (auringonvalosta) peräisin olevan energian ja muuttaa sen kemiallisiksi yhdisteiksi (hiilihydraateiksi), joita jokainen organismi käyttää aineenvaihduntansa tehostamiseen. Lyhyesti sanottuna auringonvalon energia siepataan ja sitä käytetään elektronien energisointiin, jotka sitten varastoidaan sokerimolekyylien kovalenttisiin sidoksiin. Kuinka pitkään kestävät ja vakaat nuo kovalenttiset sidokset ovat? Hiilen ja öljytuotteiden polttamalla nykyään keräämä energia edustaa fotosynteesin keräämää ja varastoitua auringonvaloa noin 300 miljoonaa vuotta sitten.

Kasvit, levät ja bakteeriryhmä, nimeltään syanobakteerit, ovat ainoita organismeja, jotka pystyvät suoritetaan fotosynteesi (kuva 1). Koska he käyttävät valoa oman ruoan valmistamiseen, niitä kutsutaan fotoautotrofeiksi (kirjaimellisesti ”itse ruokkiviksi ruokkiviksi ruokkiviksi”). Muita organismeja, kuten eläimiä, sieniä ja useimpia muita bakteereja, kutsutaan heterotrofeiksi (”muut syöttölaitteet”) koska heidän on luotettava fotosynteettisten organismien tuottamiin sokereihin energiantarpeestaan. Kolmas erittäin mielenkiintoinen bakteeriryhmä syntetisoi sokereita, ei käyttämällä auringonvaloa, vaan uuttamalla energiaa epäorgaanisista kemiallisista yhdisteistä; näin ollen niitä kutsutaan kemoautotrofeiksi.

Kuva 2. Photoautotrofit, jotka sisältävät (a) kasveja, (b) levät ja (c) syanobakteerit syntetisoivat orgaaniset yhdisteet fotosynteesin avulla käyttämällä auringonvaloa energialähteenä. Syanobakteerit ja planktoniset levät voivat kasvaa valtavilla alueilla vedessä, toisinaan peittäen kokonaan pinnan. (D) syvänmeren tuuletusaukossa kemoautotrofit, kuten nämä (e) termofiiliset bakteerit, sieppaavat energiaa epäorgaanisista yhdisteistä orgaanisten yhdisteiden tuottamiseksi. Tuuletusaukkoja ympäröivässä ekosysteemissä on monipuolinen joukko eläimiä, kuten putkimatoja, äyriäisiä ja mustekaloja, jotka saavat energiaa bakteereista. (luotto a: työn muokkaus Steve Hillebrandilta, Yhdysvaltain kala- ja villieläinpalvelu; luotto b: työn muokkaaminen ”rehevöitymisen & hypoksia” / Flickr avulla; luotto c: työn muuttaminen NASA; luotto d: Washingtonin yliopisto, NOAA; luotto e: Mark Amendin, länsirannikon ja polaaristen alueiden merenalaisen tutkimuskeskuksen (UAF, NOAA) työn muutos)

Kuva 2. Fotosynteesistä hiilihydraattimolekyyleihin varastoitunut energia kulkee ravintoketjun läpi. Petoeläin, joka syö nämä peurat, saa osan alkunsa energiasta hirvieläinten kuluttamassa fotosynteettisessä kasvillisuudessa. (luotto: Steve VanRiperin, Yhdysvaltain kala- ja villieläinpalvelun työn muutos)

Fotosynteesin merkitys ei ole pelkästään se, että se voi kaapata auringonvalon energiaa. Lisko, joka aurinkoa kylmänä päivänä, voi käyttää auringon energiaa lämpenemiseen.Fotosynteesi on elintärkeää, koska se kehittyi tapa tallentaa energia aurinkosäteilyssä (”valokuva” osa) korkean energian elektronina hiilihydraattimolekyylien hiili-hiilisidoksissa (”synteesi” -osa). Nuo hiilihydraatit ovat energialähde, jota heterotrofit käyttävät ATP: n synteesin tehostamiseen hengityksen kautta. Siksi fotosynteesi käyttää 99 prosenttia maapallon ekosysteemeistä. Kun huippupetoeläin, kuten susi, saalis peuraa (kuva 2), susi on energiapolun lopussa, joka siirtyi ydinreaktioista auringon pinnalla, valoon, fotosynteesiin, kasvillisuuteen, hirvieläimille ja lopulta susi.

Mitä opit tekemään

• Tunnista fotosynteesin reagenssit ja tuotteet
• Kuvaile näkyvä ja sähkömagneettiset valospektrit, kun niitä sovelletaan fotosynteesiin
• Kuvaa valosynteesin aikana tapahtuvat valosta riippuvat reaktiot
• Tunnista valosta riippumattomat reaktiot fotosynteesissä

Oppimistoiminnot

Tämän osan oppimistoimet sisältävät seuraavat:

• yleiskatsaus fotosynteesistä
• valonspektrit
• Valosta riippuvat reaktiot
• Valosta riippumattomat reaktiot
• Fotosynteesi
• Itsetarkistus: Fotosynteesi

Osallistu!

Paranna tätä sivuaLisätietoja