Biology for Majors I (Svenska)

Identifiera de grundläggande komponenterna och stegen i fotosyntes

Processerna i alla organismer – från bakterier till människor – kräver energi. För att få denna energi får många organismer tillgång till lagrad energi genom att äta, det vill säga genom att inta andra organismer. Men var har den lagrade energin i maten sitt ursprung? All denna energi kan spåras tillbaka till fotosyntes.

Fotosyntes är avgörande för allt liv på jorden; både växter och djur är beroende av det. Det är den enda biologiska processen som kan fånga energi som har sitt ursprung i yttre rymden (solljus) och omvandla den till kemiska föreningar (kolhydrater) som varje organism använder för att driva sin ämnesomsättning. I korthet fångas solljusens energi och används för att ge elektroner energi, som sedan lagras i kovalenta bindningar av sockermolekyler. Hur långvariga och stabila är de kovalenta bindningarna? Den energi som utvinns idag genom förbränning av kol och petroleumprodukter representerar solljusenergi som fångats upp och lagrats av fotosyntes för cirka 300 miljoner år sedan.

Växter, alger och en grupp bakterier som kallas cyanobakterier är de enda organismer som kan utföra fotosyntes (figur 1). Eftersom de använder ljus för att tillverka sin egen mat kallas de fotoautotrofer (bokstavligen ”självmatare som använder ljus”). Andra organismer, såsom djur, svampar och de flesta andra bakterier, kallas heterotrofer (”andra matare”), eftersom de måste förlita sig på det socker som produceras av fotosyntetiska organismer för deras energibehov. En tredje mycket intressant grupp bakterier syntetiserar sockerarter, inte genom att använda solljusens energi utan genom att extrahera energi från oorganiska kemiska föreningar; därför kallas de kemoautotrofer.

Figur 2. Fotoautotrofer inklusive (a) växter, (b) alger och (c) cyanobakterier syntetiserar sina organiska föreningar via fotosyntes med användning av solljus som energikälla. Cyanobakterier och planktonalger kan växa över enorma områden i vatten, ibland helt täcka ytan. I en (d) djuphavsventilator fångar kemoautotrofer, såsom dessa (e) termofila bakterier, energi från oorganiska föreningar för att producera organiska föreningar. Ekosystemet som omger ventilationsöppningarna har ett varierat utbud av djur, såsom tubmaskar, kräftdjur och bläckfisk som hämtar energi från bakterierna. (kredit a: modifiering av arbete av Steve Hillebrand, US Fish and Wildlife Service; kredit b: modifiering av arbete genom ”eutrofiering & hypoxi” / Flickr; kredit c: modifiering av arbete med NASA; kredit d: University of Washington, NOAA; kredit e: modifiering av arbete av Mark Amend, West Coast and Polar Regions Undersea Research Center, UAF, NOAA)

Figur 2. Energin som lagras i kolhydratmolekyler från fotosyntes passerar genom livsmedelskedjan. Rovdjuret som äter dessa rådjur får en del av den energi som härstammar i den fotosyntetiska vegetationen som rådjur konsumerade. (kredit: modifiering av arbete av Steve VanRiper, US Fish and Wildlife Service)

Fotosyntesens betydelse är inte bara att den kan fånga solljusens energi. En ödla som solar sig på en kall dag kan använda solens energi för att värma upp. Fotosyntes är viktig eftersom den utvecklades som ett sätt att lagra energin i solstrålning (”foto” -delen) som elektroner med hög energi i kol-kolbindningarna i kolhydratmolekyler (”syntes” -delen). Dessa kolhydrater är den energikälla som heterotrofer använder för att driva syntesen av ATP via andning. Därför driver fotosyntes 99 procent av jordens ekosystem. När ett topprovdjur, som en varg, byter på en hjort (figur 2), är vargen i slutet av en energibana som gick från kärnreaktioner på solens yta, till ljus, till fotosyntes, till vegetation, till rådjur och slutligen till varg.

Vad du lär dig att göra

• Identifiera reaktanter och produkter från fotosyntes
• Beskriv det synliga och elektromagnetiska ljusspektrum som de gäller för fotosyntes
• Beskriv de ljusberoende reaktionerna som äger rum under fotosyntesen
• Identifiera de ljusoberoende reaktionerna i fotosyntesen

Inlärningsaktiviteter

Inlärningsaktiviteterna för detta avsnitt inkluderar följande:

• En översikt över fotosyntes
• Ljusspektrum
• Ljusberoende reaktioner
• Ljusoberoende reaktioner
• Fotosyntes
• Självkontroll: Fotosyntes

Bidra!

Förbättra den här sidanLäs mer