TRAŽI DALJE:
STRUKE:

fotosinteza

ilustracija
FOTOSINTEZA

fotosinteza (foto- + sinteza), proces stvaranja organskih tvari iz ugljikova dioksida (CO2) i vode (H2O) s pomoću svjetlosne energije i klorofila uz istodobno izlučivanje kisika (→ asimilacija). Proces se odvija u kloroplastima zelene biljke. Ugljikov ciklus, koji počinje ugradnjom CO2 putem fotosinteze jedan je od najvažnijih procesa na Zemlji. Svi živi organizmi (autotrofni i heterotrofni) procesima disanja (biooksidacije) razgrađuju organske tvari koje su prethodno nastale fotosintezom u biljci i pritom se oslobađa u njima vezana Sunčeva energija u obliku adenozintrifosfata (ATP). Proces fotosinteze može se podijeliti na primarne procese, za koje je nužna Sunčeva svjetlost, a odvijaju se u tilakoidnim membranama kloroplasta (→ plastidi), te sekundarne procese, tzv. Calvinov ciklus, za koji svjetlost nije tako nužna (reakcije tame), a odvija se u stromi kloroplasta. Primarni procesi obuhvaćaju dvije uzastopne, usklađene, serijski povezane fotokemijske reakcije. Svaka je vezana na svoj reakcijski sustav, tzv. fotosustav I (P700) i fotosustav II (P680). Svaki fotosustav ima svoj specifični klorofil a, s određenom valnom duljinom apsorpcije. Fotokemijske reakcije počinju apsorpcijom fotona ili kvanata svjetlosti na fotosustavu I, iz čijega se klorofila izbijaju dva elektrona koji se, tako obogaćeni energijom, prenose enzimima do oksidiranoga koenzima NADP+, a zajedno s protonima iz vode reduciraju ga u NADPH. Fotosustav I (P+700) otpuštanjem elektrona ostaje pozitivno nabijen. Radi toga mora nadoknaditi elektrone iz fotosustava II (P680), za što je potrebna apsorpcija dvaju novih fotona svjetlosti. Gubitkom elektrona fotosustav II (P+680) ostaje pozitivno nabijen, a nadoknađuje elektrone iz fotolize vode. Fotoliza vode je, uz oslobađanje kisika, središnji događaj druge svjetlosne reakcije. Treba naglasiti da biljke vrše fotolizu vode s energijom kvanta crvene svjetlosti, dok bi je čovjek morao izvoditi s mnogo većom energijom po kvantu (onom ultraljubičaste svjetlosti). Pod utjecajem svjetlosti na fotosustave energiziraju se i tjeraju elektroni, čime se omogućuje razdvajanje hidroksilnih (OH) iona od protona (H+), što stvara električni napon među njima (slično sunčanoj bateriji). Taj napon vuče protone kroz dijelove tilakoidne membrane, gdje se nalaze enzimi za stvaranje adenozintrifosfata (ATP), koji je, uz NADPH, produkt primarnih procesa. Dio kisika koji se u fotosintezi oslobađa može reagirati s elektronima i stvarati spojeve štetne kloroplastima (superokside i hidroksilne radikale te vodikov peroksid), koje kloroplast s pomoću enzima superoksid dizmutaze i peroksidaze askorbinske kiseline pretvara u vodu i kisik. U sekundarnim procesima koji se zbivaju u stromi kloroplasta veže se ugljični dioksid (CO2) s pomoću enzima ribuloza-1,5-difosfat-karboksilaze u novonastali spoj sa 6 ugljikovih atoma, a on se brzo raspada na dvije molekule 3-fosfoglicerinske kiseline (svaka s po 3 ugljikova atoma). One se reduciraju s pomoću produkata primarnih procesa (NADPH i ATP) u gliceraldehid-fosfat. Nastali trioza-fosfat može u Calvinovu ciklusu stvarati šećere s 4 i više ugljikovih atoma, pri čemu se mora obnavljati ribuloza-1,5-difosfat kao primatelj nove molekule CO2. Iz viška glukoze stvara se škrob, koji oblikuje škrobna zrnca vidljiva mikroskopom. Melvin Calvin protumačio je tijek enzimskih reakcija s pomoću radioaktivnog izotopa ugljika (14C) i kromatografije.

S općega gledišta fotosinteza je kvalitativno najvažniji biokemijski proces na Zemlji jer se njime apsorbirana Sunčeva energija s pomoću vode i ugljičnoga dioksida ugrađuje u energijom bogate kemijske veze organskih spojeva. S čovjekova gledišta njezina je uloga nezamjenljiva u stvaranju kisika i hrane za sve heterotrofne organizme (životinje, biljke bez klorofila, bakterije i gljive). Fotosinteza je i u kvantitativnome smislu presudan proces jer se svake godine više od 200 mlrd. tona ugljika pretvori u 500 mlrd. tona organskih tvari, pri čemu se oslobađaju goleme količine kisika potrebnog za disanje. Zato svako zagađivanje atmosfere iz nečistih industrijskih tehnologija ugrožava fotosintetske organizme, a s time i život na Zemlji.

Citiranje:
fotosinteza. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2020. Pristupljeno 22. 10. 2020. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=20282>.