Fotosyntéza

Fotosyntéza (gr. fotos – svetlo, synthessis – viazanie, zlučovanie): je jedinečný dej na Zemi, ktorého výsledkom je produkcia organických látok a kyslíka procesom viazania slnečnej energie a jej premeny na energiu chemických väzieb.

Fotosyntéza je prvý a najdôležitejší proces premeny energie slnečného žiarenia na chemickú energiu.

Ročne sa vďaka fotosyntéze viaže 1,5.10¹⁴ kg uhlíka, čo približne zodpovedá svetovým zásobám ropy a uvoľňuje sa 4.10¹⁴ kg kyslíka.

Asi 10% uvedených množstiev pripadá na suchozemské zelené rastliny a až 90% na zelené riasy svetových morí a oceánov.

Zjednodušená sumárna rovnica fotosyntézy:

Význam fotosyntézy:

1.    produkcia organických látok, ktoré sú zdrojom výživy heterotrofných organizmov

2.    udržiava sa stály pomer kyslíka a oxidu uhličitého v atmosfére (O₂: 21%; CO₂: 0,03%)

3.    vytváranie materiálu, z ktorého môžu vznikať fosílne palivá (ropa, zemný plyn, . . . )

Hlavný orgán fotosyntézy je list.

Podmienkou fotosyntézy sú:

1.chloroplasty – bunkové organely membránovej štruktúry uložené v cytoplazme buniek. Chloroplast je ohraničený dvojitou membránou, v ktorej je základná bielkovinová plazma - stróma.V nej je sieť uzavretých membrán v tvare stlačených mechúrikov - tylakoidy. 

Stupňovito na seba uložené tylakoidy tvoria graná.

Štruktúra chloroplastu

Na vnútorných membránach chloroplastov (tylakoidy) sú zrnité štruktúry, ktoré tvoria

 fotosystém I (P-700) a fotosystém II (P-680).

2. asimilačné farbivá (pigmenty)

a) sedem rôznych typov chlorofylov (a, b, c, d, e). Najvýznamnejší je chlorofyl a(modrozelený), tvz. aktívny chlorofyl,

 ktorý absorbuje najúčinnejšiu oblasť svetelného žiarenia s vlnovou dĺžkou 400 – 700 nm. Chlorofyl b je žltozelený.

 U fotosyntetizujúcich baktérií sa nachádza bakteriochlorofyl a baktérioviridín.

Základnou štruktúrou molekuly chlorofylov je porfyrínová kostra s viacerými dvojitými väzbami. V strede molekuly je horčík.

Porfyrínová kostra chlorofylu s horčíkom

b) karotenoidy – oranžový β-karotén, žltohnedé xantofyly

c) fykobilíny – modrý fykocyanín a červený fykoerytrín u siníc

Asimilačné pigmenty fungujú ako zberače slnečnej energie fotónov rôznej vlnovej dĺžky, energiu postupne 

prenášajú až na konečný akceptor chlorofyla. Ten ako jediný pigment pasívne absorbuje energiu prenášačov,

 ale ju dokáže aj aktívne využiť. Pohltením fotónu (svetelného kvanta energie fotónu) chlorofylom sa dostane 

chlorofyl a do exitovaného stavu a prudký vzrast energie vyvolá emitovanie elektrónu.