در حالی که انسان ها و حیوانات گیاهان و سایر حیوانات را به عنوان غذا می خورند، گیاهان می توانند غذای خود را با استفاده از نور و فرآیندی به نام فتوسنتز درست کنند. فتوسنتز فرآیندی است که در آن گیاهان با استفاده از دی اکسید کربن، آب و نور خورشید غذا درست می کنند.
فتوسنتز چیست؟
فتوسنتز ممکن است کلمه بزرگی باشد، اما می توان آن را به دو کلمه کوچکتر تقسیم کرد: "عکس" و "سنتز". عکس به معنای نور و سنتز به معنای کنار هم قرار دادن است. در حالی که فرآیند می تواند پیچیده باشد، می توان آن را به سادگی با معادله کلمه زیر نوشت:
چگونه فتوسنتز اتفاق می افتد
فتوسنتز در برگ‌های گیاهانی که کلروپلاست‌ها در سلول‌ها زندگی می‌کنند اتفاق می‌افتد. فتوسنتز دو مرحله دارد. مرحله اول نیاز به نور دارد و مرحله دوم نه. قبل از اینکه بتوانید فرآیند فتوسنتز را درک کنید، باید در مورد کلروپلاست ها بیشتر بدانید.
کلروپلاست
گیاهان نیز مانند انسان ها از هزاران سلول تشکیل شده اند. بر خلاف سلول های حیوانی، گیاهان ساختار خاصی به نام کلروپلاست دارند که در آن فتوسنتز اتفاق می افتد.
کلروپلاست ها حباب های بیضی شکل ریز هستند که در داخل سلول های گیاهی یافت می شوند. گاهی اوقات سلول های گیاهی فقط دارای چند کلروپلاست هستند در حالی که بقیه کل فضای داخل یک سلول را اشغال می کنند.کلروپلاست ها دارای لایه های زیادی هستند. لایه بیرونی صاف است در حالی که داخل کلروپلاست شامل چندین قطعه مهم است.
درون کلروپلاست مجموعه ای از کیسه های پر از کلروفیل به نام تیلاکوئیدها وجود دارد که در مایعی به نام استروما شناور هستند. تیلاکوئیدها شبیه به پشته های پنکیک هستند. کلروفیل به گیاهان رنگ سبز می دهد و به گیاهان در جذب انرژی از نور خورشید کمک می کند.
مرحله اول: واکنشهای وابسته به نور
مرحله اول فتوسنتز را مرحله واکنشهای وابسته به نور می نامند. این مرحله در تیلاکوئیدهای کلروپلاست ها اتفاق می افتد و تنها زمانی می تواند اتفاق بیفتد که نور خورشید در دسترس باشد.
- نور خورشید به کلروفیل موجود در کلروپلاست ها برخورد می کند و الکترون ها را تحریک می کند.
- الکترون های برانگیخته از کلروفیل جدا می شوند.
- از آنجایی که یک الکترون به تازگی از کلروفیل خارج شده است، باید جایگزین شود. یک مولکول آب در تیلاکوئیدها به اکسیژن (O2) و یون هیدروژن (H+) تقسیم می شود.
- سپس الکترون‌های آزاد تحت یک واکنش شیمیایی قرار می‌گیرند تا ATP و NADPH ایجاد کنند که هر دو مولکول‌های انرژی مورد نیاز برای مرحله دوم فتوسنتز هستند.
مرحله دوم: چرخه کالوین
مرحله دوم فتوسنتز به نام چرخه کالوین در استرومای کلروپلاست ها اتفاق می افتد. نور خورشید برای چرخه کالوین مورد نیاز نیست. دی اکسید کربن و انرژی حاصل از ATP و NADPH باعث ایجاد گلوکز می شود. گلوکز قند ساده ای است که گیاهان به عنوان انرژی ذخیره می کنند و می توانند به اجزای دیگری مانند نشاسته و سلولز که برای ساختار سلولی مهم هستند تبدیل شود.
- کربن دی اکسید هوا از طریق سوراخ های روی برگ های گیاه جذب می شود.
- مولکول دی اکسید کربن به قند ساده ای به نام RuBP متصل می شود.
- از طریق یک واکنش شیمیایی چهار مرحله ای، دی اکسید کربن و مولکول RuBP از مرحله اول با ATP و NADPH ترکیب می شوند و یک مولکول گلوکز ایجاد می کنند.
ویدئوی زیر روند کار را از ابتدا تا انتها نشان می دهد:
فتوسنتز مهم است
فتوسنتز ستون فقرات حیات روی زمین است. انسان بدون اکسیژن نمی تواند زندگی کند. اکسیژنی که گیاهان در طول فتوسنتز تولید می کنند، هر روز در هوای تنفسی افراد آزاد می شود. هنگامی که مردم در اکسیژن تنفس می کنند، دی اکسید کربن آزاد می کنند. گیاهان از دی اکسید کربن در فرآیند فتوسنتز استفاده می کنند. بنابراین، گیاهان مسئول متعادل کردن سطح اکسیژن و دی اکسید کربن در هوا هستند. علاوه بر این، برخی از گیاهان گلوکز تولید شده در طول فتوسنتز را در میوه ها و ریشه ها ذخیره می کنند. برخی از این میوه ها و ریشه ها سیب، هویج، توت فرنگی و دیگر غذاهای خوشمزه ای است که مردم از خوردن آن لذت می برند.
