Fotosyntéza

 Všechny organické látky rostlinného těla vznikají složitými biochemickými procesy z vody, oxidu uhličitého a jednoduchých minerálních látek, které rostliny přijímají kořeny z půdy a listy ze vzduchu.základním procesem vzniku těchto látek je fotosyntetická asimilace - fotosyntéza. Fotosyntéza se jí říká proto, že k přeměně jednoduchých látek ( H2O a  CO2 ) na složitější organické látky - syntéze využívají zelené rostliny energie fotonů viditelné části slunečního spektra, tj. fotonů vlnových délek 400 až 750 nm.                                                                                                         

Tyto fotony zachycují barviva plastidů :

- chlorofyly a, b zachycují fotony modrofialové a červené části spektra.

- fykocyan a fykoerytrin zachycují fotony zelené a žluté části spektra

- xantofyly a karotenoidy zachycují fotony modrozelené části spektra

Energie fotonů, zachycených výše uvedenými asimilačními barvivy, je postupně předávána molekulám chlorofylu a , který se zachyceným fotonem excituje - uvolní energeticky bohatý elektron.

Průběh fotosyntézy

 Fotosyntéza se skládá ze dvou fází : světlé, probíhající za přítomnosti světla, a tmavé, jejíž průběh nevyžaduje přítomnost světla. Ve světlé fázi fotosyntézy je energie fotonů využito jednak ke štěpení molekul vody, tzv. fotolýze vody na protony, elektrony a jako vedlejší produkt vzniká kyslík :

                                                              

a jednak k tvorbě molekul ATP, které dále energeticky zabezpečují reakce probíhající v tmavé fázi.

Ve tmavé části ( Calvinově cyklu ) je řadou enzymatických reakcí redukován vzdušný oxid uhličitý na cukr vodíkem, vznikající při fotolýze vody. Souhrnně lze rovnici fotosyntézy zapsat:

                                                               

Vznikající cukr je dalšími enzymatickými reakcemi přeměněn na stálé produkty fotosyntézy - asimiláty ( škrob, bílkoviny, tuky a jiné organické látky )

Význam fotosyntézy

 Je to základní proces, zabezpečující život na Zemi. Téměř veškerá biomasa vzniká fotosyntézou ze vzdušného oxidu uhličitého. V atmosféře je obsaženo 0,03 objemového procenta oxidu uhličitého. Odhaduje se, že fotosyntézou se ročně přemění přibližně tun 2.1011 ( 0,2 biliónu tun ) oxidu uhličitého. Vzhledem k tomu , že na každých šest molekul CO2  vznikne šest molekul O2 , je také množství kyslíku vznikajícího při fotosyntéze obrovské. Fotosyntéza je jediný děj na Zemi, při kterém se kyslík uvolňuje. Zatímco látky ( H2O a  CO2 ) neustále kolují, tok energie je jednosměrný. Z celkové sluneční energie vyzařované Sluncem do vesmíru, zachytí planeta Země jednu miliardtinu ( 10-9 ). Z ní se 40 % odrazí zpět do vesmíru ( albedo ). Zbytek energie stačí k udržení veškerého života, k ohřívání atmosféry a zemského povrchu. Ze světla dopadajícího na rostliny jsou jen 3 % využita na tvorbu asimilátů.

Faktory ovlivňující intenzitu fotosyntézy

Proces fotosyntézy a jeho intenzita je, stejně jako ostatní životní procesy rostlin, ovlivňovány řadou vnitřních a vnějších faktorů.                                 

Z vnějších faktorů jsou to:

- světlo, jeho intenzita a kvalita ( nejintenzivněji probíhá fotosyntéze na červeném světle )

- délka osvětlení, u nedostatečně dlouho osvětlených rostlin nastává blednutí listů

- teplota, nejintenzivněji probíhá fotosyntéza u většiny rostlin v rozmezí od 25 do 30 °C

- obsah CO2 ve vzduchu je stálý a menší změny fotosyntézy neovlivňují. Při pokusech bylo zjištěno, že vysoký nebo naopak nízký obsah CO2 v   prostředí fotosyntézu snižuje až zastavuje.

- dostatek vody a minerálních látek

Z vnitřních faktorů je to především množství chloroplastů v buňkách, celkový fyziologický stav rostliny a její stav.

 

SHRNUTÍ

Zelené rostliny jsou organismy fotoautotrofní, protože uhlík potřebný k syntéze asimilátů získávají z CO2 a energie potřebnou k těmto syntézám dodávají fotony slunečního záření. Energie světelná se tak přeměňuje na energie chemickou, skladovanou v chemických vazbách asimilátů.