Bei der Photosynthese wird Sonnenlicht in chemische Energie umgewandelt, indem es in den Bindungen von Glukose oder Zucker gespeichert wird. Dieser Prozess findet in Pflanzen, Bakterien und einigen Protisten oder Algen statt, um Zucker als Nahrung zu produzieren. Das in Blättern von photosynthetischen Pflanzen enthaltene Chlorophyll fängt die Energie des Sonnenlichts ein und wandelt sie in Kohlenhydrate um. Die Photosynthese verwendet Kohlendioxid (CO2) und Wasser als Rohstoff, um Zucker zu produzieren und Sauerstoff als Nebenprodukt freizusetzen.
Biologische Struktur
Die Photosynthese findet hauptsächlich in Blättern und Stängeln statt. Das typische Blatt umfasst die obere und untere Epidermis, Gefäßbündel, Mesophyll und Stomate oder Pflanzenporen. Die obere und die untere Epidermis dienen als Schutz für das Blatt. Die Stomaten sind Poren in der unteren Epidermis, die als Durchgang für CO2 und Luft dienen. Die Gefäßbündel transportieren Wasser, Mineralien und Nährstoffe durch die Pflanze. Das Mesophyll enthält Chloroplasten in seiner Thylakoidmembran. Hier findet die Photosynthese statt.
Auftreten einer chemischen Reaktion
Die gesamte chemische Reaktion unter Photosynthese kann als "6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2" geschrieben werden. Der Prozess erfolgt in zwei Schritten. Die erste Stufe ist die Reaktion von Licht zur Bildung energiereicher Moleküle. Die bei der Lichtreaktion gewonnene Energie wird in Form einer als ATP oder Adenosintriphosphat bezeichneten Chemikalie in Zellen gespeichert. Die zweite Stufe der Photosynthese wird als Calvin-Zyklus-Reaktion bezeichnet.
Calvin-Zyklus-Reaktion
In diesem Teil der Reaktion wird bei ATP gespeicherte chemische Energie verwendet, um Zucker aus CO2 durch enzymatische oder Enzymreaktionen zu produzieren. Anfänglich reagiert CO2 mit einer Verbindung mit fünf Kohlenstoffatomen, Ribulosebisphosphat (RuBP) genannt, katalysiert durch das Enzym Carboxylase-Oxygenase, um eine stabile Verbindung mit drei Kohlenstoffatomen, Phosphoglycerat (PGA) genannt, zu erzeugen. In ATP eingefangene Energie wandelt PGA in Glycerinaldehyd-3-phosphat (G3P) um, das in andere organische Verbindungen umgewandelt wird.
Faktoren, die die Photosynthese einschränken
Die Photosynthese wird in hohem Maße von Faktoren wie Lichtintensität, Bodennährstoffen, Wasserverfügbarkeit, Temperatur und Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre bestimmt. Die Abnahme des Wasserstandes reduziert die Feuchtigkeit aus dem Boden und schließt die Spaltöffnungen. Dies begrenzt die Diffusion von Kohlendioxid und beeinträchtigt die Photosynthese.
