Opis formuły fotosyntezy
Formuła fotosyntezy wyjaśnia sposób, w jaki rośliny pobierają energię ze słońca i wykorzystują ją do przekształcania dwutlenku węgla i wody w cząsteczki niezbędne do ich wzrostu, to jest w pożywieniu.
Tutaj pierwiastkami, które początkowo interweniują, jest dwutlenek węgla i woda, które są następnie przekształcane w glukozę i tlen.
Proces ten wymaga przeprowadzenia wielu reakcji chemicznych, dlatego można go wyrazić następującym wzorem chemicznym:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Ta przemiana zachodzi dzięki występowaniu światła słonecznego, które pozwala roślinie przekształcać dwutlenek węgla i wodę w potrzebne składniki odżywcze (glukozę) i tlen uwalniany jako odpad.
Z kolei pierwiastki chemiczne pokazane w formule fotosyntezy wchodzą i opuszczają komórki rośliny poprzez proces dyfuzji, znany jako osmoza, który pozwala roślinie pobrać dwutlenek węgla z powietrza i uwolnić potem tlen do niego.
Podobnie jak związki powietrza są absorbowane i uwalniane w procesie osmozy. Światło słoneczne jest przechwytywane dzięki obecności zielonej substancji chemicznej zwanej chlorofilem (BBC, 2014).
Chemiczne równanie fotosyntezy
Chemiczne równanie fotosyntezy można odczytać w następujący sposób:
Dwutlenek węgla + woda (+ światło słoneczne) → Glukoza + tlen
Ważne jest, aby pamiętać, że to przejście jest możliwe tylko dzięki występowaniu światła słonecznego, które jest zawarte w formule w ten sposób, ponieważ nie stanowi substancji samo w sobie.
Z drugiej strony, sposób chemicznego sformułowania tego równania byłby następujący:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Gdzie CO2 = dwutlenek węgla; H2O = woda; C6H12O6 = glukoza; O2 = Tlen (Helmenstine, 2017).
Proces glukozy
Glukoza powstaje z mieszaniny atomów węgla, wodoru i tlenu. Po wyprodukowaniu w procesie fotosyntezy można go wykorzystać na trzy różne sposoby:
1 - Może być przekształcony w chemikalia wymagane do wzrostu komórek roślinnych, takich jak celuloza.
2 - Można go przekształcić w skrobię, molekułę magazynującą, która ma zdolność przekształcania z powrotem w glukozę, w przypadku gdy roślina tego potrzebuje.
3 - Może ulec rozkładowi podczas procesu oddychania, uwalniając energię zmagazynowaną w jego cząsteczkach.
Związki chemiczne
Rośliny muszą wziąć wiele pierwiastków chemicznych, aby zachować zdrowie i życie. Najważniejsze z nich to węgiel, wodór i tlen (Nirvana, 2017).
Wodór i tlen są pobierane z wody i gleby, z drugiej strony węgiel i tlen są pobierane z dwutlenku węgla i tlenu obecnych w atmosferze.
Woda i dwutlenek węgla są wykorzystywane do syntezy żywności podczas fotosyntezy. Tlen jest niezbędny do uwolnienia energii z pożywienia podczas procesu oddychania roślin.
Oprócz tych trzech podstawowych elementów, które są wskazane w formule fotosyntezy, istnieją inne związki mineralne, których wszystkie rośliny potrzebują do zdrowego wzrostu.
Są one pochłaniane przez korzenie, gdy jony rozpuszczają się w wodzie w glebie. Dwa z tych jonów mineralnych to azotan i magnez.
Azotany są niezbędne do produkcji aminokwasów w procesie fotosyntezy. Aminokwasy z kolei umożliwiają wytwarzanie białek. Ze swojej strony magnez jest niezbędny do produkcji chlorofilu (Veloz, 2017).
Rośliny, których liście zmieniają kolor na zielony, prawdopodobnie przechodzą etap niedoboru minerałów, a proces fotosyntezy nie zostanie pomyślnie przeprowadzony.
Komórki liści
Rośliny, jak wszystkie istoty żyjące na świecie, muszą się karmić. Z tego powodu wykorzystują proces fotosyntezy do przekształcania związków chemicznych, takich jak dwutlenek węgla i woda, w glukozę, której potrzebują do wzrostu i rozwoju swoich komórek.
W ten sam sposób ten proces fotosyntezy jest wykonalny tylko dzięki działaniu komórek znajdujących się w liściach roślin, gdzie substancja zwana chlorofilem pozwala na przechowywanie energii słonecznej i wykorzystywanie jej do przekształcania związków chemicznych pobieranych z powietrza.
Chlorofil jest bogaty w chloroplasty i enzymy, które umożliwiają komórkom liści reagowanie w procesie fotosyntezy (Matalone, 2017).
Części komórki
Komórka składa się z wielu części, które odgrywają fundamentalną rolę w procesie fotosyntezy. Niektóre z tych części są następujące:
- Chloroplasty: zawierają chlorofil i enzymy niezbędne do zajścia reakcji chemicznej fotosyntezy.
- Jądro: zawiera DNA z informacją genetyczną rośliny, która jest wykorzystywana przez enzymy w procesie fotosyntezy.
- Membrana komórkowa: jest przepuszczalną barierą, która reguluje przepływ gazów i wody, zarówno w celu wejścia, jak i wyjścia z celi.
- Vacuola: pozwala komórce pozostać twardą.
- Cytoplazma: jest miejscem, w którym wytwarzane są niektóre enzymy i białka wykorzystywane w procesie chemicznym fotosyntezy.
Czynniki ograniczające fotosyntezę
Istnieją trzy czynniki, które mogą ograniczyć reakcję chemiczną fotosyntezy: intensywność światła, stężenie dwutlenku węgla i temperatura.
Intensywność światła
Gdy nie ma wystarczającej ilości światła, roślina nie może skutecznie przeprowadzić procesu fotosyntezy, nie ma znaczenia, że w środowisku jest wystarczająco dużo wody i dwutlenku węgla.
Dlatego zwiększenie intensywności światła natychmiast zwiększy szybkość procesu fotosyntezy.
Stężenie dwutlenku węgla
Czasami chemiczny proces fotosyntezy jest ograniczony przez stężenie dwutlenku węgla w powietrzu. Nawet jeśli jest dużo światła słonecznego i wody, roślina nie może przeprowadzić fotosyntezy bez wystarczającej ilości dwutlenku węgla w powietrzu.
Temperatura
Gdy temperatura jest bardzo niska, fotosynteza zachodzi wolniej. W ten sam sposób rośliny nie mogą przeprowadzać fotosyntezy, gdy temperatura jest bardzo wysoka.
