Φωτοσύνθεση

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση


Τα φύλλα των φυτών παίζουν σημαντικό ρόλο στη φωτοσύνθεση

Φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία κατά την οποία τα πράσινα φυτά και ορισμένοι άλλοι οργανισμοί μετασχηματίζουν τη φωτεινή ενέργεια σε χημική. Κατά την φωτοσύνθεση στα φυτά η φωτεινή ενέργεια δεσμεύεται και χρησιμοποιείται για τη μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα και νερού σε οξυγόνο και ενεργειακά πλούσιες οργανικές ενώσεις, κυρίως υδατάνθρακες.[1]


Γενικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η φωτοσύνθεση είναι σημαντικότατη και ιδιαίτερα πολύπλοκη βιολογική διεργασία, δια της οποίας οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, χρησιμοποιώντας φωτεινή ενέργεια, διοξείδιο του άνθρακα και νερό, παράγουν τα απαραίτητα για τη θρέψη τους συστατικά. Τα χλωροφυλλούχα φυτά έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οργανικές ουσίες, όπως γλυκόζη, απαραίτητες για την ανάπτυξη και τη συντήρησή τους. Η φωτοσυνθετική αυτή διεργασία γίνεται με την ενέργεια του ηλιακού φωτός. Η χημική αντίδραση της φωτοσύνθεσης, λεγόμενη και αντίδραση φωτοσύνθεσης είναι:

6CΟ2 + 12Η2Ο → C6Η12Ο6 + 6O2 + 6Η2Ο + 674 θερμίδες.

Η παρά πάνω αντίδραση μπορεί ασφαλώς να απλοποιηθεί από χημικής πλευράς. Από βιοχημικής όμως αυτό δεν είναι ορθό, επειδή η απλοποιημένη αντίδραση θα έδειχνε ότι το ελεύθερο οξυγόνο θα προερχόταν εξ ημισείας από το CO2 και το Η2Ο ενώ, όπως θα δούμε, το οξυγόνο προέρχεται αποκλειστικά από την φωτόλυση του Η2Ο.

Στην πραγματικότητα όμως η φωτοσύνθεση γίνεται σε στάδια και με μια σειρά πολύπλοκων χημικών αντιδράσεων, που συνοψίζονται στο πιο πάνω σχήμα. Το σημείο του κυττάρου, όπου γίνονται οι αντιδράσεις αυτές, είναι οι χλωροπλάστες.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι πρώτες παρατηρήσεις του φαινομένου της φωτοσύνθεσης έγιναν από τον Τζόζεφ Πρίστλεϊ, το 1771. Αυτός πρώτος παρατήρησε ότι τα πράσινα φυτά καθάριζαν τον αέρα που είχε μολυνθεί από την αναπνοή των ζώων. Τις παρατηρήσεις του Πρίστλεϊ συνέχισε ο Ολλανδός γιατρός Ινκενχάους. Ο Νικολά ντε Σωσύρ (Nicolas Théodore de Saussure) απέδειξε, το 1804, ότι το βάρος του οξυγόνου, που έχει αποβληθεί μαζί με το βάρος του φυτού μετά τη φωτοσύνθεση, είναι μεγαλύτερο από το βάρος του διοξειδίου του άνθρακα που απορροφήθηκε. Κατά τον 20ό αιώνα το φαινόμενο της φωτοσύνθεσης μελετήθηκε από κάθε πλευρά (βιοχημική, χημική, φυσιολογική κ.λ.π.). Το 1941 για πρώτη φορά έγιναν πειράματα με ραδιενεργά ισότοπα και διερευνήθηκε η πολύπλοκη σειρά που ακολουθούν οι διάφορες αντιδράσεις.

Μηχανισμός φωτοσύνθεσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Σήμερα εν γένει γίνεται δεκτό ότι ο μηχανισμός της φωτοσύνθεσης είναι ο ακόλουθος:

Το νερό διαλύει και μεταφέρει το διοξείδιο του άνθρακα μέχρι τα κύτταρα και τους χλωροπλάστες των φύλλων. Εκεί, με την ενέργεια του φωτός (hν) που απορροφά η φωτοδεσμευτική ουσία (συνήθως η χλωροφύλλη, αλλά υπάρχουν και άλλες φωτοδεσμευτικές ουσίες, όπως η ξανθοφύλλη, η φυκοερυθρίνη, η φυκοκυανίνη κτλ., οι οποίες δεν έχουν πράσινο χρώμα) διασπάται το νερό (φωτόλυση) στα στοιχεία του:

Η2Ο + hν →[Η] + 1/2 Ο2. Το οξυγόνο απελευθερώνεται στο περιβάλλον, ενώ το ατομικό υδρογόνο δεσμεύεται από διάφορα ένζυμα (NADP).

Με τη βοήθεια αυτών των ενζύμων το υδρογόνο οδηγείται στις αντιδράσεις με το διοξείδιο του άνθρακα:

2+[Η2] → (CΗ2ΟH)χ.
Στο δεύτερο αυτό στάδιο αντιδράσεων δεν απαιτείται ηλιακή ενέργεια, γι' αυτό οι αντιδράσεις αυτές ονομάζονται "σκοτεινές". Η βασική ουσία που παράγεται είναι η γλυκόζη, η οποία, προκειμένου να αποθηκευθεί, μετατρέπεται στο πολυμερές της άμυλο. Αυτό μεταφέρεται σε άλλες θέσεις του φυτού κατά τη νύχτα, όταν σταματά το φαινόμενο της φωτοσύνθεσης.

Εκτός από τα ανώτερα πράσινα φυτά, υπάρχουν και κατώτεροι οργανισμοί που είναι ικανοί να φωτοσυνθέτουν, όπως ορισμένα πρώτιστα, π.χ. η Ευγλήνη η πρασίνη (Euglena viridis) και σχεδόν όλα τα φύκη.

Επίσης υπάρχουν και ορισμένα βακτήρια, όπως σιδηροβακτήρια, θειοβακτήρια κ.λπ., που χωρίς χλωροφύλλη (αλλά με άλλες φωτοδεσμευτικές ουσίες, όπως η βακτηριοχλωροφύλλη), είναι ικανά να δεσμεύουν το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας και να συνθέτουν οργανικές ουσίες. Οι λειτουργίες τους ονομάζονται χημειοσύνθεση και φωτοχημειοσύνθεση.

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραπέρα διάβασμα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Χαλκιάς, Φαίδων Β.: «Τεχνητή φωτοσύνθεση: Ο πράσινος δρόμος προς την ηλιακή ενέργεια», Περισκόπιο της Επιστήμης, τεύχος 212 (Δεκέμβριος 1997), σσ. 68-74