Λεπτομερέστερα

Φωτοσύνθεση


Η φωτοσύνθεση είναι η κύρια αυτοτροφική διαδικασία και εκτελείται από χλωροφυλλικά όντα, τα οποία αντιπροσωπεύονται από φυτά, μερικούς protists, φωτοσυνθετικά βακτήρια και κυανοβακτήρια.

Στη φωτοσύνθεση που διεξάγεται από τα φωτοσυνθετικά όντα, εκτός από τα βακτηρίδια, διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό (Η20) χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση υδατανθράκων, συνήθως γλυκόζη. Σε αυτή τη διαδικασία, υπάρχει ο σχηματισμός οξυγόνου (Ο2), το οποίο απελευθερώνεται στη μέση.

Η φωτοσύνθεση που εκτελείται από φωτοσυνθετικά βακτήρια διαφέρει από πολλές απόψεις από εκείνη που εκτελείται από άλλους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς, όπως θα δούμε παρακάτω.

Ο γενικός τύπος για την παραγωγή γλυκόζης με φωτοσύνθεση των ευκαρυωτικών και των κυανοβακτηρίων είναι:

6 CO2 + 12Η2Το Γ6H12Το6 + 6 Ο2 + 6Η2Το

Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι, παρουσία φωτός και χλωροφύλλης, διοξείδιο του άνθρακα και νερό μετατρέπονται σε εξόζη - σε αυτό το παράδειγμα, γλυκόζη - με απελευθέρωση οξυγόνου.

Τα φωτοσυνθετικά όντα είναι θεμελιώδη για τη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη μας, καθώς αποτελούν τη βάση των περισσότερων αλυσίδων τροφίμων και παράγουν οξυγόνο, το αέριο διατηρείται στην ατμόσφαιρα σε κατάλληλες συγκεντρώσεις χάρη κυρίως στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα.

Προέλευση οξυγόνου και βακτηριακή φωτοσύνθεση

Το οξυγόνο που απελευθερώνεται από τη φωτοσύνθεση με ευκαρυωτικά και κυανοβακτήρια προέρχεται από το νερό και όχι από το διοξείδιο του άνθρακα, όπως πιστεύαμε προηγουμένως.

Ο πρώτος ερευνητής που πρότεινε αυτό ήταν ο Cornelius Van Niel, στη δεκαετία του 1930, όταν σπούδαζε φωτοσυνθετικά βακτήρια. Διαπίστωσε ότι τα θειούχα ερυθρά βακτήρια (ή τα μωβ θειοβακτήρια) πραγματοποίησαν μια ιδιαίτερη μορφή φωτοσύνθεσης στην οποία δεν υπήρχε ανάγκη για σχηματισμό νερού ή οξυγόνου. Αυτά τα βακτήρια χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα και υδρόθειο (Η2S) και παράγουν υδατάνθρακες και θείο.
Ο Van Niel έγραψε έπειτα τον γενικό τύπο για τη φωτοσύνθεση που εκτελείται από αυτά τα βακτηρίδια:

Βακτηριακή Φωτοσύνθεση
6 CO2+ 2 Η2S CH2O + Η2O + 2S

Ήταν η κατανόηση αυτής της διαδικασίας φωτοσύνθεσης που οδήγησε τον ερευνητή να προτείνει τη γενική εξίσωση της φωτοσύνθεσης:

6 CO2+ 2 Η2Α CH2O + Η2O + 2 Α

Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι το Η2Το Α μπορεί να είναι νερό (Η2Ο) ή υδρόθειο (Η2S) και δείχνει ότι εάν είναι νερό είναι η πηγή οξυγόνου στη φωτοσύνθεση.
Αυτή η ερμηνεία επιβεβαιώθηκε αργότερα στη δεκαετία του 1940 από πειράματα στα οποία οι ερευνητές παρείχαν φυτά με νερό το οξυγόνο του οποίου ήταν μάζα 18.18, ισότοπος βαρέος οξυγόνου) αντί του 16 (Ο16), όπως το συνηθισμένο οξυγόνο νερού. Διαπίστωσαν ότι το οξυγόνο που απελευθερώνεται από τη φωτοσύνθεση ήταν Ο18, επιβεβαιώνοντας την ερμηνεία του Van Niel.

Αποδείχθηκε λοιπόν ότι το οξυγόνο που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης των ευκαρυωτικών και των κυανοβακτηρίων προέρχεται από το νερό και όχι από το διοξείδιο του άνθρακα.

Πού συμβαίνει η φωτοσύνθεση;

Στους απλούστερους οργανισμούς, όπως τα κυανοβακτήρια, η φωτοσύνθεση συμβαίνει στο υαλόπλασμα, όπου πολλά μόρια χλωροφύλλης συνδέονται με ένα δίκτυο εσωτερικής μεμβράνης, τα οποία αποτελούν επεκτάσεις της μεμβράνης πλάσματος. Θυμηθείτε ότι τα κυανοβακτήρια είναι προκαρυωτικά και δεν περιέχουν οργανίδια με μεμβράνη. Από την άλλη πλευρά, στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς η φωτοσύνθεση εμφανίζεται εξ ολοκλήρου εντός του χλωροπλάστη.