فتوسنتز:
گیاهان برای رشد و نمو خود به غذا نیاز دارند، اما آن‌ها برای تامین غذای خود نیازی به انسان‌ها و حیوانات ندارند. بیش‌تر گیاهان توانایی تهیه‌ی غذای خود را دارند، که این توانایی توسط نور خورشید و فرایندی به نام فتوسنتز روی می‌دهد. واژه‌ی فتوسنتز از ترکیب دو واژه‌ی فتو و سنتز تشکیل شده است. فتو به معنی نور و سنتز به معنی ترکیب و یا تجزیه‌ی مواد برای تولید مواد یا ماده‌ی جدید است.
برای انجام فتوسنتز، گیاهان نیاز به کربن دی اکسید، آب و نور خورشید دارند.
کربن دی اکسید موجود در اتمسفر در منفذهای کوچک برگ‌های گیاهان به دام می‌افتند که به این منفذهای کوچک روزنه گفته می‌شود. از طرفی آب توسط ریشه‌ها جذب می‌شود و از طریق ساقه‌ها به برگ گیاهان می‌رسد. نور خورشید توسط رنگیزه‌های سبز موجود در برگ‌ها جذب می‌شود.
فرایند فتوسنتز در برگ‌های گیاهان اتفاق می‌افتد. برگ‌های گیاهان از سلول‌های خیلی کوچک تشکیل یافته‌اند. در درون این سلول‌ها ساختارهایی کوچکی به نام کلروپلاست وجود دارد. هر کلروپلاست دارای رنگیزه‌های سبزی به نام کلروفیل هستند که این کلروفیل‌ها انرژی نورانی خورشید را جذب می‌کنند. این انرژی برای شکستن مولکول آب به اکسیژن و هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرد که اکسیژن ایجاد شده از برگ‌ها به سمت اتمسفر آزاد می‌شود. هیدروژن و کربن دی اکسید برای تشکیل غذا یا گلوکز (غذای اصلی گیاه) مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقداری از گلوکز تولید شده، انرژی مورد نیاز برای رشد و نمو گیاه را فراهم می‌کند و مقدار باقیمانده هم در قسمت‌های مختلف گیاه از جمله ریشه‌ها، برگ‌ها و میوه‌های گیاهان ذخیره می‌شوند.
فرایند فتوسنتز در دو مرحله که یکی وابسته به نور خورشید و دیگری مرحله‌ی انجام چرخه‌ی کالوین (مرحله‌ی تاریکی) است، انجام می‌شود.
واکنش وابسته به نور:
واکنش‌های وابسته به نور در غشای تیلاکوئیدهای کلروپلاست‌ها و تنها زمانی که نور در دسترس باشد، اتفاق می‌افتد. در طول این واکنش‌ها انرژی نورانی به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود. کلروفیل و دیگر رنگیزه‌های کمکی انرژی نورانی را جذب می‌کنند و آن را به فتوسیستم‌ها که وظیفه‌ی انجام فتوسنتز را دارند، منتقل می‌کنند.
آب برای فراهم کردن الکترون‌ها، یون‌های هیدروژن و همچنین اکسیژن مورد استفاده قرار می‌گیرد. الکترون‌ها و یون‌های هیدروژن، ATP (آدنوزین تری فسفات) و NADPH (نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات) تولید می‌کنند. ATP منبع اصلی تامین انرژی در داخل سلول است. NADPH یک مولکول انتقال‌دهنده‌ی الکترون است. ATP و NADPH در مرحله‌ی بعد یعنی در چرخه‌ی کالوین استفاده می‌شوند.
چرخه‌ی کالوین:
چرخه‌ی کالوین در استرومای کلروپلاست‌ها اتفاق می‌افتد. اگرچه این چرخه بدون وجود نور انجام می‌شود اما برای انجام واکنش‌ها نیاز به ATP و NADPH است که در مرحله‌ی اول (مرحله‌ی وابسته به واکنش نورانی) تولید شده‌اند. دی‌اکسید کربن، ATP و NADPH موجب تشکیل گلوکز در گیاهان می‌شوند.
پس تا این قسمت متوجه شدیم که گیاهان برای تهیه‌ی غذای خود (گلوکز) به دی اکسید کربن، آب و نور خورشید نیاز دارند. علاوه بر گلوکز، گیاهان به اکسیژن نیز نیاز دارند.
این اطلاعات را می‌توان در فرمول زیر جمع‌بندی کرد:
اکسیژن + گلوکز ‹―————— آب + دی اکسید کربن
معادله‌ی شیمیایی این واکنش به صورت زیر است:
6CO2 + 6H2O ‹―————— C6H12O6 + 6O2
اهمیت فتوسنتز:
فتوسنتز اساسا به دلیل تولید غذا و اکسیژن بسیار مهم است. انسان‌ها از گیاهانی مانند هویج، سیب زمینی، سیب، هندوانه و غیره تغذیه می‌کنند، زیرا مقداری از گلوکز حاصل از فتوسنتز در میوه‌ها و ریشه‌های گیاهان ذخیره می‌شود. این غذاها انرژی لازم برای انسان‌ها و حیوانات را فراهم می‌کنند. اکسیژن هم در طول فرایند فتوسنتز تولید و به اتمسفر آزاد می‌گردد. این اکسیژن تولید شده موجب می‌شود که انسان‌ها بتوانند تنفس کنند و بدون آن قادر به زندگی نخواهند بود. همه‌ی انرژی ما برای رشد و نمو و فعالیت‌های فیزیکی از طریق خوردن غذا فراهم می‌شود که این غذا از طریق گیاهان و حیوانات تهیه می‌شود. در واقع حیوانات هم انرژی مورد نیاز خود را از طریق خوردن گیاهان برآورده می‌کنند.
منابع اصلی انرژی در حال حاضر در عصر ما، گاز طبیعی، نفت و زغال است که طی میلیون‌ها سال از بقایای گیاهان و حیوانات مرده بدست می‌آیند که تمامی انرژی موجود در این منابع به فتوسنتز گیاهان برمی‌گردد. همچنین، فرایند فتوسنتز مسئول برقراری تعادل بین میزان اکسیژن و دی اکسید کربن در اتمسفر است. گیاهان دی اکسید کربن موجود در هوا را جذب می‌کنند و اکسیژن را به اتمسفر آزاد می‌کنند
مطالب مرتبط در سایت دانستنی دردانم:
تولید فتوسنتز از نور مادون قرمز بوسیله کلروفیلی غیر معمول
لقاح در گیاهان
خزه ها