Biljke tokom fotosinteze koriste svetlosnu energiju da od ugljen-dioksida i vode naprave organske materije koje im služe za rast i život. Kiseonik koji se pri tom procesu oslobađa nije dodatak koji biljka jednostavno „izbacuje“ iz ugljen-dioksida, već uglavnom potiče iz molekula vode. Ceo proces odvija se unutar ćelija, u hloroplastima, gde se svetlosna energija pretvara u oblik koji biljka može da koristi. Zbog toga se intenzitet fotosinteze menja tokom dana i u različitim uslovima sredine.
Gde se odvija fotosinteza
Fotosinteza se odvija pre svega u zelenim delovima biljke, naročito u listovima. Energija svetlosti se najpre pretvara u hemijski oblik koji može da pokreće naredne reakcije.
U njihovim ćelijama nalaze se hloroplasti, organeli u kojima su smešteni sistemi potrebni za pretvaranje svetlosne energije u hemijsku energiju. Bez odgovarajuće količine vode proces može biti usporen, čak i kada je svetlost veoma jaka.
Unutar hloroplasta nalazi se hlorofil, pigment koji apsorbuje deo svetlosti. Najefikasnije koristi određene talasne dužine vidljive svetlosti, dok se deo zelene svetlosti više odbija ili prolazi kroz tkivo, zbog čega listovi najčešće izgledaju zeleno. Ova razmena gasova pokazuje zašto list predstavlja aktivno mesto fotosinteze, a ne samo površinu koja prima svetlost.
Sama svetlost ipak nije dovoljna. Biljci su potrebni i voda i ugljen-dioksid. Voda do listova stiže kroz provodne sudove iz korena, dok ugljen-dioksid iz vazduha ulazi kroz sitne otvore na površini lista, poznate kao stome. Kiseonik se tako pojavljuje kao rezultat specifičnog dela procesa, dok ugljen-dioksid daje materijal za stvaranje organskih jedinjenja.
Kako svetlost pokreće reakcije
Kada svetlost pogodi hlorofil i druge pigmente u fotosintetičkom sistemu, njena energija pokreće elektrone. Njihovo kretanje kroz niz molekula omogućava stvaranje energetskih jedinjenja koja se kasnije koriste za izgradnju organskih materija.
U tom prvom delu fotosinteze odvija se i razlaganje molekula vode, proces poznat kao fotoliza. Voda se razdvaja na protone, elektrone i kiseonik. Elektroni i protoni učestvuju u daljim reakcijama, dok se kiseonik oslobađa kao proizvod koji biljci uglavnom nije potreban za samu izgradnju šećera.
Kiseonik koji nastaje na ovaj način može da napusti list kroz stome i dospe u okolni vazduh. Deo može ostati rastvoren u biljnim tkivima ili biti iskorišćen u drugim procesima, ali se značajan deo oslobađa u atmosferu.
Odakle dolazi šećer
Ugljen-dioksid ima drugačiju ulogu od vode. Njegov ugljenik ulazi u niz reakcija u kojima biljka postepeno gradi ugljene hidrate. Te reakcije ne zavise direktno od cepanja vode, već koriste energiju i redukcioni potencijal pripremljen u svetlosnim reakcijama.
U procesu poznatom kao Kalvinov ciklus ugljen-dioksid se ugrađuje u organske molekule. Uz pomoć energije dobijene iz prethodnih reakcija, biljka zatim može da formira jedinjenja iz kojih nastaje glukoza i drugi ugljeni hidrati. Zato se fotosinteza često pojednostavljeno predstavlja kao pretvaranje ugljen-dioksida i vode u šećer i kiseonik uz pomoć svetlosti. Ta jednačina je korisna za osnovno razumevanje, ali stvarni proces obuhvata veliki broj međusobno povezanih hemijskih reakcija.
Zašto je kiseonik važan
Kiseonik koji biljke oslobađaju predstavlja važan deo atmosfere i omogućava aerobno disanje brojnih organizama.
Životinje i mnogi mikroorganizmi koriste ga za dobijanje energije iz hranljivih materija.
Biljka takođe troši kiseonik. Kao i druge žive ćelije, ona obavlja ćelijsko disanje tokom kojeg razgrađuje organske materije i dobija energiju potrebnu za svoje funkcije. Fotosinteza i ćelijsko disanje zato nisu isti procesi, iako su međusobno povezani.
Količina kiseonika koju biljka oslobađa zavisi od uslova u kojima se nalazi. Svetlost, dostupnost vode, koncentracija ugljen-dioksida, temperatura i stanje listova mogu uticati na intenzitet fotosinteze i time na količinu nastalog kiseonika.
Kako kiseonik napušta biljku
Kiseonik nastao u hloroplastima prelazi kroz unutrašnje prostore lista i dolazi do stomata. Ti otvori povezuju unutrašnjost lista sa spoljašnjim vazduhom i mogu menjati svoju otvorenost u zavisnosti od uslova.
Kada su stome otvorene, gasovi mogu da se razmenjuju između lista i atmosfere. Ugljen-dioksid ulazi u list, dok kiseonik i vodena para mogu izlaziti. Ova razmena je važna jer fotosinteza ne podrazumeva samo stvaranje kiseonika, već i stalno snabdevanje ugljen-dioksidom.
Tako se završava put kiseonika od vode do vazduha: svetlost pokrene fotosintetičke reakcije, voda se razlaže, nastali kiseonik se odvaja od ostalih proizvoda, a zatim kroz unutrašnjost lista i stome izlazi u okolinu.
