בעוד שבני אדם ובעלי חיים אוכלים צמחים ובעלי חיים אחרים כמזון, צמחים יכולים לייצר את מזונם באמצעות אור ותהליך הנקרא פוטוסינתזה. פוטוסינתזה היא התהליך שבו צמחים מייצרים מזון באמצעות פחמן דו חמצני, מים ואור שמש.
מהי פוטוסינתזה?
פוטוסינתזה עשויה להיות מילה גדולה, אך ניתן לפרק אותה לשתי מילים קטנות יותר: "צילום" ו" סינתזה". צילום פירושו אור וסינתזה משמעה חיבור. למרות שהתהליך יכול להיות מסובך, אפשר לכתוב אותו בפשטות עם משוואת המילים הבאה:
איך מתרחשת פוטוסינתזה
פוטוסינתזה מתרחשת בעלים של הצמחים שבהם חיים כלורופלסטים בתאים. ישנם שני שלבים בפוטוסינתזה. השלב הראשון צריך אור והשלב השני לא. לפני שתוכלו להבין את תהליך הפוטוסינתזה, עליכם להבין יותר על כלורופלסטים.
כלורופלסטים
בדיוק כמו בני אדם, צמחים מורכבים מאלפי תאים. בניגוד לתאי בעלי חיים, לצמחים יש מבנה מיוחד הנקרא כלורופלסטים שבהם מתרחשת פוטוסינתזה.
כלורופלסטים הם כתמים זעירים בצורת אליפסה המצויים בתוך תאי צמחים. לפעמים לתאי צמחים יש רק כמה כלורופלסטים בעוד שאחרים תופסים את כל החלל בתוך התא.לכלורופלסטים יש הרבה שכבות. השכבה החיצונית חלקה בעוד החלק הפנימי של הכלורופלסט מכיל מספר חלקים חשובים.
בתוך הכלורופלסט יש אוסף של שקים מלאים בכלורופיל הנקראים thylakoids שצפים בנוזל הנקרא סטרומה. Thylakoids נראים כמו ערימות של פנקייק. הכלורופיל נותן לצמחים את צבעם הירוק ועוזר לצמחים לספוג אנרגיה מאור השמש.
שלב ראשון: תגובות תלויות קלות
השלב הראשון של הפוטוסינתזה נקרא שלב התגובות התלויות באור. שלב זה קורה בתילקואידים של כלורופלסטים ויכול לקרות רק כאשר אור שמש זמין.
- אור השמש פוגע בכלורופיל שבכלורופלסטים ומעורר אלקטרונים.
- האלקטרונים הנרגשים משתחררים מהכלורופיל.
- מאחר שאלקטרון אחד פשוט עזב את הכלורופיל, יש להחליף אותו. מולקולת מים מפוצלת לחמצן (O2) וליון מימן (H+) בתילקואידים.
- האלקטרונים החופשיים לאחר מכן עוברים תגובה כימית ליצירת ATP ו-NADPH, שניהם מולקולות אנרגיה הדרושות לשלב השני של הפוטוסינתזה.
שלב שני: מחזור קלווין
השלב השני של הפוטוסינתזה, הנקרא מחזור קלווין, מתרחש בסטרומה של הכלורופלסטים. אור השמש אינו נחוץ עבור מחזור קלווין. פחמן דו חמצני ואנרגיה מ-ATP ו-NADPH יוצרים גלוקוז. גלוקוז הוא סוכר פשוט שצמחים אוגרים כאנרגיה וניתן להמיר אותו לרכיבים אחרים כמו עמילן ותאית החשובים למבנה התא.
- פחמן דו חמצני מהאוויר נספג דרך חורים בעלים של הצמח.
- מולקולת הפחמן הדו חמצני נקשרת לסוכר פשוט שנקרא RuBP.
- באמצעות תגובה כימית בת ארבעה שלבים, פחמן דו חמצני ומולקולת RuBP מתחברים עם ATP ו-NADPH מהשלב הראשון ליצירת מולקולה של גלוקוז.
הסרטון הבא מדגים את התהליך מתחילתו ועד סופו:
פוטוסינתזה חשובה
פוטוסינתזה היא עמוד השדרה של החיים על פני כדור הארץ. בני אדם לא יכולים לחיות בלי חמצן. הצמחים המייצרים במהלך הפוטוסינתזה משתחררים לאוויר שאנשים נושמים מדי יום. כאשר אנשים נושמים חמצן, הם משחררים פחמן דו חמצני. צמחים משתמשים בפחמן דו חמצני בתהליך הפוטוסינתזה. לפיכך, הצמחים אחראים לאיזון רמות החמצן והפחמן הדו חמצני באוויר. בנוסף, צמחים מסוימים אוגרים את הגלוקוז שנוצר במהלך הפוטוסינתזה בפירות ובשורשים. חלק מהפירות והשורשים הללו הם תפוחים, גזר, תותים ומאכלים טעימים אחרים שאנשים נהנים לאכול.
