
Fotosyntéza

Fotosyntéza je děj, při kterém se energie světla ukládá do energie chemických vazeb. Mezi fotosyntetizující organizmy patří mj. rostliny, řasy či sinice (fotosyntetizující bakterie).
Fotosyntéza je zásadní pro život na Zemi. Fotosyntetizující organizmy jsou základem potravních řetězců. Organické látky vzniklé fotosyntézou se v potravních řetězcích předávají jakožto nositelé energie. Když například sníme jablko, získáme živiny, které vytvořila fotosyntézou jabloň a uložila je do svého plodu.
Průběh fotosyntézy
V rámci fotosyntézy se spotřebovává oxid uhličitý a voda (jednoduché anorganické látky), využívá se energie světla. Vznikají organické látky bohaté na energii (živiny, jde o sloučeniny uhlíku) a kyslík.

Spotřebováváním oxidu uhličitého fotosyntetizující organizmy regulují jeho množství v atmosféře.
Mezi organické látky bohaté na energii vznikající fotosyntézou patří v základu sacharidy (cukry). Fotosyntéza přispívá i ke vzniku tuků a aminokyselin, z nichž se vytvářejí bílkoviny (proteiny). Organizmy využívají látky vzniklé fotosyntézou jako zdroj energie nebo jako stavební látky.
Kyslík vznikající fotosyntézou je nedílnou součástí atmosféry a u živých organizmů (včetně těch fotosyntetizujících) je potřeba k buněčnému dýchání.
Chemická rovnice fotosyntézy
Chemicky lze fotosyntézu popsat takto: \mathrm{6\, CO_2 + 6\,H_2O \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2}
Bezprostředně využitelná energie
V rámci dějů spojených fotosyntézou kromě živin a kyslíku vzniká do určité míry i bezprostředně využitelná energie ve formě sloučeniny ATP.
Fotosyntéza a buňky
Fotosyntéza probíhá v buňkách organizmů. U organizmů se složitější (eukaryotní) buňkou, např. rostlin, probíhá v tzv. chloroplastech.
Fotosyntetická barviva
Zachycování světla při fotosyntéze v základu zajišťuje zelené barvivo chlorofyl. Pro fotosyntézu se využívá zejména modrá a červená složka viditelného světla. Zelené světlo chlorofyl odráží, proto fotosyntetizující součásti rostlin vnímáme jako zelené.

Fotosyntézou se zachytí asi 1–2 % energie slunečního záření dopadajícího na Zemi. Fotosyntéza může probíhat i za umělého osvětlení.
Podmínky fotosyntézy
U rostlin mírného pásu je optimální teplota pro fotosyntézu asi 15–25 °C. Na průběh fotosyntézy má dále vliv dostupnost vody, oxidu uhličitého a světla.
Fáze fotosyntézy
Fotosyntéza probíhá ve dvou souvisejících fázích.
- V rámci tzv. primární (světelné) fáze probíhá rozklad vody světlem – fotolýza vody. Vzniklé částice se podílejí na vzniku redukovaných koenzymů, které jsou potřeba pro sekundární fázi.
- Sekundární (temnostní) fáze zahrnuje fixaci oxidu uhličitého (\mathrm{CO_2}) do organických látek za účasti redukovaných koenzymů (v základu tzv. Calvinův cyklus).
Primární i sekundární fáze fotosyntézy probíhají současně. V rámci sekundární fáze sice není potřeba světlo samo o sobě, ale redukované koenzymy vznikající v primární fázi se spotřebují obvykle poměrně rychle (v řádu minut).
Typy fotosyntézy v souvislosti se sekundární fází
- U tzv. \mathrm{C_3} rostlin je produktem sekundární fáze (Calvinova cyklu) 3uhlíkatá sloučenina 3-fosfoglycerát. Tento typ fotosyntézy využívá většina rostlin mírného pásu.
- \mathrm{C_4} rostliny fixují \mathrm{CO_2} v buňkách mezofylu (vnitřní tkáň listu) do 4uhlíkatého oxalacetátu (Hatchův–Slackův cyklus). Další zpracování oxalacetátu (Calvinův cyklus) probíhá v buňkách cévních svazků. \mathrm{C_4} fotosyntéza je typická pro tropické rostliny a sukulenty.
- Rostliny s CAM fotosyntézou během dne fixují \mathrm{CO_2} za vzniku malátu, přes den malát dále zpracovávají Calvinovým cyklem.
Prostorovým (u C4 rostlin) či časovým (u CAM rostlin) oddělením dějů se předchází tzv. fotorespiraci (navazování kyslíku na enzym Rubisco, které omezuje účinnost fotosyntézy).
Zavřít