Mi a fotoszintézis?


A fotoszintézis során növények, algák és egyes baktériumok a Napból származó fényenergia felhasználásával szerves vegyületeket állítanak elõ. Ez a folyamat túlzás nélkül földünk legalapvetõbb folyamata, hiszen a fotoszintézisbõl származnak a magasabbrendû életformák számára elengedhetetlen szénhidrátok, az emberiség által felhasznált összes élelmiszer, valamint az építõ- és nyersanyagok tekintélyes része. A molekuláris oxigén kibocsátásával és a széndioxid megkötésével a fotoszintézis alapvetõ szerepet játszott a Föld jelenlegi légkörének kialakításában és egyensúlyának fenntartásában. Az ipari forradalom idején megindult és napjainkig egyre gyorsuló technikai fejlõdés alapjául szolgáló fosszilis energiahordozók (szén, kõolaj és földgáz) is az évmilliókkal korábban végbement fotoszintézis termékei. Végsõ soron a fotoszintézis eredménye a légköri oxigénbõl a sztratoszférában keletkezõ ózonpajzs is, amely a napfénybõl kiszûri a minden életformát elpusztító nagyenergiájú ultraibolya sugarakat.

Az 1770-es években John Priestly fedezte fel, hogy a növények olyan anyagot bocsátanak ki a levegõbe, ami lehetõvé teszi az égést, illetve szükséges a magasabbrendü szervezetek számára. Noha akkor még a molekuláris oxigén nem volt ismert, Priestly kísérletei azt mutatták, hogy a növények oxigént termelnek.

A növényi fotoszintézis alapreakcióját leíró egyenlet:

CO2 +H2O + Fényenergia --> (CH2O)+O2+H2O,

ahol (CH2O) jelenti a szénhidrát (pl. glukóz) képzõdést. A folyamat során 1 mol CO2 redukciója során 478 kJ mol szabadenergia tárolódik a glukóz kémiai kötéseiben. A folyamatban felszabaduló oxigén a víz elbontásából származik.

A fényenergia begyûjtéséhez a fotoszintetizáló szervezetek speciális pigmenteket használnak, amelyek közül legfontosabb a vörös és kék tartományban elnyelõ klorofill. Ezen pigmentnek köszönhetõ a Föld legjellemzõbb, az emberi szemnek oly kedves színe, a zöld. A pigmentek által begyûjtött fényenergia a fotoszintetikus reakciócentrumokban hasznosul, ahol a fotokémiai reakciók végbemennek. A CO2 biokémiai átalakítása szénhidrátokká sötétben is lejátszódó enzimatikus reakciók sorozata, amelynek hajtóereje a fotoszintézis fényreakciói során keletkezõ energiában gazdag ATP és NADPH .

Mivel a fotoszintézis fotofizikai, fotokémiai, redox és enzimatikus reakciók bonyolult sorozata, ezért számos környezeti tényezõvel szemben igen érzékeny. Túl sok látható fény, ultraibolya sugárzás, alacsony- vagy magas hõmérséklet, túl kevés vagy túl sok víz, illetve tápanyag, légszennyezõk, nehézfémek, stb. képesek önmagukban - de méginkább együttesen - károsítani a fotoszintézis folyamatát és csökkenteni a mezõgazdaság illetve a természetes ökoszisztémák hatékonyságát.

A fotoszintetikus fényenergia átalakítási folyamat részleteinek megértése, valamint a károsító stresszhatások molekuláris hátterének tisztázására a hazai és nemzetközi kutatások nagy prioritású területe.
 
 

Vissza a fõmenûhöz