მიუხედავად იმისა, რომ ადამიანები და ცხოველები ჭამენ მცენარეებს და სხვა ცხოველებს საკვებად, მცენარეებს შეუძლიათ თავიანთი საკვების დამზადება სინათლისა და პროცესის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ფოტოსინთეზი. ფოტოსინთეზი არის პროცესი, რომლის დროსაც მცენარეები ამზადებენ საკვებს ნახშირორჟანგის, წყლისა და მზის სხივების გამოყენებით.
რა არის ფოტოსინთეზი?
ფოტოსინთეზი შეიძლება იყოს დიდი სიტყვა, მაგრამ ის შეიძლება დაიყოს ორ პატარა სიტყვად: "ფოტო" და "სინთეზი". ფოტო ნიშნავს სინათლეს, სინთეზი კი ერთობლიობას. მიუხედავად იმისა, რომ პროცესი შეიძლება გართულდეს, ის შეიძლება უბრალოდ დაიწეროს შემდეგი სიტყვების განტოლებით:
როგორ ხდება ფოტოსინთეზი
ფოტოსინთეზი ხდება მცენარის ფოთლებში, სადაც უჯრედებში ქლოროპლასტები ცხოვრობენ. ფოტოსინთეზში ორი ეტაპია. პირველ სტადიას სჭირდება სინათლე და მეორე სტადიას არა. სანამ ფოტოსინთეზის პროცესს გაიგებთ, მეტი უნდა გაიგოთ ქლოროპლასტების შესახებ.
ქლოროპლასტები
ისევე როგორც ადამიანები, მცენარეებიც ათასობით უჯრედისგან შედგება. ცხოველური უჯრედებისგან განსხვავებით, მცენარეებს აქვთ სპეციალური სტრუქტურა, რომელსაც ეწოდება ქლოროპლასტები, სადაც ხდება ფოტოსინთეზი.
ქლოროპლასტები არის ოვალური ფორმის პაწაწინა ლაქები, რომლებიც გვხვდება მცენარეთა უჯრედებში. ზოგჯერ მცენარეთა უჯრედებს აქვთ მხოლოდ რამდენიმე ქლოროპლასტები, ზოგი კი მთელ სივრცეს უჯრედის შიგნით იკავებს.ქლოროპლასტს ბევრი ფენა აქვს. გარე ფენა გლუვია, ხოლო ქლოროპლასტის შიდა ნაწილი შეიცავს რამდენიმე მნიშვნელოვან ნაწილს.
ქლოროპლასტის შიგნით არის ქლოროფილით სავსე ტომრების კოლექცია, რომელსაც ეწოდება თილაკოიდები, რომლებიც ცურავს სითხეში, რომელსაც ეწოდება სტრომა. თილაკოიდები ჰგავს ბლინების დასტას. ქლოროფილი ანიჭებს მცენარეებს მწვანე ფერს და ეხმარება მცენარეებს მზის შუქის ენერგიის ათვისებაში.
ეტაპი პირველი: სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციები
ფოტოსინთეზის პირველ სტადიას ეწოდება სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციების სტადია. ეს ეტაპი ხდება ქლოროპლასტების თილაკოიდებში და შეიძლება მოხდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც მზის შუქი ხელმისაწვდომია.
- მზის სინათლე ურტყამს ქლოროფილს ქლოროპლასტებში და აღაგზნებს ელექტრონებს.
- აღგზნებული ელექტრონები თავისუფლდებიან ქლოროფილისგან.
- რადგან ერთმა ელექტრონმა ახლახან დატოვა ქლოროფილი, ის უნდა შეიცვალოს. წყლის მოლეკულა იყოფა ჟანგბადად (O2) და წყალბადის იონად (H+) თილაკოიდებში.
- თავისუფალი ელექტრონები შემდეგ განიცდიან ქიმიურ რეაქციას, რათა შეიქმნას ATP და NADPH, რომლებიც ორივე ენერგიის მოლეკულაა საჭირო ფოტოსინთეზის მეორე ეტაპისთვის.
მეორე ეტაპი: კალვინის ციკლი
ფოტოსინთეზის მეორე ეტაპი, რომელსაც ეწოდება კალვინის ციკლი, ხდება ქლოროპლასტების სტრომაში. მზის შუქი არ არის საჭირო კალვინის ციკლისთვის. ნახშირორჟანგი და ენერგია ATP და NADPH წარმოქმნის გლუკოზას. გლუკოზა არის მარტივი შაქარი, რომელსაც მცენარეები ინახავს ენერგიის სახით და შეიძლება გარდაიქმნას სხვა კომპონენტებად, როგორიცაა სახამებელი და ცელულოზა, რომლებიც მნიშვნელოვანია უჯრედის სტრუქტურისთვის.
- ჰაერიდან ნახშირორჟანგი შეიწოვება მცენარის ფოთლებზე არსებული ხვრელების მეშვეობით.
- ნახშირორჟანგის მოლეკულა უერთდება მარტივ შაქარს სახელად RuBP.
- ოთხსაფეხურიანი ქიმიური რეაქციის საშუალებით ნახშირორჟანგი და RuBP მოლეკულა პირველი ეტაპიდან აერთიანებს ATP-ს და NADPH-ს და ქმნის გლუკოზის მოლეკულას.
შემდეგი ვიდეო ასახავს პროცესს თავიდან ბოლომდე:
ფოტოსინთეზი მნიშვნელოვანია
ფოტოსინთეზი არის სიცოცხლის ხერხემალი დედამიწაზე. ადამიანს არ შეუძლია ჟანგბადის გარეშე ცხოვრება. მცენარეების მიერ გამომუშავებული ჟანგბადი ფოტოსინთეზის დროს გამოიყოფა ჰაერში, რომელსაც ადამიანები ყოველდღიურად სუნთქავენ. როდესაც ადამიანები ჟანგბადს სუნთქავენ, ისინი გამოყოფენ ნახშირორჟანგს. მცენარეები იყენებენ ნახშირორჟანგს ფოტოსინთეზის პროცესში. ამრიგად, მცენარეები პასუხისმგებელნი არიან ჰაერში ჟანგბადის და ნახშირორჟანგის დონის დაბალანსებაზე. გარდა ამისა, ზოგიერთი მცენარე ინახავს ფოტოსინთეზის დროს გამომუშავებულ გლუკოზას ნაყოფსა და ფესვებში. ზოგიერთი ამ ხილისა და ფესვებიდან არის ვაშლი, სტაფილო, მარწყვი და სხვა გემრიელი საკვები, რომელსაც ხალხი სიამოვნებით ჭამს.
