Fotosüntees

Allikas: Vikipeedia
Lehed on taimede peamine fotosünteesi koht

Fotosüntees (kreeka photo- 'valgus' + synthesis 'ühendamine, liitmine') on looduses asetleidev protsess, mille käigus elusorganismid muudavad päikeseenergia keemiliseks energiaks. Fotosüntees toimub fotoaktiivsete pigmentide, näiteks klorofülli kaasabil.

Fotosünteesi lähteaineteks on süsinikdioksiid, vesi ja mineraalained (energiaallikaks on päikeseenergia), lõpp-produktiks ehk saaduseks on süsivesikud, peamiselt glükoos, fruktoos ja tärklis ning kõrvalsaaduseks hapnik.

Reaktsioone, mis on seatud valguse neeldumise ja elektronide ülekandumisega, nimetatakse valgusreaktsioonideks ning CO2 sidumise ja taandamisega seotut pimereaktsioonideks.

Fotosünteesi võib vaieldamatult pidada kõige tähtsamaks biokeemilise aineringe lüliks, kuna kõik organismid sõltuvad selle käigus toodetavast orgaanilisest ainest. Fotosüntees toimub peamiselt taimedes, paljudes vetikates ning ka mõnedes bakterites (näiteks tsüanobakterites). Fotosünteesivõimelised on samuti mõned vibur- ning ripsloomad. Fotosünteesi läbiviivaid organisme nimetatakse fotoautotroofideks.

Üldjuhul eraldub fotosünteesi käigus kõrvalsaadusena hapnik (oksügeenne fotosüntees), kuid osadel fotosünteetilistel bakteritel esineb ka ilma hapniku tekkimiseta fotosüntees (anoksügeenne fotosüntees).

Fotosünteesi keemiline olemus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Fotosüntees kujutab endast tervet rida keemilisi reaktsioone, mis muudavad anorgaanilise süsiniku ja vee orgaaniliseks aineks - süsivesikuteks. Kõigi nende reaktsioonide toimumiseks on vaja energiat. Fotosünteesis kasutatakse esmase energiaallikana päikesevalgust ehk täpsemalt fotosünteetiliselt aktiivset kiirgust (FAK).

Fotosünteesi lihtsustatud üldvalem on:

6 CO2 + 12 H2O + footonidC6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
süsihappegaas + vesi + valgusenergia → glükoos + hapnik + vesi

Päikeseenergiat siduvaid aineid nimetatakse fotoaktiivseteks pigmentideks ja neist kõige sagedamini esinev on klorofüll. Just klorofüll annab taimedele rohelise värvuse. Taimede ning vetikate fotosünteetilised pigmendid asuvad organellides, mida nimetatakse kloroplastideks. Bakterite fotosüntees toimub bakteriraku tsütoplasmas.

Fotosünteesi evolutsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Fotosüntees algas umbes 3,4 miljardi aasta eest. See on primaarse orgaanilise aine allikas, kasutades selle moodustamiseks valgusenergiat. Esialgne fotosüntees konverteeris süsihappegaasi ja vesiniksulfiidi valgusenergia abil suhkruks. Selle protsessi käigus tekkis väävel. Umbes miljard aastat hiljem ehk 2,4 miljardit aastat tagasi algas teine fotosünteesi periood, kus lisandus süsihappegaas ja vesi, millest moodustus päikeseenergia abil glükoos. Sel ajal kasutasid organismid mõlemat süsteemi paralleelselt.

  • I fotosünteesi süsteem oli primaarne. See väide on kooskõlas ka geoloogiliste leidudega. Fotosüntees toimub kloroplastides, mis pärinevad vabalt elavatest bakteritest, mis on lähedalt seotud tsüanobakteritega. Need fagotsüteeriti ürgsete eukarüootide poolt ja toimisid kui endosümbiondid.
  • II tüüpi fotosüntees, mille käigus vabaneb hapnik, suurendas vaba hapniku hulka kõigepealt vees ja edasi ka atmosfääris. Seda esialgset etappi nimetatakse ka hapniku holokausti perioodiks, sest ta on väga hea elektronide aktseptor ja on elusorganismidele väga toksiline. Paljud anaeroobsed mikroobid surevad kohe hapniku keskkonnas. Seega nõudis elu muutunud keskkonnas teatavate kaitsemehhanismide tekkimist. See toimis aga aeglaselt ja paljud anaeroobid surid neil aegadel välja, vaid väga üksikud säilusid ja eksisteerivad siiani. Mõned neist aga omandasid hapnikhingamise.

Need olid punabakterid, kes evolutsioneerusid hapnikhingamise suunas. Selleks hakkasid nad kasutama teatud süsinikku fikseerivaid molekule, mis hiljem modifitseerusid elektroni ülekandvateks ahelateks. Nii muutusid nad aeroobseteks ja hiljem juba sümbiontidena eukarüootides hakkasid nad aeroobselt hingama. Punabakterid ongi tänaseks muundunud rakkude hingamisorganoidideks – mitokondriteks. See sümbioos tekkis väga vara, eukarüootide evolutisoonilise arengu alguses. Kloroplastid on eukarüootidel hilisemat päritolu, mis tulid teatud sugupuudesse sisse mitmest erinevast allikast.

Fotosünteesitüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Fotosünteesitüübid

Erineva kliimaga piirkondades on taimede evolutsiooni käigus tekkinud kolm põhimõtteliselt erinevat fotosünteesitüüpi. Need on C3-, C4- ja CAM-taimede fotosüntees. Neist universaalseim on C3-taimede fotosüntees, mida esineb ka kahes teises tüübis.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]