۱. واکنش‌های وابسته به نور

2 دقیقه مطالعه

فتوسنتز فرآیند بیولوژیکی است که به گیاهان سبز، جلبک‌ها و برخی باکتری‌ها اجازه می‌دهد انرژی نوری را به انرژی شیمیایی تبدیل کنند [4]. این فرآیند از ورودی‌های خام دی‌اکسید کربن، آب و نور خورشید برای تولید قندهایی استفاده می‌کند که انرژی شیمیایی را برای رشد و متابولیسم گیاه ذخیره می‌کنند، در حالی که اکسیژن را به عنوان یک محصول جانبی ارزشمند آزاد می‌کند [1].

در گیاهان، فتوسنتز عمدتاً در داخل کلروپلاست‌هایی که در برگ‌های سبز یافت می‌شوند، رخ می‌دهد [3]. کل این فرآیند در دو مرحله اصلی رخ می‌دهد: واکنش‌های وابسته به نور و چرخه کالوین (واکنش‌های مستقل از نور) aline.com openstax.org.

۱. واکنش‌های وابسته به نور

• مکان: این واکنش‌ها در غشاهای تیلاکوئیدی در داخل کلروپلاست‌ها رخ می‌دهند [1].
• فرآیند: رنگدانه‌هایی مانند کلروفیل نور خورشید را جذب می‌کنند [5]. انرژی نوری جذب‌شده، فرآیند فوتولیز را پیش می‌برد که عبارت است از تجزیه مولکول‌های آب [1].
• خروجی‌ها: این مرحله حامل‌های انرژی موقتی — به‌ویژه ATP و NADPH — تولید می‌کند و گاز اکسیژن ($O_2$) را به عنوان یک محصول جانبی در جو آزاد می‌کند [2].

۲. چرخه کالوین (واکنش‌های مستقل از نور)

• مکان: این چرخه در استروما (stroma) کلروپلاست رخ می‌دهد [1].
• فرآیند: اگرچه این واکنش‌ها مستقیماً به نور نیاز ندارند، اما به ATP و NADPH تولید شده در مرحله وابسته به نور متکی هستند [5]. دی‌اکسید کربن ($CO_2$) جذب شده و در یک سری از مراحل برای ساخت گلیسرآلدئید-۳-فسفات (G3P)، یک قند سه کربنه، تثبیت می‌شود [1].
• خروجی‌ها: G3P متعاقباً برای سنتز گلوکز و سایر کربوهیدرات‌هایی که به عنوان منابع غذا و انرژی برای گیاه عمل می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد [1].

معادله شیمیایی خلاصه

معادله شیمیایی کلی و ساده شده برای فتوسنتز عبارت است از:

$$6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} + \text{light energy} \rightarrow \text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$$ [1]

از طریق این سیستم دو مرحله‌ای، گیاهان به‌طور مؤثری انرژی خورشید را به دام می‌اندازند، دی‌اکسید کربن را از محیط پاکسازی می‌کنند، منبع اصلی انرژی متابولیک را برای تقریباً تمام سیستم‌های بیولوژیکی فراهم می‌کنند و اکسیژن مورد نیاز موجودات زنده را تأمین می‌کنند www.ncbi.nlm.nih.gov www.sciencefocus.com.