Photosynthese, Complete Guide: Was ist das und wie wird es produziert? Wie kommt es uns zugute?

Wer sonst hat am wenigsten vom Konzept der Photosynthese gehört. Wieso den? Weil es einer der Hauptprozesse ist, die es Lebewesen ermöglichen, auf dem Planeten Erde zu existieren.

Pflanzen können im Gegensatz zu Tieren ihre eigene Nahrung herstellen.

Dies erreichen sie durch einen Prozess namens Photosynthese, bei dem Pflanzen aus Kohlendioxid und Lichtenergie organische Substanzen herstellen.

Dieser Prozess ermöglicht es ihnen auch, zu wachsen und sich zu entwickeln und Sauerstoff zu erzeugen. Damit ist die Photosynthese aller Wahrscheinlichkeit nach der relevanteste chemische Prozess auf der Erde, da ohne sieLeben wäre auf unserem Planeten nicht möglich.

Aber lassen Sie uns ausführlicher über die Photosynthese sprechen und was sie ist, damit wir verstehen, warum sie so wichtig ist.

Was ist Photosynthese?

Photosynthese ist der Prozess, der von allen Pflanzen, Bäumen, Algen und einigen Bakterien durchgeführt wird, um sich selbst zu ernähren.

Wie bewerkstelligen Pflanzen diesen Prozess?

Um dies zu erreichen, verwenden Pflanzen Organe in Pflanzenzellen, sogenannte Chloroplasten, die ein als Chlorophyll bekanntes Pigment enthalten, das Pflanzen nicht nur ihre charakteristische grüne Farbe verleiht, sondern ihnen auch hilft, Lichtenergie einzufangen, um sie in chemische Energie umzuwandeln.

Das Pigment namens Chlorophyll hat eine grüne Farbe. Dies führt dazu, dass die Blätter der Pflanzen im Allgemeinen diese Farbe haben.

Dabei wird gasförmiger Sauerstoff erzeugt und an die Umgebung abgegeben.

Wozu dient die Photosynthese?

Wie wir bereits gesehen haben, dient die Photosynthese im Prinzip dazu,damit sich die Pflanzen ernähren,organische Materie aus Lichtenergie synthetisieren.

Dank dieses Prozesses liefern Pflanzen Sauerstoff und erneuern die Luft, indem sie Kohlendioxid oder CO2 eliminieren.

Wie und wo wird es durchgeführt?

Der Prozess der Photosynthese, durch den Pflanzen Energie gewinnenin vier Hauptphasen unterteilt:

1. Absorption: Die Wurzeln nehmen Wasser und Mineralien aus dem Boden auf.
2. Zirkulation: Nährstoffe zirkulieren von den Wurzeln zu den Blättern durch den Stamm.
3. Photosynthese: Sie wird in den Blättern durchgeführt, die auf das Licht ausgerichtet sind, um sie auszuführen. Das in den Chloroplasten enthaltene Chlorophyll ermöglicht es ihnen, Licht einzufangen (sie fangen Sonnenlicht ein), was in Kombination mit dem von den Stomata der Pflanze absorbierten Kohlendioxid dazu beiträgt, Rohsaft in verarbeiteten Saft umzuwandeln.
4. Nahrung: Während des Prozesses entsteht Sauerstoff, der von den Blättern ausgestoßen wird. Sauerstoff ist gleichbedeutend mit Abfall nach der Verfütterung. Hier findet der Transport der Elektronenkette und die Fixierung von Kohlendioxid statt.
5. Atmung: Dieser Vorgang findet Tag und Nacht statt. Tagsüber führen die Blätter in Gegenwart von Sonnenlicht Photosynthese durch und setzen Sauerstoff frei. Nachts können die Pflanzen nur atmen, da kein Licht absorbiert werden kann.

wesentliche Faktorendie zur stattfindenden Photosynthese beitragen, sind mehrere. Wir werden jede von ihnen ausführlich erklären.

Welche Bausteine ​​braucht die Photosynthese, um sich zu entwickeln?

Als nächstes legen wir die Elemente offen, die die Photosynthese benötigt, um korrekt ausgeführt zu werden:

Lichtintensität

Ohne Licht können Pflanzen keine Photosynthese betreiben, selbst wenn genügend Wasser und Kohlendioxid in der Umgebung vorhanden sind.

Bei schwachem Licht läuft die Photosynthese langsamer ab.

Kohlendioxidkonzentration

Kohlendioxid ist ein notwendiges Reagenz, damit der Prozess ablaufen kann.

Wasser

Bei der Photosynthese entfaltet die Pflanze die aus dem Boden aufgenommenen Wassermoleküle und spaltet sie in Wasserstoff und Sauerstoff. Als Ergebnis dieser Reaktion wird Sauerstoff in die Umgebung freigesetzt, während Wasserstoff in anderen Prozessen verwendet wird.

Bei der Photosynthese verbindet sich Kohlendioxid mit dem freigesetzten Wasserstoff und zusammen bilden sie Glukose.

Die chemischen Reaktionen, die Kohlendioxid und Wasser kombinieren, um Glukose zu produzieren, werden von Enzymen gesteuert, was uns zum vierten bestimmenden Faktor bringt.

Temperatur

Alle enzymgesteuerten Reaktionen werden von der Temperatur beeinflusst.

Bei niedrigen Temperaturen wird die Photosyntheserate durch die Anzahl molekularer Kollisionen zwischen Enzymen und Substraten begrenzt.

Bei hohen Temperaturen werden Enzyme denaturiert, was bedeutet, dass ihre Struktur und Funktionen verändert werden.

Menge Chlorophyll

Chlorophyll ist wichtig, um Lichtenergie zu absorbierenerforderlich, um Kohlendioxid und Wasser in Glukose umzuwandeln.

Blätter, die mehr Chlorophyll enthalten, können Licht besser absorbieren.

Pflanzen in schlechten Lichtverhältnissen synthetisieren mehr Chlorophyll, um die Lichtmenge zu absorbieren, die sie benötigen.

Einige Pflanzenkrankheiten können die Menge an Chlorophyll und damit seine Fähigkeit zur Photosynthese beeinträchtigen.

Mineralien und Nährstoffe

Nicht zuletzt sind gesunde Pflanzen Voraussetzung für eine erfolgreiche Photosynthese.

Dies wird durch das Eingreifen bestimmter Mineralien und Nährstoffe erreicht, die für ein gesundes Pflanzenwachstum notwendig sind.

Stickstoff, Sulfat, Phosphat, Eisen, Magnesium, Calcium und Kalium werden in beträchtlichen Mengen für die Synthese von Aminosäuren, Proteinen, Coenzymen, Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA), Chlorophyll und anderen Pigmenten benötigt.

Andere Elemente wie Mangan, Kupfer und Chlorid sind ebenfalls für die Photosynthese notwendig. Ebenso sind einige andere Spurenelemente für verschiedene nicht-photosynthetische Funktionen in Pflanzen notwendig.

Wie beginnt die Photosynthese?

Licht besteht aus Photonen. Chloroplasten fangen Photonen dank des darin enthaltenen Chlorophylls ein.

Gleichzeitig ernährt sich die Pflanze durch die Wurzeln. Sie absorbieren Wasser und Mineralien, die den Stamm hinaufwandern.

Aus der Umwelt nehmen Pflanzen Kohlendioxid auf.

Das von den Chloroplasten absorbierte Licht hilft der Pflanze, die Wassermoleküle leicht zu spalten.

Aus dieser Teilung wird Wasserstoff zur Bildung von Glukose verwendet, die in andere organische Verbindungen wie Saccharose, Stärke, Lipide, Proteine ​​und Zellulose umgewandelt wird.

Sauerstoff wird verschwendet und ist das, was wir am Ende atmen.

Außerdem wird während des Prozesses ein grundlegendes Molekül für lebende Organismen synthetisiert: ATP oder Adenosintriphosphat, das die Hauptenergiequelle für Lebewesen ist.

Weil es wichtig ist?

Dank Photosynthese Menschen erhalten den größten Teil des SauerstoffsWas brauchen wir zum Atmen? Wir wiederum atmen Kohlendioxid aus, das Pflanzen brauchen.

Außerdem braucht der Mensch allerlei Pflanzen für seine Nahrung.

Weitere wichtige Beiträge der Photosynthese:

• Die Photosynthese ermöglicht die Verarbeitung von organischem Material aus anorganischem Material. Dann wird diese organische Substanz verarbeitet und über Nahrungsketten von einigen Lebewesen auf andere übertragen.
• Die Photosynthese ist unerlässlich, um die primitive und anaerobe Atmosphäre in eine aerobe Atmosphäre umzuwandeln.
• Die Photosynthese hängt auch von der Energie ab, die in fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Erdgas gespeichert ist.
• Pflanzenprodukte wie Holz, Gummi, Kräuter, Medikamente, Harz und Öle werden durch Photosynthese gewonnen.
• Die Photosynthese trägt zum notwendigen Gleichgewicht zwischen autotrophen und heterotrophen Wesen bei.
• Dank der Photosynthese kann das von Tieren und Fäulnisprozessen produzierte CO2 wiederverwendet und synthetisiert werden. Andernfalls würde CO2 oder Kohlendioxid den Planeten sättigen, was fatale Folgen für das Leben auf dem Planeten hätte.

Wie wird durch Photosynthese Energie erzeugt?

Während der Photosynthese verwenden Pflanzen Lichtenergie, um Glukose aus einfachen anorganischen Molekülen (Kohlendioxid und Wasser) herzustellen.

Ebenso kann diese Reaktion genutzt werden, um alternative Kraftstoffe zu erzeugen. Dies könnte möglich sein, wenn man sich die Trennung von Wassermolekülen in Wasserstoff und Sauerstoff zunutze macht.

Die Verbrennung von molekularem Wasserstoff, H2, mit Sauerstoff erzeugt Wärme und Wasser,, Wärme und Wasser.

Einmal gewonnen, könnte der Wasserstoff auch zur Gewinnung von Methanol, einem brauchbaren Ersatz für Erdöl, verwendet werden.

Wer hat die Photosynthese entdeckt? Eine kleine Geschichte…

Die erste aufgezeichnete Hypothese über die Photosynthese stammt aus dem antiken Griechenland und stammt von Aristoteles, der vorschlug, dass Sonnenlicht in gewisser Weise eng mit der grünen Farbe von Pflanzen zusammenhängt. Seine Theorie geriet jedoch in Vergessenheit.

Später schlug Empedokles von Agrigent, ein weiterer berühmter griechischer Philosoph, vor, dass sich Pflanzen von Luft ernährten, die sie durch eine Art internen Prozess assimilierten.

Seine Theorie wurde paradoxerweise von Aristoteles selbst und einem seiner Schüler, dem aus Ereso stammenden Tirtamo, besser bekannt als Theophrastus, widerlegt, der behauptete, dass alle Pflanzennahrung durch die Erde aufgenommen werde.

Erst im 17. Jahrhundert griff der englische Geistliche Stephen Hales, der allgemein als Vater der Pflanzenphysiologie gilt, beide Theorien in seinem 1727 veröffentlichten Werk Statique des végétaux auf. In dieser Studie erfasste Hales die ersten Aufzeichnungen über die Bewegung von Wasser in Pflanzen und konnte nachweisen, dass die Luft, die durch die Blätter der Pflanzen drang, von ihnen als Nahrungsquelle genutzt wurde.

Die Studien von Stephen Hales beeinflussten einen anderen englischen Geistlichen namens Joseph Priestley, dem die Entdeckung des Sauerstoffs zugeschrieben wird und der unter anderem behauptete, dass er von Pflanzen durch einen Prozess produziert wurde, der anscheinend das Gegenteil der Atmung von Tieren war.

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, stützte sich Priestley auf ein Experiment mit einer Kerze, die er in einen geschlossenen Behälter gestellt und gebrannt hatte, bis der Behälter die Verbrennung nicht mehr aufrechterhalten konnte. Später legte er einen Minzzweig in den Behälter und stellte fest, dass die Minze nach einigen Tagen eine Substanz produziert hatte, die es der eingeschlossenen Luft im Behälter ermöglichte, die Verbrennung wieder zu unterstützen.

Es stellte sich heraus, dass eine solche Substanz Sauerstoff war.

Jahre später, 1779, erweiterte der niederländische Arzt Jan Ingenhousz Priestleys Arbeit und zeigte, dass die Pflanze Licht ausgesetzt werden musste, um Sauerstoff zu produzieren. Er zeigte auch, dass dieser Prozess das Vorhandensein des grünen Gewebes der Pflanze erfordert.

Streng genommen war es Ingenhousz, der nach allen bisherigen Studien die größten Fortschritte beim Nachweis des Prozesses der Photosynthese in Pflanzen gemacht hat, und es basiert auf seinen Studien, dass spätere Wissenschaftler in der Lage sein würden, dieses Wissen zu erweitern.

Jahre später entdeckte der deutsche Professor Ferdinand Gustav Julius von Sachs Chloroplasten und entwickelte eine Grundgleichung zur Darstellung der Photosynthese.

Können Zimmerpflanzen Photosynthese betreiben?

Wie wir erklärt haben, wenn Pflanzen hauptsächlich Sonnenlicht für die Photosynthese benötigen, wie können Zimmerpflanzen dies ausführen?

Dies liegt daran, dass diese Pflanzenarten kein direktes Sonnenlicht benötigen. Es reicht aus, dass sie einige Stunden Tageslicht (z. B. durch ein Fenster) erhalten, um diesen Vorgang korrekt durchführen zu können.

Tatsächlich profitieren viele von ihnen davon, nicht direkt der Sonne ausgesetzt zu sein, besonders in den heißesten Monaten.

Bibliographie und Referenzen

• Buch: Der Mechanismus der Photosynthese, von Charles Percival Whittingham (1976).
• Buch: Manual of Photosynthesis Practices, von Rosa Rodés García, ‎Collazo Ortega, Margarita (2006).
• Buch: Biochemie der Mikroorganismen, Ramon Parés i Farràs, ‎Antonio Juárez Giménez (1997).
• Buch: Biologie: Konzepte und Beziehungen, Neil A. Campbell (2001).
• Artikel: Begriffsfehler in der Biologie. Die Photosynthese grüner Pflanzen. H. Astudillo Pombo, A. Gené – Naturwissenschaftlicher Unterricht, 1984 – ddd.uab.cat
• Artikel: Photosynthetische Pigmente, mehr als nur das Einfangen von Licht für die Photosynthese. EM Reol – Ecosystems Magazine, 2003.
• Artikel: Photosynthese, Lichtschutz, Produktivität und abiotischer Stress: einige Fallstudien von Tambussi, Eduardo Alberto (2005).