Fotosinteza je proces u kojem zelene biljke na svjetlosti stvaraju organsku tvar (glukozu) iz ugljikovog dioksida i vode te otpuštaju kisik. Odvija se u kloroplastima i sastoji se od dvije faze — svjetlosne i tamne. Na ovoj stranici jednostavnim riječima: što je fotosinteza, gdje se odvija, po čemu se razlikuju njezine faze, kako izgleda jednadžba fotosinteze i što njome nastaje. Na kraju se nalazi interaktivni simulator za provjeru znanja.
Što je fotosinteza i gdje se odvija
Fotosinteza (od grčkih riječi photos — svjetlost i synthesis — spajanje) je stvaranje organskih tvari iz anorganskih uz pomoć svjetlosti. Jednostavnije rečeno, biljka „priprema hranu” iz zraka i vode koristeći energiju sunčeve svjetlosti.
Fotosinteza se odvija u kloroplastima — zelenim plastidima kojih ima posebno mnogo u stanicama lista. Unutar kloroplasta nalazi se zeleni pigment klorofil: upravo on hvata energiju svjetlosti i pokreće cijeli proces. Biljke izgledaju zeleno upravo zbog klorofila.
Za fotosintezu su biljci potrebne tri stvari:
- svjetlost (sunčeva ili umjetna);
- voda — koju korijen upija iz tla;
- ugljikov dioksid (CO₂) — koji ulazi iz zraka kroz puči na listu.
Cijela se fotosinteza dijeli na dvije uzastopne faze — svjetlosnu i tamnu. Njihovi se nazivi često miješaju, pa ćemo svaku objasniti zasebno.
Proces fotosinteze: što iz čega nastaje
Shema pomaže uočiti ono najvažnije: s lijeve strane je ono što ulazi u list (svjetlost, voda i ugljikov dioksid), a s desne ono što nastaje (glukoza i kisik). Kisik biljka otpušta u zrak, a glukozu koristi kao hranu i pohranjuje u obliku škroba.
Jednadžba fotosinteze
Cijeli se proces može zapisati jednom ukupnom jednadžbom. Šest molekula ugljikovog dioksida i šest molekula vode pod utjecajem svjetlosti i uz sudjelovanje klorofila pretvaraju se u jednu molekulu glukoze i šest molekula kisika.
Svjetlosna i tamna faza fotosinteze
Fotosinteza se odvija u dvije faze. Svjetlosna faza odvija se na membranama unutar kloroplasta i moguća je samo na svjetlosti: energija svjetlosti cijepa vodu, pri čemu se oslobađa kisik i pohranjuje energija (u molekulama ATP i NADPH). Tamna faza odvija se u stromi kloroplasta i izravno ne zahtijeva svjetlost: ovdje se iz ugljikovog dioksida uz pomoć pohranjene energije sintetizira glukoza. Važno: „tamna” ne znači „noćna” — ova faza koristi proizvode svjetlosne faze, stoga će u mraku bez svjetlosti ubrzo prestati. Usporedimo obje faze u tablici.
| Značajka | Svjetlosna faza | Tamna faza |
|---|---|---|
| Gdje se odvija | na membranama tilakoida (grana kloroplasta) | u stromi kloroplasta |
| Treba li svjetlost | da, odvija se samo na svjetlosti | izravno ne, ali ovisi o proizvodima svjetlosne faze |
| Što je potrebno | svjetlost, voda (H2O) | ugljikov dioksid (CO2), energija ATP i NADPH |
| Što nastaje | kisik (O2), ATP, NADPH | glukoza (C6H12O6) |
Značenje fotosinteze za život na Zemlji
Fotosinteza je jedan od najvažnijih procesa u prirodi. Zahvaljujući njoj:
- u zraku se održava kisik kojim dišu ljudi, životinje i same biljke;
- iz zraka se uklanja ugljikov dioksid;
- stvara se organska tvar — temelj prehrane za sva živa bića. Biljke hrane biljojede, biljojedi grabežljivce, stoga cijeli hranidbeni lanac počinje fotosintezom;
- pohranjuje se energija svjetlosti u organskim tvarima. Ugljen, nafta i treset također su „konzervirana” energija drevne fotosinteze.
Stoga zelene biljke često nazivamo „plućima planeta”: one neprestano opskrbljuju biosferu kisikom i hranom.
Analiza: što iz čega nastaje
Primjer 1. Odakle dolazi glukoza
Pitanje: od kojih tvari biljka stvara glukozu?
Analiza. Glukoza (C₆H₁₂O₆) sastoji se od ugljika, vodika i kisika. Ugljik biljka uzima iz ugljikovog dioksida (CO₂) iz zraka, vodik iz vode (H₂O). Energiju za „sastavljanje” daje svjetlost, a glukoza se sintetizira u tamnoj fazi, u stromi kloroplasta.
Odgovor: glukoza nastaje iz ugljikovog dioksida i vode uz pomoć energije svjetlosti.
Primjer 2. Odakle dolazi kisik
Pitanje: iz koje tvari nastaje kisik koji biljka otpušta?
Analiza. Mnogi misle da kisik nastaje iz ugljikovog dioksida, ali to nije točno. U svjetlosnoj fazi energija svjetlosti cijepa molekule vode (H₂O) — pri čemu se oslobađa kisik (O₂). Ugljikov dioksid se koristi samo za izgradnju glukoze.
Odgovor: kisik se oslobađa pri cijepanju vode u svjetlosnoj fazi.
Primjer 3. Provjeravamo jednadžbu prema broju atoma
Jednadžba: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
Provjerimo ugljik (C): lijevo 6 (iz 6·CO₂), desno 6 (u glukozi C₆…) — odgovara.
Provjerimo kisik (O): lijevo 6·2 + 6·1 = 18, desno 6 (u glukozi) + 6·2 = 18 — odgovara.
Provjerimo vodik (H): lijevo 6·2 = 12, desno 12 (u glukozi C₆H₁₂O₆) — odgovara.
Zaključak: jednadžba je izjednačena, svi su atomi na mjestu.
Česte pogreške o fotosintezi
-
Smatraju da biljke samo otpuštaju kisik i uopće ne dišu.
Biljke dišu jednako kao i životinje: one stalno troše kisik i otpuštaju ugljikov dioksid (disanje). Jednostavno, danju na svjetlosti fotosinteza teče aktivnije od disanja, stoga se kisika oslobađa više nego što se troši.
-
Miješaju svjetlosnu i tamnu fazu: misle da glukoza nastaje u svjetlosnoj, a kisik u tamnoj.
Upravo suprotno. U svjetlosnoj fazi oslobađa se kisik i pohranjuje energija (ATP, NADPH). Glukoza se sintetizira u tamnoj fazi iz ugljikovog dioksida uz pomoć te pohranjene energije.
-
Razumiju „tamna faza” kao „faza koja se odvija noću, u mraku”.
„Tamna” znači samo „ne zahtijeva izravno svjetlost”. Ali ona koristi ATP i NADPH iz svjetlosne faze, stoga bez svjetlosti te zalihe nestaju i tamna faza također ubrzo prestaje. U stvarnosti se obje faze odvijaju danju, jedna za drugom.
-
Smatraju da kisik nastaje iz ugljikovog dioksida.
Kisik se oslobađa iz vode (H₂O) pri njezinu cijepanju u svjetlosnoj fazi. Ugljikov dioksid (CO₂) koristi se za izgradnju glukoze, a ne za kisik.
Pitanja i odgovori
Po čemu se fotosinteza razlikuje od disanja?
To su suprotni procesi. Pri fotosintezi biljka na svjetlosti troši ugljikov dioksid i vodu, stvara glukozu i otpušta kisik — dakle, pohranjuje energiju. Pri disanju se, naprotiv, troše glukoza i kisik, a otpuštaju se ugljikov dioksid, voda i energija. Sve žive stanice dišu stalno, a fotosinteza se odvija samo u zelenim stanicama i samo na svjetlosti.
Treba li svjetlost za tamnu fazu fotosinteze?
Izravno svjetlost tamnoj fazi nije potrebna — reakcije se odvijaju u stromi kloroplasta bez sudjelovanja svjetlosti. Ali tamna faza koristi ATP i NADPH koji nastaju u svjetlosnoj fazi. Stoga bez svjetlosti te zalihe brzo nestaju i tamna faza također prestaje. Naziv „tamna” ne znači „noćna”, već „ona koja ne zahtijeva izravno svjetlost”.
Gdje se točno odvija fotosinteza?
Fotosinteza se odvija u kloroplastima — zelenim plastidima stanica lista. Svjetlosna faza odvija se na membranama tilakoida (u granama), a tamna u stromi kloroplasta. Zelenu boju i sposobnost hvatanja svjetlosti kloroplastima daje pigment klorofil.
Što nastaje pri fotosintezi?
Glavni proizvodi fotosinteze su glukoza (organska tvar, hrana biljke) i kisik koji se otpušta u zrak. Tijekom procesa nastaju i međuproizvodi — ATP i NADPH, koji prenose energiju iz svjetlosne u tamnu fazu.
U koje doba dana se odvija fotosinteza?
Fotosinteza se odvija danju, dok ima svjetlosti. Noću, u mraku, ona prestaje jer svjetlosna faza bez svjetlosti ne može raditi, a bez njezinih proizvoda staje i tamna. Pritom se disanje biljke nastavlja danonoćno.
