Fotosyntéza je proces, pri ktorom zelené rastliny na svetle vytvárajú z oxidu uhličitého a vody organickú látku (glukózu) a uvoľňujú kyslík. Prebieha v chloroplastoch a skladá sa z dvoch etáp — svetelná a tmavá fáza. Na tejto stránke nájdete jednoduché vysvetlenie: čo je fotosyntéza, kde prebieha, v čom sa líšia jej fázy, ako vyzerá rovnica fotosyntézy a čo pri nej vzniká. Na konci nájdete interaktívny trenažér na overenie vedomostí.
Čo je fotosyntéza a kde prebieha
Fotosyntéza (z gréckeho fós — svetlo a synthesis — spájanie) je tvorba organických látok z anorganických za prítomnosti svetla. Jednoducho povedané, rastlina si „pripravuje jedlo“ zo vzduchu a vody s využitím energie slnečného žiarenia.
Fotosyntéza prebieha v chloroplastoch — zelených plastidoch, ktorých je v bunkách listu obzvlášť veľa. Vo vnútri chloroplastov sa nachádza zelené farbivo chlorofyl: práve ono zachytáva energiu svetla a spúšťa celý proces. Rastliny vyzerajú zeleno práve vďaka chlorofylu.
Na fotosyntézu rastlina potrebuje tri veci:
- svetlo (slnečné alebo umelé);
- vodu — korene ju nasávajú z pôdy;
- oxid uhličitý (CO₂) — prijíma ho zo vzduchu cez prieduchy listu.
Celá fotosyntéza sa delí na dve nadväzujúce fázy — svetelnú a tmavú. Ich názvy sa často zamieňajú, preto si každú rozoberieme osobitne.
Proces fotosyntézy: čo z čoho vzniká
Schéma pomáha vidieť to podstatné: vľavo — to, čo vstupuje do listu (svetlo, voda a oxid uhličitý), vpravo — to, čo vzniká (glukóza a kyslík). Kyslík rastlina uvoľňuje do vzduchu a glukózu využíva ako výživu a ukladá ju vo forme škrobu.
Rovnica fotosyntézy
Celý proces možno zapísať jednou sumárnou rovnicou. Šesť molekúl oxidu uhličitého a šesť molekúl vody sa pôsobením svetla a za účasti chlorofylu mení na jednu molekulu glukózy a šesť molekúl kyslíka.
Svetelná a tmavá fáza fotosyntézy
Fotosyntéza prebieha v dvoch etapách. Svetelná fáza prebieha na membránach vo vnútri chloroplastu a je možná len na svetle: energia svetla štiepi vodu, pričom sa uvoľňuje kyslík a ukladá sa energia (v molekulách ATP a NADPH). Tmavá fáza prebieha v stróme chloroplastu a svetlo priamo nevyžaduje: tu sa z oxidu uhličitého pomocou uloženej energie syntetizuje glukóza. Dôležité: „tmavá“ neznamená „nočná“ — táto fáza využíva produkty svetelnej fázy, takže v tme bez svetla sa čoskoro zastaví. Porovnajme obe fázy v tabuľke.
| Vlastnosť | Svetelná fáza | Tmavá fáza |
|---|---|---|
| Kde prebieha | na membránach tylakoidov (grana chloroplastu) | v stróme chloroplastu |
| Potrebuje svetlo | áno, prebieha len na svetle | priamo nie, ale závisí od produktov svetelnej fázy |
| Čo potrebuje | svetlo, vodu (H2O) | oxid uhličitý (CO2), energiu ATP a NADPH |
| Čo vzniká | kyslík (O2), ATP, NADPH | glukóza (C6H12O6) |
Význam fotosyntézy pre život na Zemi
Fotosyntéza je jeden z najdôležitejších procesov v prírode. Vďaka nej:
- sa v ovzduší udržiava kyslík, ktorý dýchajú ľudia, zvieratá aj samotné rastliny;
- sa zo vzduchu odstraňuje oxid uhličitý;
- sa vytvára organická látka — základ výživy pre všetky živé bytosti. Rastliny kŕmia bylinožravce, bylinožravce zase mäsožravce, preto sa celý potravinový reťazec začína fotosyntézou;
- sa ukladá energia svetla do organických látok. Uhlie, ropa a rašelina sú tiež „zakonzervovanou“ energiou dávnej fotosyntézy.
Preto zelené rastliny často nazývame „pľúcami planéty“: nepretržite zásobujú biosféru kyslíkom a potravou.
Rozbor: čo z čoho vzniká
Príklad 1. Odkiaľ sa berie glukóza
Otázka: z akých látok rastlina vyrába glukózu?
Rozbor. Glukóza (C₆H₁₂O₆) pozostáva z uhlíka, vodíka a kyslíka. Uhlík rastlina berie z oxidu uhličitého (CO₂) zo vzduchu, vodík — z vody (H₂O). Energiu na „zloženie“ dodáva svetlo, a glukóza sa syntetizuje v tmavej fáze, v stróme chloroplastu.
Odpoveď: glukóza vzniká z oxidu uhličitého a vody za pomoci energie svetla.
Príklad 2. Odkiaľ sa berie kyslík
Otázka: z akej látky vzniká kyslík, ktorý rastlina uvoľňuje?
Rozbor. Mnohí si myslia, že kyslík vzniká z oxidu uhličitého, ale nie je to tak. V svetelnej fáze energia svetla štiepi molekuly vody (H₂O) — pri tom sa uvoľňuje kyslík (O₂). Oxid uhličitý sa využíva len na stavbu glukózy.
Odpoveď: kyslík sa uvoľňuje pri štiepení vody v svetelnej fáze.
Príklad 3. Kontrola rovnice podľa počtu atómov
Rovnica: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
Skontrolujeme uhlík (C): vľavo 6 (zo 6·CO₂), vpravo 6 (v glukóze C₆…) — sedí.
Skontrolujeme kyslík (O): vľavo 6·2 + 6·1 = 18, vpravo 6 (v glukóze) + 6·2 = 18 — sedí.
Skontrolujeme vodík (H): vľavo 6·2 = 12, vpravo 12 (v glukóze C₆H₁₂O₆) — sedí.
Záver: rovnica je vyčíslená, všetky atómy sú na svojom mieste.
Časté chyby o fotosyntéze
-
Ľudia si myslia, že rastliny len uvoľňujú kyslík a vôbec nedýchajú.
Rastliny dýchajú rovnako ako zvieratá: neustále prijímajú kyslík a uvoľňujú oxid uhličitý (dýchanie). Len cez deň na svetle prebieha fotosyntéza aktívnejšie ako dýchanie, preto sa kyslíka uvoľňuje viac, než sa spotrebuje.
-
Zamieňajú si svetelnú a tmavú fázu: myslia si, že glukóza vzniká v svetelnej a kyslík v tmavej.
Naopak. V svetelnej fáze sa uvoľňuje kyslík a ukladá sa energia (ATP, NADPH). Glukóza sa syntetizuje v tmavej fáze z oxidu uhličitého pomocou tejto uloženej energie.
-
Chápu „tmavú fázu“ ako „fázu, ktorá prebieha v noci, v tme“.
„Tmavá“ znamená len „nevyžaduje priamo svetlo“. Ale využíva ATP a NADPH zo svetelnej fázy, takže bez svetla sa tieto zásoby minú a tmavá fáza sa čoskoro zastaví. V skutočnosti obe fázy prebiehajú cez deň, jedna po druhej.
-
Myslia si, že kyslík vzniká z oxidu uhličitého.
Kyslík sa uvoľňuje z vody (H₂O) pri jej štiepení v svetelnej fáze. Oxid uhličitý (CO₂) sa využíva na stavbu glukózy, nie na kyslík.
Otázky a odpovede
V čom sa fotosyntéza líši od dýchania?
Sú to opačné procesy. Pri fotosyntéze rastlina na svetle pohlcuje oxid uhličitý a vodu, vytvára glukózu a uvoľňuje kyslík — teda ukladá energiu. Pri dýchaní sa, naopak, glukóza a kyslík spotrebúvajú a uvoľňuje sa oxid uhličitý, voda a energia. Dýchajú všetky živé bunky neustále, zatiaľ čo fotosyntéza prebieha len v zelených bunkách a len na svetle.
Potrebuje tmavá fáza fotosyntézy svetlo?
Priamo svetlo tmavá fáza nepotrebuje — reakcie prebiehajú v stróme chloroplastu bez účasti svetla. Ale tmavá fáza využíva ATP a NADPH, ktoré vznikajú v svetelnej fáze. Preto bez svetla sa tieto zásoby rýchlo minú a tmavá fáza sa zastaví. Názov „tmavá“ neznamená „nočná“, ale „nevyžadujúca priamo svetlo“.
Kde presne prebieha fotosyntéza?
Fotosyntéza prebieha v chloroplastoch — zelených plastidoch buniek listu. Svetelná fáza prebieha na membránach tylakoidov (v granách), a tmavá — v stróme chloroplastu. Zelenú farbu a schopnosť zachytávať svetlo dodáva chloroplastom farbivo chlorofyl.
Čo vzniká pri fotosyntéze?
Hlavné produkty fotosyntézy sú glukóza (organická látka, výživa rastliny) a kyslík, ktorý sa uvoľňuje do vzduchu. Počas procesu vznikajú aj medziprodukty — ATP a NADPH, ktoré prenášajú energiu zo svetelnej fázy do tmavej.
V akom čase dňa prebieha fotosyntéza?
Fotosyntéza prebieha cez deň, kým je svetlo. V noci, v tme, sa zastavuje, pretože svetelná fáza bez svetla nemôže fungovať a bez jej produktov sa zastaví aj tmavá fáza. Dýchanie rastliny však pokračuje nepretržite.
