פוטוסינתזה - מי? איפה?

המגיבים בתהליך הפוטוסינתזה:
פחמן דו חמצני (CO₂)  ומים

מקור האנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה: אנרגית אור

מזרזים או משתתפים בתהליך: כלורופיל, אנזימים

התוצרים של תהליך הפוטוסינתזה: פחממה (גלוקוז), חמצן.

המתרחש עם התוצרים לאחר קבלתם: החמצן משתחרר לאוויר והפחמימה נאגרת כעמילן, או משמשת לבנייה וכמקור אנרגיה באופן מיידי.

1.  אילו צמחים אנו אוכלים המכילים עמילן
2.  מדוע קוראים לצמחים אוטוטרופיים וגם יצרנים?

מי?

אורגניזמים אוטוטרופיים (אוטו=עצמי, טרופי=ניזון) - אלו אורגניזמים המייצרים בעצמם את מקור האנרגיה (ה'דלק') שלהם ואת חומרי הגלם לבניית הגוף שלהם. לכן הם נקראים 'יצרנים'. לדוגמה, צמחים.



איפה מתבצע תהליך הפוטוסינתזה?

התאמת מבנה הצמח לביצוע הפוטוסינתזה

בצמח טיפוסי ביבשה יש שני חלקים: שורש ונצר. הנצר על קרקעי ולרוב מסועף וירוק. שטח הפנים שלו גדול יחסית לנפחו ולכן הוא מותאם לקליטה מירבית של אור ופחמן דו-חמצני.

                                                            השורש, החלק התת קרקעי, מסועף אך לא ירוק ותפקידו העיקרי לקלוט מים ומלחים (מינרלים) מהקרקע. המלחים דרושים ליצירת הכלורופיל החיוני לפוטוס' ולבניית חומרים אורגניים.

 

התאמת מבנה העלה לביצוע הפוטוסינתזה

הפוטוס' מתבצעת בכל חלקי הצמח הירוקים אבל העלים הם האיברים העיקריים בהם היא מתבצעת.

העלים בד"כ ירוקים, שטוחים ודקים ושטח הפנים שלהם גדול יחסית לנפחם. זה מבנה שמאפשר קליטה מרבית של אור השמש וחילוף גזים יעיל בין העלה לסביבה.

חתך רוחב של עלה (רואים דרך המיקרוסקופ):

1.      קוטיקולה – שכבה שקופה וחדירה לאור אך אטומה למים וגזים

2.      אפידרמיס ובו פתחים, פיוניות, דרכן מתאפשר מעבר הגזים הקשורים לפוטוס' ולנשימה. דרך הפיוניות גם נפלטים אדי מים מהעלה בתהליך הדיות. כל פיונית בנויה משני תאים – תאי סגירה (שמירה) – וביניהם פתח. כשתאי הסגירה מלאים במים הפיונית פתוחה.

3.   בין שתי שכבות האפידרמיס מצויות שכבות תאים משני סוגים: רקמת עמודים ורקמה ספוגית. הם מכילים כלורופלסטים (בעיקר העמודים). בין התאים ישנם חללי אוויר ומערכת הובלה. חללי האוויר שבין התאים יוצרים חלל רציף ומסועף המגיע לכל חלקי הצמח.

      נפח החללים בעיקר ברקמה הספוגית גדול ומסתכם כדומה לנפח התאים עצמם. יש קשר ישיר בין מערכת החללים לבין הסביבה דרך הפיוניות. מבנה כזה של חללים היוצר שטח פנים גדול ולחות רבה הם מהתכונות האופייניות לרקמות שבהן נעשה חילוף גזים, כמו למשל בריאות או בזימים

במערכת ההובלה ישנם שני סוגים של צינורות (רואים אותם כעורקים, כשמסתכלים על עלה):

צינורות העצה דרכם מובלים מים ומלחים מהשורשים אל העלים ואל שאר חלקי הצמח

צינורות השיפה דרכם מובלים תוצרי הפוטוסינתזה מהעלים אל שאר חלקי הצמח. בנוסף השיפה משמשת להובלת חומרים מרקמות אגירה אל חלקי צמח אחרים.

 

פיוניות, דיות ופוטוסינתזה. כאשר הפיוניות פתוחות יכול להכנס פחמן דו חמצני אל העלה לקיום הפוטוסינתזה אבל במצב פתוח גם נפלטים דרך הפיוניות אדי מים רבים – בתהליך הדיות. כלומר, הצמח עלול להתייבש אם תתרחש יותר מדי דיות.

הגורמים המשפיעים על פתיחת הפיוניות:

1.      אור – הפיוניות פתוחות באור וסגורות בחושך.

      2.      CO₂ – הפיוניות פתוחות כשריכוז ה- CO₂ בחללים הבית תאיים נמוך וסגורות  כשריכוז ה- CO₂גבוה

3.      מאזן המים של הצמח – הפיוניות נסגרות כאשר יש מחסור של מים בצמח.

הפוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסט, אברון הנמצא בתוך התא הצמחי

מקורות וספרות להרחבה:

גלגולי אנרגיה ביצורים חיים. מאת בשן, שפר, אמיר וחסון.

ביולוגיה, האחידות והמגוון של החיים. מאת סטאר וטגארט

ftexploring.com

ובפרק הבא: פוטוסינתזה, איך? ומה?

פוטוסינתזה, מאת אלמוג

בס"ד

פוטוסינתזה (פוטו= אור, סינתזה=הרכבה) היא תהליך של יצירת חומרים אורגניים מחומרים אנאורגנים (פחמן דו-חמצני שהצמחים קולטים מהאוויר, ומים שהצמחים קולטים בשורשיהם), בעזרת אנרגיית האור. פוטוסינתזה מתבצעת בצמחים בעלי כלורופיל, בחיידקים וחד תאיים נוספים.

מקור האנרגיה בתהליך זה הוא אנרגיית האור, והיא נקלטת בכלורופיל - הצבען הירוק שבצמחים. מכיוון שבטבע מקור האנרגיה של תהליך הפוטוסינתזה הוא אור השמש - בטבע הוא יכול להתקיים רק בשעות היום.

התוצר של תהליך הפוטוסינתזה הוא חומר אורגני - סוכר (גלוקוז), וכן עודפי חמצן שנפלטים אל הסביבה.

האורגניזמים המבצעים פוטוסינתזה ("פוטוסינתטיים")  לא נזקקים לתרכובות אורגניות כלשהן ממקור חיצוני (מזון) כדי להפיק אנרגיה ובכדי לייצר את התרכובות האורגניות המרכיבות את תאיהם. מכיוון שאת הסוכר מפיקים האוטוטרופים באמצעות ניצול אנרגיית אור, שמקורה בדרך כלל בקרינת השמש; את התרכובות האורגניות מפיקים האוטוטרופים באמצעות ניצול הפחמן הדו-חמצני שנמצא באוויר ומים שנמצאים בסביבתם. האוטוטרופים מסוגלים לגרום לפחמן הדו-חמצני להתרכב עם מים ליצירת גלוקוז (סוכר).

תהליך הפוטוסינתזה הוא הבסיס לקיומם של כמעט כל היצורים החיים על פני כדור הארץ, מכיוון שהאוטוטרופים הם היצורים היחידים שמסוגלים לייצר תרכובות אורגניות (גלוקוז) מתרכובות אי-אורגניות (פחמן דו-חמצני ומים), התרכובות האורגניות שמייצרים הצמחים מגיעים אל היצורים ההטרוטרופים כשאלו אוכלים צמחים או אוכלים יצורים צמחוניים. יצורים המבצעים פוטוסינתזה הם, מקור המזון עבור רוב היצורים החיים.

אנרגיית האור, הנקלטת בכלורופיל ובפיגמנטים פוטוסינתטיים אחרים, מותמרת לאנרגיה כימית (ATP) - זהו שלב התלוי באור. האנרגיה המופקת מה ATP מנוצלת לחיזור CO₂ לפחמימה באמצעות אנזימים שונים - זהו שלב שאינו תלוי באור, כלומר יכול להתבצע גם באור וגם בחושך.

מולקולות חמצן מיוצרות בפוטוסינתזה כתוצר לוואי. הצמחים ושאר היצורים הפוטוסינתטיים פולטים את החמצן אל הסביבה. לעובדה זו חשיבות אבולוציונית רבה: בזכות הופעת היצורים הפוטוסינתטיים על פני כדור הארץ לפני כשלושה מיליארד שנה החל בהדרגה שיעור החמצן באטמוספירה לעלות. במרוצת הדורות התפתחו יצורים המסוגלים לנצל את החמצן עצמו לשם הפקת אנרגיה; אלו הם היצורים הארוביים, הכוללים את היצורים המפותחים ביותר, ובהם האדם.

מקור התמונה, אדוגל

לבלבל את הצמחים, מאת פרופ' רועי

בס"ד
במחקר המעובד ממאמר באתר חוקרים חקלאות בגליל - אדוגל מוצג כי קיימים שני סוגים של אורות אדומים שקולטים ושולחים הצמחים. האחד אדום והשני אדום-רחוק. האורות הללו נותנים לצמח מידע האם יש לו מתחרה (אור אדום רחוק) או שהשטח נקי ממתחרים, כלומר הצמח חי לבד (אור אדום). בנוסף לכך במחקר הוצג כי בחממות 'בילבלו' את הצמחים ושמו להם רק אור אדום ע"י צבעים זרחניים ביריעות החיפוי. כתוצאה מכך הצמחים 'חשבו' שהם חיים לבד ולכן הוציאו אנרגיה על הצמחת יבול גדול ואיכותי ולא על צמיחה לגובה של הצמח.