Take a deep breath. Kiitä kasvia. Jos syöt hedelmiä, vihanneksia, jyviä tai perunaa, kiitä kasvia myös. Kasvit ja levät antavat meille happea, jota tarvitsemme selviytyäksemme, sekä hiilihydraatteja, joita käytämme energiaksi. Ne tekevät sen yhteyttämällä.

fotosynteesi on prosessi, jossa hiilidioksidista, vedestä ja auringonvalosta syntyy sokeria ja happea. Se tapahtuu pitkän sarjan kemiallisia reaktioita. Mutta sen voi tiivistää näin: Hiilidioksidi, vesi ja valo menevät sisään. Glukoosi, vesi ja happi tulevat ulos. (Glukoosi on yksinkertainen sokeri.)

fotosynteesi voidaan jakaa kahteen prosessiin. ”Kuva” – osa viittaa valon laukaisemiin reaktioihin. ”Synteesi” eli sokerin valmistus on erillinen prosessi, jota kutsutaan Calvinin sykliksi.

molemmat prosessit tapahtuvat kloroplastissa. Tämä on erikoistunut rakenne eli organelle kasvisolussa. Rakenne sisältää kasoittain kalvoja, joita kutsutaan tylakoidikalvoiksi. Siitä valoreaktio alkaa.

antaa valon loistaa

kun valo osuu kasvin lehtiin, se loistaa kloroplasteille ja niiden pussikalvoihin. Kalvot ovat täynnä klorofylliä, vihreää pigmenttiä. Tämä pigmentti absorboi valoenergiaa. Valo kulkee sähkömagneettisina aaltoina. Aallonpituus-aaltojen välinen etäisyys-määrää energiatason. Jotkut noista aallonpituuksista näkyvät meille väreinä, joita näemme. Jos molekyylillä, kuten klorofyllillä, on oikea muoto, se voi absorboida energiaa joiltakin valon aallonpituuksilta.

klorofylli voi imeä sinisenä ja punaisena näkemäämme valoa. Siksi näemme kasvit vihreinä. Vihreä on aallonpituus kasvit heijastavat, ei väri ne imevät.

valon kulkiessa aaltona se voi olla myös hiukkanen, jota kutsutaan fotoniksi. Fotoneilla ei ole massaa. Niissä on kuitenkin pieni määrä valoenergiaa.

kun auringon valon fotoni kimpoaa lehteen, sen energia herättää klorofyllimolekyylin. Fotoni käynnistää prosessin, joka halkaisee vesimolekyylin. Vedestä irtautuva happiatomi sitoutuu hetkessä toiseen, jolloin syntyy happimolekyyli eli O2. Kemiallisessa reaktiossa syntyy myös ATP-niminen molekyyli ja toinen NADPH-niminen molekyyli. Molemmat mahdollistavat solun energian varastoimisen. ATP ja NADPH osallistuvat myös fotosynteesin synteesi-osaan.

huomaa, että valoreaktio ei sisällä sokeria. Sen sijaan se tuottaa energiaa, joka varastoituu ATP: hen ja NADPH: hon, joka kytketään Calvinin kiertoon. Täällä valmistetaan sokeria.

mutta valoreaktio tuottaa jotain, mitä käytämme: happea. Kaikki hengittämämme happi on seurausta tästä fotosynteesin vaiheesta, jota kasvit ja levät (jotka eivät ole kasveja) suorittavat kaikkialla maailmassa.

Anna minulle sokeria

seuraava vaihe ottaa valoreaktion energian ja soveltaa sitä Calvinin sykliksi kutsuttuun prosessiin. Sykli on nimetty sen löytäneen Melvin Calvinin mukaan.

Calvinin sykliä kutsutaan joskus myös pimeäreaktioksi, koska mikään sen vaiheista ei vaadi valoa. Sitä tapahtuu silti päivisin. Se tarvitsee valoreaktion tuottamaa energiaa.

vaikka valoreaktio tapahtuu tylakoidikalvoissa, sen tuottama ATP ja NADPH päätyvät stroomaan. Tämä on tila kloroplastin sisällä, mutta tylakoidikalvojen ulkopuolella.

fotosynteesin lopussa kasviin päätyy glukoosia (C6H12O6), happea (O2) ja vettä (H2O). Glukoosimolekyyli siirtyy suurempiin asioihin. Siitä voi tulla osa pitkäketjuista molekyyliä, kuten selluloosaa; se on kemikaali, joka muodostaa soluseinät. Kasvit voivat myös varastoida glukoosimolekyyliin pakatun energian suurempiin tärkkelysmolekyyleihin. Ne voivat jopa lisätä glukoosia muihin sokereihin — esimerkiksi fruktoosiin-tehdäkseen kasvin hedelmistä makeita.

kaikki nämä molekyylit ovat hiilihydraatteja – kemikaaleja, jotka sisältävät hiiltä, happea ja vetyä. (Hiilihydraatti helpottaa muistamista.) Kasvi käyttää näiden kemikaalien sidoksia energian varastoimiseen. Mutta käytämme näitä kemikaaleja myös. Hiilihydraatit ovat tärkeä osa syömäämme ruokaa, erityisesti viljaa, perunaa, hedelmiä ja vihanneksia.