Fotosynteesi

Kuva: Aarne Hagman

Fotosynteesi (yhteyttäminen) on maapallon elämälle välttämätön prosessi. Siihen kykenevät eliöt sitovat Auringon valoenergiaa sokeriin (glukoosiin) eli kemialliseen muotoon. Nämä eliöt ovat omavaraisia. Tämän biokemiallisen reaktion pohjalta syntyy sitten soluissa muita yhdisteitä, mitä toisenvaraiset eliöt käyttävät omien elintoimintojensa energialähteinä ja erilaisten yhdisteiden rakennusaineina. Näin syntyy ravintoa niille eliöille, jotka eivät pysty fotosynteesiin: rakentuvat eliöyhteisöjen ravintoketjut.
Fotosynteesissä syntyy happea, joka on välttämätöntä suurimmalle osalle eliöistä: sen avulla ne pystyvät vapauttamaan energiaa kemiallisista yhdisteistä eli hengittävät.


Fotosynteesi ja sen kulku voidaan jäsennellä seuraavasti: 

  • Määritelmä
  • Reaktioyhtälö
  • Fotosynteesiin kykenevät eliöt (tässä keskitytään kasveihin)
  • Tapahtumispaikka
    • Kasvin vihreät osat
      • Yhteyttämissolukko
        • Viherhiukkanen

Viherhiukkanen; https://cnx.org/contents/5CvTdmJL@6.1:DSUpINfV@8/3-4-Unique-Characteristics-of-Eukaryotic-Cells#OSC_Microbio_03_04_Chloroplas; Download for free at http://cnx.org/contents/e42bd376-624b-4c0f-972f-e0c57998e765@6.1.; Creative Commons Attribution License 4.0 license

  • Klorofylli
  • Kasvin vesitalous (kuuluu tähän yhteyteen, koska vesi on yhteyttämisen raaka-aine)
    • Veden kulkureitti
    • Veden kulkuun vaikuttavat mekanismit
    • Ilmaraot / haihtumisen säätely
  • Kasvin kaasujen vaihto (hiilidioksidin / hapen kulku)
  • Fotosynteesin vaiheet (Tässä voidaan mennä pitkälle biokemian puolelle. Tätä on englanninkielisissä nettilähteissä)
    • Valoreaktiot
    • Pimeäreaktiot
  • Fotosynteesiin vaikuttavat tekijät
    • Lämpötila
    • Valon määrä ja aallonpituus
    • Hiilidioksidin määrä
    • Veden saatavuus
    • Ravinteet

Nettilähteitä suomeksi:


Englanniksi (Osa varsin perusteellisia ja mukana biokemiaa):

 


Seuraavassa OpenStax- materiaalissa on osittain samaa sisältöä ja kuvia

OpenStax; Microbiology

OpenStax; Biology


Anatomy of the sacoglossan mollusc Elysia chlorotica. Sea slug consuming its obligate algal food Vaucheria litorea. Small, punctate green circles are the plastids located within the extensive digestive diverticula of the animal.; By Karen N. Pelletreau et al. [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], via Wikimedia Commons

Yhteyttävä etana on geenivaras?

Jo pitempään on ollut tiedossa, että eräällä merietanalla (Elysia chlorotica) on sisällään yhteyttämiskykyisiä viherhiukkasia.
Niiden alkuperänä on pidetty Vaucheria litorea -levää, jota etana käyttää ravintonaan. Kokeissa on todettu, että syötyään levää parin viikon ajan, etana pärjää ilman ruokaa käytännössä lopun elämäänsä eli noin vuoden.
Sen sisällä olevat viherhiukkaset siis myös toimivat ja etana saa tässä katsannossa ravintonsa samalla tavalla kuin kasvit ja levät. Kyseessä on siis jonkinlainen symbionttinen suhde etanan elimistön ja levältä peräisin olevien kloroplastien kesken .

Uudemmissa tutkimuksissa on todettu, ettei selitys ole aivan näin yksinkertainen. Fotosynteesin onnistuminen vaatii monia geenejä sekä niiden yhteistoimintaa, jonka tuloksena syntyy fotosynteesille välttämättömiä proteiineja – siis spesifisiä entsyymejä.
Levältä peräisin olevat viherhiukkaset eivät voi ilman tätä geneettistä ohjausta yksinään toimia. Niinpä on päätelty, että levän kloroplastien fotosynteesigeenien on jotenkin pitänyt liittyä etanan perimän osaksi: Etana siis ikääkuin “varastaa” vieraan lajin geenejä itselleen. Tämmöinen geenien luonnossa tapahtuva “lateraalinen” siirtyminen näinkin kaukaisista lajeista toiseen ei ole aivan ennen kuulumatonta. Mutta kun se tapahtuu jopa eliökuntien välillä ja niin, että vierasta alkuperää olevat geenit toimivat uudessa “isännässään” on jo varsin ihmeellistä.

Tutkijoilla on kyllä asiassa edelleen pähkäilemistä mm. sen suhteen, miten etanan solut saavat ne geenit, joita tarvitaan fotosynteesiin levän viherhiukkasissa olevien geenien lisäksi. Niidenkin pitää alunperin olla levän geenejä, koska eihän fotosynteesiin kykenemätömällä eläimellä niitä ole.

Saako etana – siis sen perimä – ne jotenkin suoraan levän soluista niitä syödessään vai kulkeutuvatko ne etanan soluihin ja ymppäytyvät sen DNA:n osaksi virusten mukana? Tämmöisiä teorioita on esitetty.
On saatu myös viitteitä siitä, että tämä yhteyttämiskyky saattaisi jopa periytyä eli ko. geenejä on läydetty myös etanan sukusoluista.

Share