Fotosynteza w probówce

Fotosyntezę można zdefiniować jako proces umożliwiający wytworzenie związków organicznych z materii nieorganicznej. Zachodzi ona przy udziale światła w komórkach zawierających chlorofil lub bakteriochlorofil [1].
Wśród znanych nam procesów biochemicznych fotosynteza zajmuje jedno z najważniejszych miejsc i to nie tylko z akademickiego punktu widzenia. Zauważmy, że prawie cała energia, którą dysponują organizmy żywe, pochodzi – bezpośrednio lub pośrednio – ze Słońca i dociera do nas w dużej mierze jako promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu widzialnego. Fotosynteza pozwala więc organizmom autotroficznym na przekształcenie światła w postać energii wiązań chemicznych związków organicznych, która jest następnie wykorzystywana przez nie same, a także przez organizmy heterotroficzne. W ten sposób przy rozpatrywaniu Ziemi jako całości wzrasta masa materii organicznej. Dzieje się to oczywiście kosztem materii nieorganicznej. Wysoka koncentracja tlenu w atmosferze naszej planety jest skutkiem milionów lat prowadzenia fotosyntezy przez zróżnicowane organizmy.
Trzeba zaznaczyć, że istnieje także starszy ewolucyjnie mechanizm autotrofii, obywający się bez energii światła słonecznego. Jest to chemosynteza, w której energia zostaje wytworzona na drodze utleniania prostych związków nieorganicznych lub metanu [2]. Chemoautotrofami są pewne bakterie, np. nitryfikacyjne z rodzajów Nitrosomonas czy Nitrobacter, siarkowe Beggiatoa, żelazowe Leptospirillum, wodorowe Hydrogenobacter i inne [3]. Organizmy chemoautotroficzne pełnią ważną rolę w obiegu pierwiastków, takich jak azot i fosfor. Z punktu widzenia produkcji biomasy rola tego rodzaju przemian metabolicznych jest jednak mniejsza niż fotostyntezy.

W niniejszym artykule zajmiemy się głównie fotosyntezą u organizmów eukariotycznych, tj. takich, których komórki zawierają wyspecjalizowane organelle. U tych organizmów (np. roślin zielonych Chloroplastida) proces fotosyntezy zachodzi w odpowiednich strukturach – są to chloroplasty zawierające barwniki fotosyntetyczne, głównie chlorofile. U roślin chloroplasty występują najliczniej w komórkach liści, które są głównymi organami prowadzącymi asymilację dwutlenku węgla. Mniejszą ilość chloroplastów zawierają także inne niezdrewniałe tkanki.
Fotosynteza jest oczywiście b...