Odpověď 1:
Při fotosyntéze je rostlina schopna přeměnit sluneční energii na chemickou formu. Dělá to tak, že zachycuje světlo přicházející ze slunce a prostřednictvím řady reakcí využívá jeho energii k vytvoření molekuly cukru zvané glukóza.
Glukóza se skládá ze šesti atomů uhlíku, šesti atomů kyslíku a dvanácti atomů vodíku. Když rostlina vytváří molekulu glukózy, získává potřebné atomy uhlíku a kyslíku z oxidu uhličitého, který odebírá ze vzduchu. Oxid uhličitý však neobsahuje vodík, takže rostlina musí použít jiný zdroj vodíku. Tímto zdrojem je voda. Na Zemi je spousta vody a každá molekula vody se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku.
Aby rostlina získala vodík, který potřebuje k vytvoření molekul glukózy, použije energii ze slunce k rozbití molekuly vody, odebere z ní elektrony a vodík a uvolní kyslík do vzduchu. Odebrané elektrony jsou vloženy do elektronového transportního systému, kde jsou použity k výrobě energetických molekul zvaných ATP, které jsou použity ke stavbě molekuly glukózy – to vše je umožněno sluneční energií.
Při fotosyntéze tedy rostlina spotřebovává vodu, oxid uhličitý a světelnou energii a vyrábí glukózu a kyslík. Cukr glukóza je důležitý, protože je nezbytný pro buněčné dýchání. Během buněčného dýchání se chemická energie v molekule glukózy přeměňuje na formu, kterou může rostlina využít k růstu a rozmnožování. V prvním kroku dýchání, který se nazývá glykolýza, se molekula glukózy rozloží na dvě menší molekuly zvané pyruvát a uvolní se trochu energie ve formě ATP. Tento krok dýchání nevyžaduje žádný kyslík, a proto se nazývá anaerobní dýchání. Ve druhém kroku dýchání se molekuly pyruvátu přeskupují a spojují a znovu přeskupují v cyklu. Zatímco se molekuly v tomto cyklu přeskupují, vzniká oxid uhličitý a elektrony se odtrhávají a předávají do elektronového transportního systému, který stejně jako při fotosyntéze vytváří velké množství ATP, které rostlina využívá k růstu a rozmnožování. Tento poslední krok vyžaduje kyslík, a proto se nazývá aerobní dýchání. Konečným výsledkem buněčného dýchání tedy je, že rostlina spotřebovává glukózu a kyslík a produkuje oxid uhličitý, vodu a energetické molekuly ATP.
Na první pohled se zdá, že to nedává žádný smysl! Pokud rostlina dokáže využít energii ze slunce k výrobě ATP, proč si pak dává práci s tím, aby spotřebovala ATP na výrobu glukózy, jen aby mohla znovu získat ATP? Existují dva důvody, proč to rostlina dělá:
První je, že kromě ATP potřebuje rostlina k růstu také suroviny. Glukóza je důležitým stavebním prvkem, který je nezbytný k výrobě všech bílkovin, DNA, buněk, tkání atd. důležitých pro život, růst a rozmnožování.
Druhý problém je, že slunce každou noc odchází a v zimě není příliš jasné. Rostlina potřebuje energii neustále. Takže díky produkci glukózy může rostlina tuto molekulu uskladnit a pak ji použít k výrobě energie během noci a přes zimu, kdy není dostatek slunce, které by zajistilo dobrou fotosyntézu.
Je velmi zajímavé, jak si fotosyntéza a buněčné dýchání navzájem pomáhají. Během fotosyntézy potřebuje rostlina oxid uhličitý a vodu – obojí se uvolňuje do vzduchu během dýchání. A při dýchání potřebuje rostlina kyslík a glukózu, které se obě vyrábějí při fotosyntéze! Svým způsobem tedy produkty fotosyntézy podporují dýchání a produkty dýchání podporují fotosyntézu, čímž vzniká koloběh.
Zatímco rostliny mohou tento koloběh samy dokončit, živočichové nikoli, protože živočichové nejsou schopni fotosyntézy! To znamená, že živočichové musí přežívat pouze díky dýchání. Také proto, že my živočichové si nedokážeme sami vyrobit glukózu, musíme ji získávat odjinud – z konzumace rostlin. My produkujeme oxid uhličitý, který rostliny potřebují, a ony produkují kyslík, který potřebujeme my, a pak je sníme, abychom získali potřebnou glukózu. Zdá se, že my potřebujeme rostliny mnohem více než ony nás!