Tästä saat yleiskuvan. Jos kuvailisimme prosessin niin tarkasti kuin tutkijat sen nykyään tuntevat, lehti ei mahtuisi postiluukustasi.

Aurinkovoimala viherhiukkanen

Viherhiukkasista meidän on kiittäminen omaakin olemassaoloamme. Nämä mikroskooppiset, kalvopussien täyttämät rakkulat ovat yhdistyneitä aurinkovoimaloita ja sokeri- ja happitehtaita. Kasvin lehden pinnan neliömillimetriä kohti niitä on puolisen miljoonaa.

Viherhiukkaset asuvat kasvisolussa, saavat siltä tarvitsemansa hiilidioksidin ja veden ja ruokkivat sitä tuottamallaan sokerilla. Silti viherhiukkaset ovat myös osittain itsenäisiä: ne kasvavat ja lisääntyvät solun suojissa oman aikataulunsa mukaan. Niillä on jopa pieni määrä ikiomia geenejä muistona itsenäisten syanobakteeriesi-isien ajoista.


1. Valosta energiaa


A Tylakoidissa fotonit kaappaa fotosysteemiksi kutsuttu molekyylikooste. Siinä sieppausantenneina toimii muutama sata lehtivihreämolekyyliä. Antennimolekyylit pallottelevat fotonia keskenään, kunnes se osuu fotosysteemin reaktiokeskuksessa olevaan lehtivihreämolekyyliin. Siellä fotonin energia valjastetaan käyttöön: liikuttamaan vesimolekyylien vedystä napattuja elektroneja molekyyliltä toiselle.


B Seuraavana vaiheena on elektronien energian muuttaminen sellaiseen muotoon, että se voi pyörittää fotosynteesin toisena osana olevaa sokeritehdasta. Energiaelektronien välivarastona toimivat NADPH-molekyylit (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaatti).


C Tylakoidissa toimii myös toinen kemiallista energiaa tuottava prosessi. Kun vesimolekyylien vedyn elektronit on napattu fotosysteemien käyttään, jää jäljelle positiivisesti varautuneita vetyatomin ytimiä (H+). Kun niitä kertyy tylakoidin sisälle, ne pyrkivät virtaamaan ulos, ja samalla ne pyörittävät mikroskooppista myllyä, joka tuottaa solujen tärkeintä energiansiirtomolekyyliä ATP:tä (adenosiinitrifosfaatti).


D Vesimolekyyleistä (H2O) tulevat siis hyödynnetyiksi vetyatomit (H). Vapautuvan hapen kasvi erittää happikaasuna (O2).


2. Hiilidioksidista sokereita

Kaasusta rakentuu kasvia, kun viherhiukkasen stroomassa hiilidioksidi sitoutuu sokereiksi Calvinin kierrossa. Kiertoa kutsutaan joskus myös pimeäreaktioiksi, koska se ei suoraan käytä valoa. Useimmissa kasveissa kierto kuitenkin tapahtuu päivänvalossa. Reaktiot nimittäin ahmivat NADPH:ta ja ATP:ta, joita riittää vain, jos valoreaktiot ovat käynnissä samaan aikaan.


E Calvinin kierron alussa hiilidioksidimolekyyli (CO2) kiinnitetään viisi hiiliatomia sisältävään sokerimolekyyliin, ribuloosibisfosfaattiin (RuBP). Liitoksen tekee entsyymi nimeltä rubisco. Se on viherhiukkasten runsaslukuisin proteiini - ja samalla todennäköisesti runsain proteiini koko maailmassa.


F Tuloksena syntyy kuusihiilinen sokerimolekyyli, joka hajoaa saman tien kahdeksi kolmihiiliseksi. Tämä kolmihiilinen sokeri, nimeltään glyseraldehydi-3-fosfaatti, on Calvinin kierron lopputuote.



Mihin sokeri menee?

Noin puolet kuluu polttoaineena kasvin omissa elintoiminnoissa. Lopusta rakentuvat kaikki kasvin osat, kun hiilen, hapen ja vedyn muodostamat molekyylit yhdistyvät isommiksi ja saavat lisukkeikseen juurten keräämistä kivennäisaineista muita, pienempinä määrinä tarvittavia alkuaineita.