Zamisli proces koji svakodnevno održava život na Zemlji, a o njemu rijetko tko razmišlja. Sve zelene biljke, od obične trave do gustih šuma, sudjeluju u tom nevidljivom čudu.
Bez fotosinteze ne bi bilo kisika koji udišemo ni hrane koju jedemo. Nevjerojatno, zar ne?

Fotosinteza je proces kojim biljke, alge i neke bakterije pretvaraju sunčevu svjetlost, vodu i ugljikov dioksid u glukozu i kisik, stvarajući temelj za život na Zemlji.
Razumjeti fotosintezu znači shvatiti srž povezanosti prirode. Kad jednom shvatiš koliko je svjetlost doslovno pokretač života, teško ju je gledati samo kao nešto što izlazi iznad horizonta.
Osnovna definicija i važnost fotosinteze

Fotosinteza je temeljni biološki proces kojim biljke, alge i neke bakterije pretvaraju Sunčevu svjetlost u kemijsku energiju. Ona omogućuje stvaranje kisika i organske tvari.
Bez nje, ravnoteža života na Zemlji i funkcioniranje ekosustava jednostavno ne bi postojali.
Ključna uloga u ekosustavu
U svakom ekosustavu fotosinteza pokreće lanac ishrane. Biljke stvaraju glukozu, osnovni izvor energije za biljojede, a posredno i za mesojede.
Zeleni listovi su poput malih bioreaktora. U njima klorofil upija svjetlost i pokreće kemijsku pretvorbu ugljikova dioksida i vode u kisik i glukozu.
Ekološki gledano, taj proces održava kruženje tvari i energije. Kad biljka ugine, mikroorganizmi razgrađuju njezine organske spojeve i vraćaju hranjive tvari u tlo.
Zašto bez fotosinteze nema života
Bez fotosinteze bi razina kisika u atmosferi naglo pala. Većina živih bića, uključujući nas ljude, ovisi o kisiku za disanje i o organskim spojevima koje proizvode autotrofni organizmi.
Biljke ne stvaraju samo kisik, već i pohranjuju sunčevu energiju u obliku glukoze. Ta energija putuje kroz prehrambene lance.
U evoluciji, fotosinteza je omogućila razvoj složenijih oblika života. Kisik u ranoj Zemljinoj atmosferi – tzv. „Veliki događaj oksigenacije” – stvorio je ozonski sloj i zaštitio planet od štetnog zračenja.
Utjecaj na ravnotežu atmosfere
Fotosinteza i disanje tvore prirodni ciklus između biljaka i životinja. Biljke upijaju ugljikov dioksid i ispuštaju kisik, a životinje rade suprotno.
Taj odnos održava stabilan omjer plinova u atmosferi. Promjene u količini CO₂ izravno utječu na brzinu fotosinteze.
Kad razine ugljikovog dioksida rastu zbog zagađenja i krčenja šuma, ekosustavi gube sposobnost samoregulacije. Znanstvenici često ističu da povećanje vegetacije može pomoći u smanjenju stakleničkih plinova.
Fotosinteza tako igra pravu ulogu u ublažavanju klimatskih promjena i čuva ravnotežu atmosfere.
Tko provodi fotosintezu

Fotosintezu provode organizmi koji mogu sami stvarati hranu iz neorganskih tvari koristeći svjetlosnu energiju. Te organizme zovemo autotrofi.
Među autotrofima su biljke, alge i određene vrste bakterija.
Biljke kao glavni izvođači
Biljke su najpoznatiji i najrašireniji fotosintetski organizmi. U njihovim kloroplastima nalazi se klorofil, pigment koji upija sunčevu svjetlost i omogućuje pretvorbu energije.
Zbog klorofila listovi su zeleni. Biljke koriste vodu iz tla i ugljikov dioksid iz zraka.
Kao rezultat nastaju glukoza i kisik, koji se otpušta u atmosferu. Ovaj proces omogućuje biljkama rast i podržava život drugih organizama.
Nisu sve biljne vrste jednako učinkovite u fotosintezi. Primjerice, C3, C4 i CAM biljke koriste različite mehanizme.
C4 biljke, poput kukuruza i šećerne trske, posebno dobro uspijevaju u suhim i toplim uvjetima jer učinkovitije koriste CO₂.
Alge i njihove posebnosti
Alge su drugi važan fotosintetski organizam. Najčešće žive u vodi i dijele se na zelene, smeđe i crvene alge.
Zelene alge imaju klorofil sličan biljkama, dok crvene koriste dodatne pigmente, recimo fikobilin. Ti pigmenti im pomažu da hvataju svjetlost i u dubljim dijelovima mora.
U vodenim ekosustavima alge su ključne. Proizvode velik dio svjetskog kisika i čine osnovu morskih prehrambenih lanaca.
Mnoge mikroskopske alge, tzv. fitoplankton, svaki dan obavljaju ogroman dio globalne fotosinteze. Neke alge tvore kolonije koje plutaju površinom mora, dok druge žive pričvršćene za dno.
Bez obzira na razlike, sve one obavljaju istu funkciju – pretvaraju sunčevu svjetlost u energiju koja održava život u vodi.
Bakterije i varijacije procesa
Neke bakterije također provode fotosintezu, ali bez kloroplasta. Umjesto klorofila koriste druge pigmente, poput bakterioklorofila, koji hvataju različite valne duljine svjetlosti.
Cijanobakterije su najpoznatije među fotosintetskim bakterijama. One su slične algama i znanstvenici vjeruju da su prve počele proizvoditi kisik na Zemlji prije više od tri milijarde godina.
Taj događaj zauvijek je promijenio sastav atmosfere i otvorio put razvoju složenijih oblika života. Postoje i anoksične fotosintetske bakterije koje ne proizvode kisik.
Umjesto vode, koriste druge spojeve, poput sumporovodika. Ova raznolikost pokazuje koliko je fotosinteza prilagodljiva i rasprostranjena u prirodi.
Gdje i kako se odvija fotosinteza

Fotosinteza se odvija unutar posebnih struktura biljnih stanica. U njima se svjetlosna energija pretvara u kemijsku energiju.
Najvažniji dijelovi za ovaj proces su kloroplasti, pigment klorofil i organizacija staničnih dijelova gdje se reakcije događaju.
Struktura i funkcija kloroplasta
Kloroplasti žive uglavnom u stanicama lišća i mladih dijelova biljaka. Svaki kloroplast ima dvostruku membranu koja čuva njegov sadržaj i odvaja ga od ostatka stanice.
Unutra se nalazi stroma, gusta tekućina puna enzima, DNA i ribosoma. U stromi leže tilakoidi, spljoštene membrane poredane u slojeve, poznate kao grane.
U tilakoidima se događa svjetlosna faza fotosinteze. Tamna faza, odnosno biosintetska, odvija se u stromi.
Tilakoidi su važni jer sadrže klorofil i ostale pigmente koji hvataju svjetlost. Kloroplasti imaju vlastitu DNA i mogu se djelomično samostalno razmnožavati.
Ta sličnost s bakterijama podržava teoriju o endosimbiozi – kloroplasti su vjerojatno nastali kad su drevne fotosintetske bakterije ušle u prve biljne stanice.
Uloga klorofila
Klorofil je glavni pigment koji omogućuje biljkama da iskoriste sunčevu svjetlost. Ima više tipova, ali klorofil a i klorofil b najvažniji su u zelenim biljkama.
Oni upijaju crvenu i plavu svjetlost, dok zelenu reflektiraju, pa listovi izgledaju zeleno. Molekule klorofila nalaze se u tilakoidnim membranama kloroplasta.
Tamo tvore fotosustave I i II. Ovi sustavi pokreću lanac prijenosa elektrona, stvarajući ATP i NADPH – spojeve koji pohranjuju energiju potrebnu za sintezu glukoze.
Bez klorofila, fotosinteza jednostavno ne bi funkcionirala. On je posrednik između svjetlosti i bioloških procesa biljke.
Pozicija procesa unutar stanice
Cijela fotosinteza odvija se u kloroplastima, ali različite faze smještene su u različite dijelove organela. Svjetlosna faza, gdje nastaju kisik i energetski spojevi, odvija se na tilakoidnim membranama.
Tamo fotoni pokreću reakcije koje uključuju razgradnju vode na kisik, protone i elektrone. Tamna faza, poznata i kao Calvinov ciklus, događa se u stromi kloroplasta.
U tamnoj fazi ne koristi se izravno svjetlost, već spojevi stvoreni u svjetlosnoj fazi. Enzimi u stromi pretvaraju ugljikov dioksid u glukozu, osnovni proizvod fotosinteze.
Proces fotosinteze – faze i reakcije

Fotosinteza pretvara svjetlosnu energiju u kemijsku. Biljke tako stvaraju hranu i kisik.
Proces ima dvije povezane faze koje zajedno čine učinkovit sustav pretvaranja energije u oblik koji se može pohraniti i koristiti.
Svjetlosna faza i generiranje energije
Svjetlosna faza odvija se u tilakoidnim membranama hloroplasta. Kad foton pogodi molekulu hlorofila, elektron se pobuđuje i skače na višu razinu energije.
Taj elektron putuje kroz lanac prijenosa elektrona. Njegovo kretanje omogućuje stvaranje dva ključna spoja – ATP i NADPH.
U ovoj fazi događa se i fotoliza vode. Molekule vode razlažu se na kisik, protone i elektrone:
2 H₂O → 4 H⁺ + 4 e⁻ + O₂
Kisik izlazi kao nusprodukt i odlazi u atmosferu. Protoni (H⁺) prolaze kroz protonsku pumpu i stvaraju protonski gradijent koji pokreće sintezu ATP-a.
Biljka tako pohranjuje sunčevu energiju u stabilne, korisne oblike.
| Reaktant | Produkt |
|---|---|
| Sunčeva svjetlost | Energija u ATP i NADPH |
| Voda (H₂O) | Kisik (O₂) + protoni + elektroni |
Tamna faza (Calvinov ciklus)
Tamna faza, ili Calvinov ciklus, odvija se u stromi hloroplasta. Ovdje ne treba izravna sunčeva svjetlost; koristi se ATP i NADPH dobiven ranije.
U središtu procesa je enzim Rubisco. On omogućuje vezanje ugljikova dioksida (CO₂) u organske molekule.
Kroz nekoliko kemijskih reakcija, ugljik iz CO₂ ulazi u trokarbonske spojeve. Ti spojevi se zatim pretvaraju u glukozu (C₆H₁₂O₆).
Proces ima tri glavna koraka:
- Fiksacija ugljika – Rubisco veže CO₂.
- Redukcija – ATP i NADPH stvaraju stabilne spojeve.
- Regeneracija RuBP – obnavlja se početni spoj i ciklus ide dalje.
Uloga vode i ugljikova dioksida
Bez vode i ugljikova dioksida, fotosinteza ne ide. Voda daje elektrone i protone i osigurava kisik tijekom fotolize.
Biljke crpe vodu korijenjem i šalju je do listova kroz ksilem. Ugljikov dioksid ulazi u listove kroz stomate.
On se u Calvinovom ciklusu pretvara u organske spojeve. Omjer vode i CO₂ je ključan: manjak vode zatvara stomate i smanjuje unos CO₂, pa se cijeli proces usporava.
Cijeli proces svodi se na jednostavnu jednadžbu:
6 CO₂ + 6 H₂O + svjetlosna energija → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Dakle, voda ima energetsku i strukturnu ulogu, a ugljikov dioksid je temelj za sintezu organskih tvari.
Krajnji produkti i značaj za organizme

Fotosinteza stvara tvari koje omogućuju život većini organizama na Zemlji. Tijekom procesa nastaju glukoza i drugi šećeri.
Stvara se škrob za pohranu energije. Oslobađa se kisik koji podržava disanje i razmjenu plinova u biosferi.
Nastanak glukoze i šećera
U fotosintezi biljke pretvaraju ugljični dioksid (CO₂) i vodu (H₂O) u glukozu (C₆H₁₂O₆). Energiju daje sunčeva svjetlost, a pigment klorofil sudjeluje u procesu.
Glukoza je osnovni izvor energije. Biljka ju koristi za rast, razvoj i održavanje metaboličkih funkcija.
Osim glukoze, nastaju i drugi jednostavni šećeri, poput fruktoze i saharoze. Oni putuju biljkom, opskrbljuju tkiva energijom i pomažu u izgradnji složenijih spojeva.
U tablici je prikazan pojednostavljeni kemijski tijek:
| Ulazne tvari | Izlazni produkti | Energija |
|---|---|---|
| CO₂ + H₂O | Glukoza + O₂ | Sunčeva svjetlost pretvorena u kemijsku energiju |
Bez formiranja glukoze, ne bi bilo hrane ni za biljojede, ni za mesojede. Fotosinteza tako drži prehrambene lance i omogućuje opstanak gotovo svih živih bića.
Škrob kao skladište energije
Biljke ne iskoriste svu glukozu odmah. Višak pretvore u škrob, polisaharid koji im služi kao spremnik energije.
Tu pohranu rade u kloroplastima, korijenju, stabljikama i sjemenkama. Kad im ponestane svjetlosti ili vode, biljke razgrade škrob natrag u glukozu i koriste ga za preživljavanje.
Količina škroba u tkivu često otkriva koliko je fotosinteza bila uspješna. Recimo, listovi nakon sunčanih dana obično imaju više škroba.
Ljudska prehrana zapravo jako ovisi o toj biljnoj energiji. Krumpir, kukuruz, riža i pšenica sadrže puno ugljikohidrata koji nastaju ovim procesom.
Škrob nije važan samo biljkama — on je i ključni izvor energije za ljude i životinje. Naš probavni sustav ga razgrađuje na glukozu, a tu glukozu stanice koriste za disanje i stvaranje energije.
Povezanost sa stvaranjem kisika
Fotosinteza oslobađa kisik (O₂) kao nusprodukt, i to za vrijeme svjetlosne faze kad biljka razdvaja molekule vode. Taj proces, poznat kao fotoliza vode, daje elektrone za prijenos energije i stvara plinoviti kisik koji izlazi u atmosferu.
Kisik koji biljke ispuštaju omogućuje disanje životinjama, ljudima i mnogim mikroorganizmima. Ovdje se zapravo stvara neka vrsta ravnoteže: biljke proizvode kisik, životinje ga troše, a one opet vraćaju ugljični dioksid koji biljke koriste.
Kopnene biljke i alge proizvedu većinu atmosferskog kisika. Bez njih bi razina O₂ naglo pala, što bi ozbiljno ugrozilo sav aerobni život.
Svaka zelena površina, od prašume do mahovine na kamenu, igra svoju ulogu u održavanju stabilnosti planeta.
Povijest i značajna otkrića u proučavanju fotosinteze

Razumijevanje fotosinteze razvijalo se polako, stoljećima. Prvo su ljudi nagađali kako biljke rastu, a danas poznajemo cijeli niz složenih biokemijskih reakcija.
Znanstvenici su kroz eksperimente dokazali da biljke ne troše samo plinove, već ih i stvaraju. Njihova otkrića kasnije su omogućila razvoj tehnologija poput solarnih ćelija.
Rani eksperimenti i znanstvenici
U 17. stoljeću Jan van Helmont izveo je poznat pokus sa sadnicom vrbe. Mjerio je masu zemlje i biljke prije i nakon pet godina rasta.
Zaključio je da prirast nije nastao trošenjem tla, nego zahvaljujući vodi. Nije shvatio ulogu zraka, ali njegov pokus pokrenuo je raspravu o tome kako biljke dobivaju tvar za rast.
Kasnije, Joseph Priestley je 1771. godine dokazao da biljke “obnavljaju” zrak koji svijeća ili životinja onečisti. U staklenoj kupi gledao je kako miševi mogu preživjeti dulje ako u njoj raste biljka.
Jan Ingenhousz je nekoliko godina kasnije nadogradio to otkriće. Pokazao je da se obnavljanje zraka događa samo na svjetlu i da zelene dijelove biljaka proizvode kisik.
Njegov rad bio je prvi jasan dokaz da je svjetlost nužna za stvaranje kisika. Time je povezao biologiju s kemijom i fizikom svjetlosti.
Prijelomni momenti u razumijevanju procesa
Tijekom 19. i 20. stoljeća znanstvenici su se usredotočili na kemijske reakcije u biljkama. Otkrili su da ugljični dioksid i voda tvore ugljikohidrate uz pomoć svjetlosne energije.
Cornelis van Niel postavio je opću jednadžbu fotosinteze i objasnio taj odnos. Kasnije su istraživači otkrili da proces ima dvije faze – svjetlosnu i tamnu.
Svjetlosne reakcije stvaraju ATP i NADPH. Tamne reakcije, poznate kao Calvinov ciklus, koriste te spojeve za sintezu glukoze.
Otkriće uloge pigmenta klorofila objasnilo je zašto su biljke zelene i kako koriste različite valne duljine svjetlosti.
Sve te spoznaje stvorile su temelje suvremene biofizike i biokemije. Danas zahvaljujući njima razumijemo kako živi sustavi prenose energiju.
Utjecaj na današnju znanost i tehnologiju
Poznavanje fotosinteze prelazi granice biologije. Danas znanstvenici proučavaju prirodne načine hvatanja svjetlosti kako bi razvili učinkovitije solarne ćelije.
Materijali koji oponašaju kloroplaste i ponašanje klorofila često nadahnjuju nove tehnologije za pretvaranje sunčeve energije u električnu. Nije li fascinantno koliko priroda može dati ideja za tehnička rješenja?
U poljoprivredi, razumijevanje reakcija fotosinteze pomaže ljudima da bolje optimiziraju uzgoj biljaka. Primjerice, kontrola svjetla u staklenicima postala je prava mala znanost.
Klimatski istraživači također oslanjaju se na fotosintezu kad proučavaju ciklus ugljika. Biljke upijaju višak ugljikova dioksida iz atmosfere, što je poprilično važno za ravnotežu planeta.