lovesouthernsocial.com

Фотосинтез - это процесс преобразования световой энергии в химическую энергию, осуществляемый растениями, водорослями и цианобактериями.

Отредактированное и измененное изображение Сэмюэля Остина доступно на Unsplash.

Слово фотосинтез означает синтез с помощью света и относится к одному из важнейших биологических процессов на Земле. Высвобождая кислород и потребляя углекислый газ, фотосинтез превратил мир в обитаемую среду, которую мы знаем сегодня. Кроме того, этот процесс является основным источником энергии для всего живого.

Голландский физик Ян Ингенхауз был первым, кто обнаружил, что растения производят кислород в присутствии солнечного света, в 1779 году, считаясь первооткрывателем фотосинтеза. В 1782 году Жан Сенебье добавил, что для фотосинтеза, помимо солнечного света, используется углекислый газ. В 1818 году Мария Пеллетье и Джозеф Кавенту ввели термин «хлорофилл» для обозначения зеленого пигмента, наделенного фоторецепторными ферментами, обеспечивающими фотосинтез.

что такое фотосинтез

Фотосинтез можно определить как процесс преобразования энергии света в химическую энергию. Это осуществляется растениями, водорослями и цианобактериями, которые классифицируются как автотрофные и фотосинтезирующие организмы, поскольку они способны производить себе пищу из света.

Важность фотосинтеза

Кислород, производимый фотосинтезирующими организмами, необходим для поддержания жизни на планете, какой мы ее знаем. Кроме того, продукты, полученные в результате фотосинтеза, сформировали материальную историю человечества, поскольку они дали начало таким ресурсам, как нефть, природный газ, целлюлоза, древесный уголь и дрова. Эти ресурсы существуют в результате преобразования солнечного света в запасы энергии (фотосинтез), за которым следуют другие геологические и технологические процессы.

уравнение фотосинтеза

Фотосинтез - долгий и сложный процесс, который можно в общих чертах описать следующим уравнением:

• 6CO2 + 12H2O + свет → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Где происходит фотосинтез

У растений и водорослей фотосинтез происходит внутри хлоропластов. У цианобактерий это происходит с помощью мембранных ламелей, присутствующих в жидкой части цитоплазмы.

Хлоропласт - это органелла, имеющая внешнюю и внутреннюю мембраны. Его внутренняя часть имеет перепончатые ламели, соединенные с небольшими карманами, называемыми тилакоидами. Внутреннее пространство заполнено стромой, вязкой жидкостью, содержащей ДНК, рибосомы и ферменты, которые помогают в процессе фотосинтеза. Именно в этих тилакоидах и ламеллах находится хлорофилл.

Шаги фотосинтеза

Фотосинтез можно разделить на две фазы: фотохимическую фазу и химическую фазу.

Фотохимическая фаза возникает только в присутствии света и встречается в тилакоидах и перепончатых ламеллах. Его основная функция - преобразовывать световую энергию в химическую энергию. Он состоит из двух основных процессов: фотолиза воды и фотофосфорилирования.

Химическая фаза не зависит от света и осуществляется в другой части хлоропласта - строме. В нем продукты предыдущей фазы, фотохимии, соединяются с атмосферным CO2 с образованием глюкозы, воды и крахмала в так называемом цикле Кальвина-Бенсона.

фотохимическая фаза

фотолиз воды

Фотолиз воды - это первая стадия фотосинтеза, момент, когда полученная световая энергия способствует расщеплению молекул воды с образованием кислорода, электронов и газа H +. Газообразный кислород выделяется в атмосферу, а свободные молекулы водорода (H +) притягиваются соединением, называемым NADP +, в результате чего образуется NADPH, который будет использоваться в химической фазе для создания молекул глюкозы.

• H2O ⇾ 2H + + 2 электрона + ½ O2
• НАДФ + + Н + ⇾ НАДФН

Фотофосфорилирование

Именно при фотофосфорилировании происходит образование АТФ, от добавления неорганического фосфата (Pi) к молекуле АДФ (аденозиндифосфат) с использованием энергии света. Молекулы АТФ представляют собой основную форму химической энергии, синтезируемой живыми существами. Этот этап фотофосфорилирования происходит параллельно с фотолизом воды, и каждый из них генерирует продукты, которые будут использоваться на следующей фазе фотосинтеза.

Этот шаг представлен формулой: АДФ + Pi ⇾ АТФ

химическая фаза

Последняя фаза фотосинтеза находится в химической фазе, когда используется углекислый газ из окружающей среды или из клеточного дыхания растения, и используются два соединения, образовавшиеся на предыдущей фазе: АТФ и НАДФН. Именно на этой стадии происходит так называемый цикл Кальвина-Бенсона, последовательность реакций, в результате которых образуется глюкоза, вода и крахмал.

Заключение

Фотосинтез - это результат соединения двух фаз, описанных выше, фотохимической фазы и химической фазы. Все формы жизни на Земле так или иначе зависят от продуктов фотосинтеза: кислорода и глюкозы. Кроме того, фотосинтез имеет фундаментальное значение для баланса состава атмосферы.