- Что такое фотосинтез?
- Виды фотосинтеза
- Характеристики фотосинтеза
- Уравнение фотосинтеза
- Фазы фотосинтеза
- Важность фотосинтеза
Мы объясняем, что такое фотосинтез, его характеристики, уравнение и фазы. Кроме того, почему это важно для мировых экосистем.
Что такое фотосинтез?
Фотосинтез - это биохимический процесс, посредством которого растения, водоросли и бактерии фотосинтетический преобразователь неорганический материал (углекислый газ и вода) в органический материал (сахара), используя Энергия исходящий из Солнечный лучик. Это основной механизм питание из всех автотрофные организмы которые содержат хлорофилл, который является важным пигментом для фотосинтетического процесса.
Фотосинтез представляет собой один из важнейших биохимических механизмов на планете, поскольку он включает производство органических питательных веществ, которые хранят Световая энергия приходящий из солнце в различных молекулы полезные (углеводы). На самом деле название этого процесса происходит от греческих голосов. Фото, "свет и синтез, "Сочинение".
После фотосинтеза синтезированные органические молекулы могут быть использованы как источник химическая энергия для поддержки жизненно важных процессов, таких как клеточное дыхание и другие реакции, которые являются частью метаболизм принадлежащий живые существа.
Для фотосинтеза необходимо присутствие хлорофилла - пигмента, чувствительного к солнечному свету, который придает растениям и водорослям характерную зеленую окраску. Этот пигмент содержится в хлоропластах, клеточных органеллах различного размера, типичных для овощные клетки, особенно листовые клетки (листьев). Хлоропласты содержат набор белок Y ферменты которые позволяют развивать сложные реакции, являющиеся частью фотосинтетического процесса.
Процесс фотосинтеза важен для экосистема и для жизнь такими, какими мы их знаем, поскольку он позволяет создавать и циркулировать органические вещества и закреплять неорганические вещества. Кроме того, во время кислородного фотосинтеза вырабатывается кислород, который необходим большинству живых существ для их производства. дыхание.
Виды фотосинтеза
В зависимости от веществ, используемых организмом для осуществления реакции, можно выделить два типа фотосинтеза:
- Кислородный фотосинтез. Для него характерно использование Воды (H2O) для восстановления углекислый газ (CO2) израсходовано. При этом типе фотосинтеза не только полезные для организма сахара производятся, но и кислород (O2) также получается как продукт реакции. Растения, водоросли и цианобактерии осуществляют кислородный фотосинтез.
- Аноксигенный фотосинтез. Организм не использует воду для уменьшения углекислого газа (CO2), а вместо этого использует солнечный свет для расщепления молекул сероводорода (H2S) или газообразного водорода (H2). Этот тип фотосинтеза не производит кислород (O2), а вместо этого выделяет серу как продукт реакции. Аноксигенный фотосинтез осуществляется так называемыми зелеными и пурпурными серными бактериями, которые содержат фотосинтетические пигменты, сгруппированные под названием бактериохлорофиллы, которые отличаются от хлорофилла растений.
Характеристики фотосинтеза
У растений и водорослей фотосинтез происходит в органеллах, называемых хлоропластами.
Вообще говоря, фотосинтез характеризуется следующим:
- Это биохимический процесс использования солнечного света для получения органических соединений, то есть синтез питательных веществ из неорганических элементов, таких как вода (H2O) и диоксид углерода (CO2).
- Может выполняться различными автотрофные организмы, если в них есть фотосинтетические пигменты (самый важный - хлорофилл). Это процесс питания растений (как наземных, так и водных), водорослей, фитопланктон, фотосинтезирующие бактерии. Некоторые несколько животные способны к фотосинтезу, в том числе морской слизень Elysia chlorotica и пятнистая саламандра Пятнистая амбистома (последний делает это благодаря симбиоз с водорослями).
- У растений и водорослей фотосинтез происходит в специализированных органеллах, называемых хлоропластами, в которых находится хлорофилл. Фотосинтезирующие бактерии также содержат хлорофилл (или другие аналогичные пигменты), но у них нет хлоропластов.
- Есть два типа фотосинтеза, в зависимости от вещества, используемого для фиксации углерода из углекислого газа (CO2). Кислородный фотосинтез использует воду (H2O) и производит кислород (O2), который выделяется в окружающую среду. Аноксигенный фотосинтез использует сероводород (H2S) или газообразный водород (H2) и не производит кислород, а вместо этого выделяет серу.
- Со времен Древней Греции уже постулировалась связь между солнечным светом и растениями. Однако успехи в изучении и понимании фотосинтеза начали приобретать важность благодаря вкладу последовательных ученых 18, 19 и 20 веков. Например, первым, кто продемонстрировал образование кислорода в растениях, был английский священник Джозеф Пристли (1732–1804), а первым сформулировал основное уравнение фотосинтеза немецкий ботаник Фердинанд Сакс (1832–1897). Позже биохимический Американец Мелвин Кальвин (1911-1997) внес еще один огромный вклад, прояснив цикл Кальвина (одна из фаз фотосинтеза), что принесло ему Нобелевскую премию за Химия в 1961 г.
Уравнение фотосинтеза
Общее уравнение кислородного фотосинтеза выглядит следующим образом:
Правильный способ химически сформулировать это уравнение, то есть сбалансированное уравнение для этой реакции, выглядит следующим образом:
Фазы фотосинтеза
Фотосинтез как химический процесс происходит в две разные стадии: светлая (или светлая) стадия и темная стадия, названная так потому, что только первая непосредственно участвует в присутствии солнечного света (что не означает, что вторая обязательно происходит в темноте. ).
- Световая или фотохимическая стадия. Во время этой фазы внутри растения происходят светозависимые реакции, то есть растение улавливает солнечная энергия с помощью хлорофилла и использует его для производства АТФ и НАДФН. Все начинается, когда молекула хлорофилла вступает в контакт с солнечным излучением и электроны его внешних оболочек возбуждаются, что порождает цепь переноса электронов (аналогичную электричество), который используется для синтеза АТФ (аденозинтрифосфат) и НАДФН (никотин-адениндинуклеотидфосфат). Распад молекулы воды в процессе, называемом «фотолиз», позволяет молекуле хлорофилла вернуть электрон, который она потеряла при возбуждении (для проведения легкой фазы требуется возбуждение нескольких молекул хлорофилла). В результате фотолиза двух молекул воды образуется молекула кислорода, которая выделяется в атмосфера как побочный продукт этой фазы фотосинтеза.
- Темная или синтетическая сцена. Во время этой фазы, которая происходит в матриксе или строме хлоропластов, растение использует углекислый газ и использует молекулы, образованные на предыдущем этапе (химическая энергия), для синтеза вещества органических веществ через цепь очень сложных химических реакций, известных как Цикл Кальвина-Бенсона. Во время этого цикла и благодаря вмешательству различных ферментов, ранее образованных АТФ и НАДФН, глюкоза синтезируется из углекислого газа, который растение забирает из атмосферы. Включение углекислого газа в соединения органический известен как фиксация углерода.
Важность фотосинтеза
Фотосинтез - это жизненно важный и центральный процесс в биосфере по множеству причин. Первый и наиболее очевидный заключается в том, что он производит кислород (O2), необходимый для дыхания как в воде, так и в воде. воздуха. Без растений большинство живых существ (включая человек) они просто не могли выжить.
С другой стороны, поглощая его из окружающей среды, растения фиксируют углекислый газ (CO2), превращая его в органическое вещество. Этот газ, который мы выдыхаем, когда дышим, потенциально токсичен, если его не удерживать в определенных пределах.
Потому что растения используют углекислый газ для собственного производства. едауменьшение количества растений на планете влияет на увеличение содержания этого газа в атмосфере, где он действует как агент глобальное потепление. Например, CO2 действует как газ парниковый эффект, предотвращая избыток нагревать что достигает земной шар исходит из атмосферы. Подсчитано, что каждый год фотосинтезирующие организмы фиксируют в виде органических веществ около 100 миллиардов тонн углерода.