Фотосинтеза: какво е това, резюме на процеса и стъпки

НА фотосинтеза е фотохимичен процес, който се състои в производството на енергия чрез слънчева светлина и фиксиране на въглерод от атмосферата.

Може да се обобщи като процес на трансформиране на светлинната енергия в химическа енергия. Срокът фотосинтеза има като значение синтез от светлина.

Процес на фотосинтеза

Представяне на процеса на фотосинтеза

Фотосинтезата е процес, който протича вътре в растителната клетка от CO₂ (въглероден диоксид) и Н₂O (вода), като начин за производство на глюкоза.

Растенията, водораслите, цианобактериите и някои бактерии извършват фотосинтеза и се наричат ​​хлорофилни същества, тъй като имат основен за процеса пигмент, хлорофил.

Фотосинтезата се случва в хлоропластите, органела, присъстваща само в растителните клетки и където се намира пигментният хлорофил, отговорен за зеления цвят на растенията.

Пигментите могат да бъдат определени като всеки вид вещество, способно да абсорбира светлината. Хлорофилът е най-важният пигмент в растенията за усвояване на фотонната енергия по време на фотосинтезата. В процеса участват и други пигменти, като каротеноиди и фикобилини.

Погълнатата слънчева светлина има две основни функции в процеса на фотосинтеза:

• Повишете електронен трансфер чрез съединения, които даряват и приемат електрони.
• Генерирайте протонен градиент, необходим за синтеза на АТФ (аденозин трифосфат - енергия).

Прочетете и за растителни части.

уравнение за фотосинтеза

В обобщение можем да изясним процеса на фотосинтеза чрез следната реакция:

З.₂O и CO₂ са веществата, необходими за осъществяване на фотосинтезата. Молекулите на хлорофила поглъщат слънчевата светлина и разграждат Н₂O, освобождавайки O₂ и водород. Водородът се присъединява към CO₂ и образува глюкоза.

Този процес води до общото уравнение за фотосинтеза, което представлява реакция на окисление-редукция. З.₂O дарява електрони, като водорода, за намаляване на CO₂ за образуване на въглехидрати под формата на глюкоза (C₆З.₁₂О₆).

Процесът на фотосинтеза обаче е по-подробен и протича на два етапа, както ще видим по-долу.

Стъпки на фотосинтеза

Фотосинтезата се разделя на два етапа: светлинна фаза и тъмна фаза.

светлинна фаза

Прозрачната, фотохимична или светеща фаза, както я определя името, са реакции, които протичат само в присъствието на светлина и протичат в ламелите на тилакоидите на хлоропласта.

Поглъщането на слънчевата светлина и трансферът на електрони се осъществява чрез фотосистеми, които са набори от протеини, пигменти и електронни транспортери, които образуват структура в тилакоидните мембрани на хлоропласт.

Има два вида фотосистеми, всяка с около 300 молекули хлорофил:

• Фотосистема I: Съдържа Р реакционен център₇₀₀ и за предпочитане поглъща светлина с дължина на вълната 700 nm.
• Фотосистема II: Съдържа Р реакционен център₆₈₀ и поглъща светлина за предпочитане с дължина на вълната при 680 nm.

Двете фотосистеми са свързани с електронна транспортна верига и действат независимо, но допълващи се.

В тази фаза протичат два важни процеса: фотофосфорилиране и фотолиза на водата.

Фотосистемите са отговорни за поглъщането на светлина и транспорта на електрони за производството на енергия

Фотофосфорилиране

Фотофосфорилирането е основно добавяне на Р (фосфор) към ADP (аденозин дифосфат), което води до образуването на АТФ.

В момента, в който фотонът на светлината се улавя от антенните молекули на фотосистемите, неговата енергия се прехвърля в реакционните центрове, където се намира хлорофилът. Когато фотонът удари хлорофила, той се активира и освобождава електрони, които са преминали през различни акцептори и са се образували, заедно с H₂O, ATP и NADPH.

Фотофосфорилирането може да бъде два вида:

• ациклично фотофосфорилиране: Електроните, освободени от хлорофила, не се връщат към него, а към другата фотосистема. Произвежда ATP и NADPH.
• Циклично фотофосфорилиране: Електроните се връщат към същия хлорофил, който ги е освободил. Форма само ATP.

водна фотолиза

Фотолизата на водата се състои в разграждането на водната молекула от енергията на слънчевата светлина. Електроните, освободени в процеса, се използват за заместване на електроните, загубени от хлорофила във фотосистема II и за получаване на кислород, който дишаме.

Общото уравнение на фотолизата или реакцията на Хил е описано, както следва:

По този начин, водната молекула е крайният донор на електрони. Образуваните ATP и NADPH ще се използват за синтеза на въглехидрати от CO₂. Това обаче ще се случи в следващата стъпка, тъмната фаза.

тъмна фаза

Тъмната фаза, пентозният цикъл или цикълът на Калвин могат да се появят при липса и присъствие на светлина и се случват в стромата на хлоропласта. По време на тази фаза глюкозата ще се образува от CO₂. По този начин, докато светлата фаза осигурява енергия, в тъмната фаза се извършва фиксиране на въглерода.

Схема на цикъла на Калвин

Вижте резюме на това как се случва цикълът на Калвин:

1. Фиксиране на въглерод

• При всеки завой на цикъла молекула СО₂ се добавя. Необходими са обаче шест пълни завоя, за да се получат две молекули глицералдехид 3-фосфат и една молекула глюкоза.
• Шест молекули рибулозен дифосфат (RuDP), с пет въглерода, се свързват с шест молекули CO₂, произвеждайки 12 молекули фосфоглицеринова киселина (PGA), с три въглерода.

2. Производство на органични съединения

• 12-те молекули фосфоглицеринова киселина (PGAL) се редуцират до 12 молекули фосфоглицеринов алдехид.

3. Регенерация на дифосфат рибулоза

• От 12 молекули фосфоглицеринов алдехид, 10 се комбинират помежду си, за да образуват 6 молекули RuDP.
• Двете останали фосфоглицеринови алдехидни молекули служат за започване на синтеза на нишесте и други клетъчни компоненти.

Глюкозата, произведена в края на фотосинтезата, се разгражда и освободената енергия позволява да се осъществи клетъчният метаболизъм. Процесът на разграждане на глюкозата е клетъчно дишане.

Значение на фотосинтезата

Фотосинтезата е основният процес на трансформиране на енергията в биосферата. Той поддържа основата на хранителната верига, в която храненето с органични вещества, осигурени от зелени растения, ще произведе храна за хетеротрофни същества.

По този начин фотосинтезата има своето значение въз основа на три основни фактора:

• Насърчава улавянето на CO₂ атмосферни;
• Извършва обновяването на O₂ атмосферни;
• Той задвижва потока от материя и енергия в екосистемите.

Фотосинтеза и хемосинтеза

За разлика от фотосинтезата, която изисква появата на светлина, хемосинтеза се случва при липса на светлина. Състои се в производството на органични вещества от минерални вещества.

По принцип това е двустепенен процес, изпълняван само от автотрофни бактерии за получаване на енергия. В първия етап неорганичните вещества се окисляват, а във втория етап въглеродният диоксид претърпява редукция, което води до производството на органични съединения.

1-ва стъпка: Неорганично съединение + O₂ → Окислени неорганични съединения + химическа енергия
2-ри етап: CO₂ + Н₂O + Химическа енергия → Органични съединения + O₂

Научете повече, прочетете също:

• въглероден цикъл
• кислороден цикъл
• Ботаника: изследване на растенията