Химическая реакция, участвующая в фотосинтезе. Фотосинтез Реакция

Большинству студентов процесс фотосинтеза, выполняемый растениями, водорослями и некоторыми видами бактерий, известен как процесс, с помощью которого они производят пищу (существа автотрофы). Однако такие студенты не очень понимают, как происходит этот тип реакции и как она влияет на питание растений. Понять этот феномен фотосинтеза необходимо химически.

Растение удаляет воду и некоторые неорганические молекулы (соединения, не содержащие углерода в качестве основного элемента). его структуры, за некоторыми исключениями) из почвы через корень и вместе с углекислым газом (углекислый газ - CO₂) поглощаются растениями, и в присутствии света затем образуются органические молекулы (структуры, содержащие углерод в качестве основного элемента). Примером продуцируемой органической молекулы является глюкоза (C₆ЧАС₁₂О₆), которые в результате других преобразований образуют крахмал, целлюлозу, белки, аминокислоты и другие составляющие овощей:

6CO_{2 (г)} + 6H₂О₍₁₎ + солнечный свет → C₆ЧАС₁₂О_{6 (водн.)} + 6O_{2 (г)}

Как уже говорилось, для фотосинтеза необходимо, чтобы солнечная энергия поглощалась растением. Это достигается за счет его пигментов - веществ, которые при воздействии света излучают определенный цвет. Основной пигмент растений - это хлорофилл, структура которого показана ниже. Его структура сложная, с ионом Mg.²⁺ координируется в центральной полости, и именно этот пигмент отвечает за зеленый цвет растений, потому что он поглощают длины волн красного, оранжевого, синего и фиолетового цветов, но отражают большую часть света зеленый.

Хлорофилл и другие фотосинтетические пигменты (например, каротиноиды и фикобилины) поглощают фотоны, что приводит к возбуждению электронов в их молекулах, то есть поглощению энергии и прыжку на орбиту, расположенную дальше от ядра атома, с более высоким энергетическим уровнем. Эти электроны передаются в цепь переноса электронов для использования в производстве АТФ (аденозинтрифосфата), а затем в синтезе сахаров.

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

Затем молекула воды разрушается (окисление), и водород поставляет электроны пигментам, в данном случае хлорофиллу, который потерял свои возбужденные электроны. При разрыве воды также произойдет выброс O₂. Фактически, интересно отметить, что практически весь кислород, присутствующий в атмосфере, поступает в результате фотосинтеза.

Полученная энергия затем используется для преобразования (восстановления) молекул CO.₂ в сложных соединениях, таких как углеводы и биомасса.

Общая реакция фотосинтеза:

нКО₂ + нГн₂O + солнечный свет →{CH₂O}_нет + нет₂

Смотрите, что эта реакция является реакцией окислительно-восстановительный потенциал, потому что кислород подвергся окислению, и его Nox (степень окисления - электрический заряд химического вещества) увеличился, то есть он потерял электроны. С другой стороны, водород восстанавливается, то есть приобретает электроны.

С точки зрения химической реакции фотосинтез противоположен дыханию гетеротрофных существ (существ, в том числе человека, которые не производят себе еду, но нуждаются в энергии из других источников, например, путем подкормки растений и животные).

В процессе фотосинтеза из света, воды и углекислого газа синтезируются органические молекулы и выделяется кислород. В нашем случае мы потребляем других существ и кислород, чтобы получить энергию для дыхания, в котором образуются вода и углекислый газ.

Кроме того, когда растение разлагается, оно превращается в глюкозу, и со временем глюкоза снова образует CO._2­, в реакции, которая не является обратной реакцией фотосинтеза, и углекислый газ вернется в атмосферу.

Итак, у нас есть углеродный цикл.

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет