THE фотосинтез это фотохимический процесс, который заключается в производстве энергии за счет солнечного света и фиксации углерода из атмосферы.
Его можно кратко охарактеризовать как процесс преобразования энергии света в химическую энергию. Термин фотосинтез имеет значение синтез светом.
Процесс фотосинтеза
Фотосинтез - это процесс, который происходит внутри растительной клетки из CO2 (углекислый газ) и H2О (вода) как способ производства глюкозы.
Растения, водоросли, цианобактерии и некоторые бактерии осуществляют фотосинтез и называются существами хлорофилла, потому что у них есть важный пигмент для этого процесса - хлорофилл.
Фотосинтез происходит в хлоропластах, органеллах, присутствующих только в клетках растений, и там, где находится пигмент хлорофилл, отвечающий за зеленый цвет растений.
Пигменты можно определить как вещества любого типа, способные поглощать свет. Хлорофилл - самый важный пигмент растений для поглощения энергии фотонов во время фотосинтеза. В этом процессе также участвуют другие пигменты, такие как каротиноиды и фикобилины.
Поглощенный солнечный свет выполняет две основные функции в процессе фотосинтеза:
- Увеличьте перенос электронов через соединения, которые отдают и принимают электроны.
- Создайте протонный градиент, необходимый для синтеза АТФ (аденозинтрифосфат - энергия).
Также читайте о части растений.
уравнение фотосинтеза
Таким образом, мы можем прояснить процесс фотосинтеза с помощью следующей реакции:
ЧАС2O и CO2 вещества, необходимые для фотосинтеза. Молекулы хлорофилла поглощают солнечный свет и расщепляют H2O, отпуская O2 и водород. Водород присоединяется к CO2 и образует глюкозу.
Этот процесс приводит к общему уравнению фотосинтеза, которое представляет собой окислительно-восстановительную реакцию. ЧАС2O отдает электроны, как водород, для восстановления CO.2 образовывать углеводы в виде глюкозы (C6ЧАС12О6).
Однако процесс фотосинтеза более подробен и проходит в два этапа, как мы увидим ниже.
Шаги фотосинтеза
Фотосинтез делится на два этапа: светлую фазу и темную фазу.
светлая фаза
Световая фаза, фотохимическая или светящаяся, как ее определяет название, - это реакции, которые происходят только в присутствии света и протекают в ламеллах тилакоидов хлоропласта.
Поглощение солнечного света и перенос электронов происходит через фотосистемы, которые представляют собой наборы белки, пигменты и переносчики электронов, которые образуют структуру в тилакоидных мембранах хлоропласт.
Есть два типа фотосистем, каждая из которых содержит около 300 молекул хлорофилла:
- Фотосистема I: Содержит P-реакционный центр700 и предпочтительно поглощает свет с длиной волны 700 нм.
- Фотосистема II: Содержит P-реакционный центр680 и поглощает свет предпочтительно с длиной волны 680 нм.
Две фотосистемы связаны цепочкой переноса электронов и действуют независимо, но дополняют друг друга.
В этой фазе происходят два важных процесса: фотофосфорилирование и фотолиз воды.
Фотофосфорилирование
Фотофосфорилирование - это в основном добавление P (фосфора) к ADP (аденозиндифосфату), в результате чего образуется АТФ.
В тот момент, когда фотон света захватывается антенными молекулами фотосистем, его энергия передается реакционным центрам, где находится хлорофилл. Когда фотон попадает в хлорофилл, он возбуждается и высвобождает электроны, которые прошли через разные акцепторы и образовались вместе с H2О, АТФ и НАДФН.
Фотофосфорилирование бывает двух типов:
- ациклическое фотофосфорилирование: Электроны, которые были выпущены хлорофиллом, возвращаются не к нему, а к другой фотосистеме. Производит АТФ и НАДФН.
- Циклическое фотофосфорилирование: Электроны возвращаются к тому же хлорофиллу, который их выпустил. Форма только АТФ.
фотолиз воды
Фотолиз воды заключается в расщеплении молекулы воды энергией солнечного света. Электроны, высвобождаемые в процессе, используются для замены электронов, потерянных хлорофиллом в фотосистеме II, и для производства кислорода, которым мы дышим.
Общее уравнение фотолиза или реакции Хилла описывается следующим образом:
Таким образом, молекула воды является конечным донором электронов. Образовавшиеся АТФ и НАДФН будут использоваться для синтеза углеводов из СО.2. Однако это произойдет на следующем этапе, темной фазе.
темная фаза
Темная фаза, пентозный цикл или цикл Кальвина могут возникать в отсутствие и в присутствии света и происходят в строме хлоропластов. На этом этапе глюкоза образуется из CO.2. Таким образом, в то время как светлая фаза обеспечивает энергию, в темной фазе происходит фиксация углерода.
Ознакомьтесь с кратким изложением того, как протекает цикл Кальвина:
1. Фиксация углерода
- На каждом обороте цикла молекула CO2 добавлен. Однако для производства двух молекул глицеральдегид-3-фосфата и одной молекулы глюкозы требуется шесть полных оборотов.
- Шесть молекул дифосфата рибулозы (RuDP) с пятью атомами углерода связываются с шестью молекулами CO.2, производя 12 молекул фосфоглицериновой кислоты (PGA) с тремя атомами углерода.
2. Производство органических соединений
- 12 молекул фосфоглицериновой кислоты (PGAL) восстанавливаются до 12 молекул фосфоглицеринового альдегида.
3. Регенерация дифосфат рибулозы
- Из 12 молекул фосфоглицеринового альдегида 10 соединяются друг с другом с образованием 6 молекул RuDP.
- Две оставшиеся молекулы фосфоглицеринового альдегида служат для инициации синтеза крахмала и других клеточных компонентов.
Глюкоза, производимая в конце фотосинтеза, расщепляется, и высвобождаемая энергия позволяет клеточному метаболизму происходить. Процесс расщепления глюкозы - это клеточное дыхание.
Важность фотосинтеза
Фотосинтез - это основной процесс преобразования энергии в биосфере. Он поддерживает основу пищевой цепи, в которой кормление органическими веществами, обеспечиваемыми зелеными растениями, дает пищу для гетеротрофных существ.
Таким образом, фотосинтез имеет значение, основанное на трех основных факторах:
- Способствует улавливанию CO2 атмосферный;
- Выполняет обновление O2 атмосферный;
- Он управляет потоками материи и энергии в экосистемах.
Фотосинтез и хемосинтез
В отличие от фотосинтеза, для которого требуется свет, хемосинтез бывает при отсутствии света. Он заключается в производстве органических веществ из минеральных веществ.
По сути, это двухэтапный процесс, выполняемый только автотрофными бактериями для получения энергии. На первом этапе окисляются неорганические вещества, а на втором этапе диоксид углерода восстанавливается, что приводит к образованию органических соединений.
1-й этап: неорганическое соединение + O2 → Окисленные неорганические соединения + Химическая энергия
2 этап: CO2 + H2O + Химическая энергия → Органические соединения + O2
Узнать больше, читайте также:
- Углеродный цикл
- кислородный цикл
- Ботаника: изучение растений
