lovesouthernsocial.com

Фотосинтез – це процес перетворення світлової енергії в хімічну, що здійснюється рослинами, водоростями та ціанобактеріями.

Відредагований і змінений розмір зображення Семюелем Остіном доступний на Unsplash

Слово фотосинтез означає синтез за допомогою світла і відноситься до одного з найважливіших біологічних процесів на Землі. Вивільняючи кисень і споживаючи вуглекислий газ, фотосинтез перетворив світ на придатне для життя середовище, яке ми знаємо сьогодні. Крім того, цей процес є основним джерелом енергії для всього живого.

Голландський фізик Ян Інгенхаус був першим, хто виявив, що рослини виробляють кисень у присутності сонячного світла, у 1779 році, вважаючись першовідкривачем фотосинтезу. У 1782 році Жан Сенеб'є додав, що, крім сонячного світла, фотосинтез використовує вуглекислий газ. У 1818 році Марія Пеллетє і Джозеф Кавенту ввели термін «хлорофіл» для позначення зеленого пігменту, наділеного фоторецепторними ферментами, що забезпечує фотосинтез.

що таке фотосинтез

Фотосинтез можна визначити як процес перетворення світлової енергії в хімічну. Його здійснюють рослини, водорості та ціанобактерії, які відносять до автотрофних і фотосинтезуючих організмів, оскільки вони здатні виробляти власну їжу зі світла.

Значення фотосинтезу

Кисень, що виробляється фотосинтетичними організмами, необхідний для підтримки життя на планеті, якою ми її знаємо. Крім того, продукти, отримані в результаті фотосинтезу, сформували матеріальну історію людства, оскільки вони породили такі ресурси, як нафта, природний газ, целюлоза, деревне вугілля та дрова. Ці ресурси існують в результаті перетворення сонячного світла в енергетичні запаси (фотосинтез), а потім інших геолого-технологічних процесів.

рівняння фотосинтезу

Фотосинтез - це тривалий і складний процес, який можна узагальнити за допомогою такого рівняння:

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

Де відбувається фотосинтез

У рослин і водоростей фотосинтез відбувається всередині хлоропластів. У ціанобактерій вона виконується з перетинчастими пластинками, присутніми в рідкій частині цитоплазми.

Хлоропласт - це органела, яка має зовнішню і внутрішню мембрани. Його внутрішня частина має перетинчасті пластинки, з’єднані з невеликими кишенями, які називаються тилакоїдами. Внутрішній простір заповнений стромою, в’язкою рідиною, яка містить ДНК, рибосоми та ферменти, які допомагають у процесі фотосинтезу. Саме в цих тилакоїдах і пластинках міститься хлорофіл.

Етапи фотосинтезу

Фотосинтез можна розділити на дві фази: фотохімічну фазу та хімічну фазу.

Фотохімічна фаза відбувається лише в присутності світла і відбувається в тилакоїдах і мембранних ламелях. Його основна функція - перетворення світлової енергії в хімічну. Він складається з двох основних процесів: фотолізу води та фотофосфорилювання.

Хімічна фаза не залежить від світла і здійснюється в іншій частині хлоропласта — стромі. У ньому продукти попередньої фази, фотохімії, з’єднуються з атмосферним CO2 для виробництва глюкози, води та крохмалю в так званому циклі Кальвіна-Бенсона.

фотохімічна фаза

фотоліз води

Фотоліз води є першою стадією фотосинтезу і є моментом, коли отримана світлова енергія сприяє розпаду молекул води, утворюючи кисень, електрони та газ H+. Газоподібний кисень виділяється в атмосферу, тоді як вільні молекули водню (H+) притягуються сполукою під назвою NADP+, утворюючи NADPH, який буде використовуватися в хімічній фазі для побудови молекул глюкози.

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

Фотофосфорилювання

Саме при фотофосфорилюванні відбувається утворення АТФ від додавання неорганічного фосфату (Pi) до молекули АДФ (аденозиндифосфату) з використанням світлової енергії. Молекули АТФ є основною формою хімічної енергії, синтезованої живими істотами. Цей етап фотофосфорилювання відбувається паралельно з фотолізом води, і кожен з них генерує продукти, які будуть використані на наступній фазі фотосинтезу.

Цей крок представлено формулою: ADP + Pi ⇾ ATP

хімічна фаза

Остання фаза фотосинтезу полягає в хімічній фазі, коли використовується вуглекислий газ із навколишнього середовища або клітинного дихання рослини, а також використовуються дві сполуки, утворені на попередній фазі: АТФ і НАДФН. Саме на цій стадії відбувається так званий цикл Кальвіна-Бенсона, послідовність реакцій, що генерує глюкозу, воду і крохмаль.

Висновок

Фотосинтез є результатом з’єднання двох описаних вище фаз, фотохімічної та хімічної. Усі форми життя на Землі певним чином залежать від продуктів фотосинтезу: кисню та глюкози. Крім того, фотосинтез є фундаментальним для балансу складу атмосфери.