Что такое фотосинтез?

Фотосинтез растений играет важную роль в дыхании живых организмов, течения процессов окисления в неживой природе, благодаря ему происходит постоянное пополнение кислорода в атмосфере.

Что такое фотосинтез?

Фотосинтез — это процесс синтеза органических соединений из углекислого газа (СО2) и воды (Н2О) с использованием энергии света и при участии фотосинтетических пигментов: (хлорофилл у растений, хлорофилл, бактериохлорофилл и бактериородопсином у бактерий).

Этот очень сложный процесс можно упрощенно записать как реакцию образования глюкозы из углекислого газа и воды с выделением кислорода.

Формула фотосинтеза имеет вид: 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2

К процессу фотосинтеза способны высшие растения, некоторые водоросли и бактерии и простейшие организмы, известные вместе как фототрофы.

Реакция фотосинтеза происходит в таких клеточных органеллах, как хлоропласты. Благодаря совершенной строении фотосинтетического аппарата зеленых растений, обеспечивается высокая эффективность фотосинтеза. В клетках зеленых листьев растений содержится в среднем от 20 до 100 хлоропластов, каждый из которых представляет собой обособленную двумембранную структуру. Иногда хлоропласты наблюдаются в клетках стеблей и плодов, однако главным органом фотосинтеза зеленый лист растения, благодаря особенностям своего строения. Структурным компонентом хлоропластов является хлорофилл — зеленый пигмент, который обладает способностью поглощать свет. Также в хлоропластах есть такие структуры, как ДНК, РНК (носители наследственной информации) и рибосомы, осуществляющие синтез белка. В клетках большинства водорослей фотосинтетическая система — это хроматофоры, которые представляют собой особые внутриклеточные органеллы, а в клетках фотосинтезирующих бактерий — тилакоиды, содержащих бактериохлорофилл. Необходимым условием фотосинтеза является наличие света, воды и углекислого газа.

Фотосинтез растений имеет две последовательных стадии. Первая стадия называется световая (фотохимическая). На этом этапе световая энергия превращается в химическую энергию для связей высокоэнергетических соединений, а также в универсальный восстановитель. На второй стадии, которая называется темновую (метаболическая), полученная химическая энергия и универсальный восстановитель проходят цикл для фиксации и восстановления углекислоты, в результате чего образуются углеводы. Механизм фотосинтеза разделяет световую и темновую стадии не только во времени, но и в пространстве. Световой этап проходит в специальных тилакоидных энергопреобразующих мембранах, в то время как темные реакции проходят или в строме хлоропласта, или в цитоплазме.

На интенсивность процесса фотосинтеза влияет спектральный состав и интенсивность света, температура, водный режим растения и его минеральное питание, концентрация СО2 и О2, а также другие факторы окружающей среды.

Большой вклад в изучение роли света и хлорофилла в процессе фотосинтеза сделал выдающийся российский ученый К. А. Тимирязев. По его словам, зеленые растения играют космическую роль благодаря тому, что они способны усваивать солнечную энергию. Эта энергия, аккумулированная в органических веществах, используется всеми живыми организмами нашей планеты.

Значение фотосинтеза в природе

  1. Фотосинтез — единственный процесс в биосфере, что ведет к увеличению ее свободной энергии за счет внешнего источника.
  2. Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется 150 млрд. Тонн органического вещества и выделяется около 200 млн. Тонн свободного кислорода.
  3. Круговорот кислорода, углерода и других элементов, участвующих в фотосинтезе, поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации СО2, предотвращая перегрев Земли вследствие так называемого «парникового эффекта».
Posted in Биология, Школьникам.