Розуміння фотосинтезу: визначення

Фотосинтез - це хімічний процес, який використовують рослини, через які вони виробляють хімічну енергію від сонячної світлової енергії. Завдяки цій енергії від сонця, рослини перетворюють воду в ґрунт і діоксид вуглецю з повітря в глюкозу, необхідну поживну речовину, яка забезпечує їх енергією і дозволяє виробляти целюлозу.

Фотосинтез є найважливішим хімічним процесом на Землі, за допомогою якого органічні речовини синтезуються з сонячної світлової енергії.

У природі існують організми, які харчуються іншими живими істотами і називаються гетеротрофами. Є також деякі, здатні синтезувати свою їжу без використання органічних речовин з інших живих істот. Ці організми називаються автотрофами. У цій категорії можна знайти зелені рослини, які здійснюють процес фотосинтезу.

Всі рослини, водорості і ціанобактерії, які здійснюють фотосинтез, вважаються фотоавтотрофними організмами.

Крім того, всі рослини, водорості і ціанобактерії, які здійснюють фотосинтез, вважаються фотоавтотрофними організмами. Джерелом енергії цього є сонячне світло, а його основним джерелом водню є вода, яка виробляє як відходи, в більшості випадків - життєвий кисень для життя на землі.

Відеосинтез відео

Фотосинтез, основна форма харчування королівства Plantae , відбувається в хлоропластах, де знаходяться спеціалізовані білки, які називаються "фотосинтетичними реакційними центрами", які поглинають сонячне світло і містять пігмент хлорофіл. Вона втручається в процес фотосинтезу і надає рослинам характерний зелений колір.

Енергія світла використовується для від'єднання електронів від деяких речовин, що беруть участь у процесі, таких як водень, взятий з молекули води (H2O) для використання в синтезі глюкози, залишаючи в якості відходів кисень, який відкидається у вигляді газу. Перед тим, як перетворити його в глюкозу, водень використовують для створення двох проміжних сполук, що використовуються для зберігання енергії, таких як NADPH (нікотинамід аденин динуклеотид фосфат) і АТФ (аденозинтрифосфат).

Енергія, захоплена рослинами для здійснення фотосинтезу навколо планети, еквівалентна приблизно 130 Тераватт (10 × 12 Вт).

Фотосинтез

Рівняння процесу фотосинтезу:

ДИОКСИДУ ВУГЛЕЦІ + ВОДА + ФОТОНІ → ГЛЮКОЗА + КИСЛОТ

→ Які результати:

6CO2 + 6H2O → C6H1206 + 6O2

Щороку організми, які здійснюють фотосинтез, перетворюють 100 000 мільйонів тонн вуглецю в біомасу. Звідси ми можемо спостерігати за життєвим вкладом рослин, споживати вуглекислий газ і зручно доставляти кисень.

Виробництво глюкози, типу цукру, необхідне як для харчування, так і для дихання рослини, може бути використано для перетворення крохмалю, вироблення целюлози, що зміцнює і захищає клітинну стінку, і розкладається під час дихання.

Швидкість фотосинтезу не завжди однакова, оскільки температура, інтенсивність світла і концентрація вуглекислого газу можуть змінювати швидкість.

Етапи фотосинтезу

Як і будь-який процес, фотосинтез складається з добре диференційованих стадій, які в основному два:

Світлова фаза.

Під час світлозалежної стадії рослина захоплює сонячну енергію за допомогою хлорофілу в клітинах листя і виробляє молекулу, яка називається аденозинтрифосфатом або аденозинтрифосфатом (АТФ), яка зберігає енергію.

Для цього кожна молекула хлорофілу поглинає фотон світла і при цьому втрачає електрон. Цей електрон переходить до транспортної ланцюга електронів, що продукує NADPH і АТФ. Молекула хлорофілу відновлює втрачений електрон, коли молекула води, яка поглинається з ґрунту, поділяється на процес, що називається фотолізом, який викидає в атмосферу молекулу кисню як відходи від процесу.

Фотосинтез складається з двох добре диференційованих стадій: фази світла і темна фаза.

Темна фаза.

Енергія, яку рослина отримала під час світлої фази, використовується для синтезу глюкози з води і вуглекислого газу, що уловлюється з атмосфери Землі. Її називають темною фазою, тому що, на відміну від попередньої, вона не потребує сонячного світла.

Фермент RuBisCO захоплює вуглекислий газ з атмосфери і в іншому процесі, який називається циклом Кальвіна, використовує NADPH і АТФ, створені в легкій фазі, і випускає три вуглецеві цукру, які потім можуть бути перетворені в сахарозу або крохмаль. Для формування молекули глюкози використовують шість молекул діоксиду вуглецю.

Цикл Кальвіна, також відомий як цикл Кальвіна-Бенсона, складається з трьох етапів:

Стадія 1. Фіксацію вуглецю, дифосфат рибулози використовують для утворення PGA (3-фосфоглицериновой кислоти).

Стадія 2. PGA зводиться до цукру з використанням NADPH і АТФ світлої фази.

Стадія 3. Рифолоза дифосфат регенерують.

Рослини перетворюють сонячне світло в хімічну енергію з ефективністю 3-6%.

Частини рослинної клітини беруть участь у фотосинтезі.

Хлоропласти

Ці органели ексклюзивні для рослин і водоростей. Основною функцією хлоропластів є проведення фотосинтезу, оскільки вони містять хлорофіл та інші ферменти, необхідні для проведення процесу.

Хлорофіл поглинає енергію сонячного світла і перетворює його і зберігає в молекулах NADPH і АТФ, що виділяє кисень з води. Потім вони використовують ці молекули, що постачають енергію, щоб зробити органічні молекули з вуглекислого газу в процесі, відомому як цикл Кальвіна.

Типова клітина рослини містить від 10 до 100 хлоропластів.

Клітинна мембрана

Це дозволяє входити і виходити в камеру води, газу і молекул.

Вакуола

Клітини рослин містять велику центральну вакуоль, заповнену водою і покриту мембраною, яка називається тонопластом. Його функція полягає в контролі руху молекул між цитозолом і соком.

Клітинна стінка

Він виготовлений з целюлози, що захищає вміст клітини і надає їй міцність і жорсткість. Додатково він містить канали зв'язку з сусідніми клітинами.

Цитоплазма

Вона містить ферменти і білки, які клітина потребує для проведення фотосинтезу.

Клітинне ядро

Це сайт, де розміщені ДНК ферментів і білків, що використовуються під час фотосинтезу.

Значення фотосинтезу для живих істот

Фотосинтез є найважливішим хімічним процесом на Землі і є абсолютно необхідним для виживання живих істот . Тварини, включаючи люди, живуть, тому що рослини існують і живуть завдяки фотосинтезу.

Оскільки рослини можуть живитися цим процесом, інші організми отримують від них корм: коріння, стебла, кора, листя, квіти і фрукти. З іншого боку, процес випускає один з найважливіших продуктів для дихання: кисень.

Останнім часом наявність рослин була переглянута за його здатність зменшувати шкідливі гази, які промисловість і автомобілі випускають в атмосферу. Ось чому листові ліси є свого роду "легкими" для Землі.

Історія фотосинтезу.

Швейцарський Jean Senebier показав, що рослини споживають вуглекислий газ і виділяють кисень, якщо вони отримують сонячне світло.

Протягом сімнадцятого століття англійський Стівен Хейлс підняв ідею, що рослини використовують повітря у своєму середовищі як джерело їжі, однак до XVIII століття інший англієць Джозеф Прістлі виявив, що овочі виробляють кисень певним чином.

Близько 1778 року Ян Інгенхоуз виявив, що рослини випускають газ, який може сп'яніти людей, але при наявності сонячного світла виділяє кисень, корисний для здоров'я. Додаючи, що фотосинтез був зроблений тільки на листках.

У 1796 році швейцарець Жан Сенебієр показав, що рослини споживають вуглекислий газ і виділяють кисень, якщо вони отримують сонячне світло. Незабаром після цього Ніколас Теодор де Соссюр показав, що додатково вони потребують додаткової води до СО2, визначаючи тим самим основну схему фотосинтезу.

Звідти різноманітна група вчених принесла нові відкриття до явища, яке ще має вирішити кілька питань.

Інфографіка фотосинтезу

(Натисніть, щоб розгорнути)