Фотосинтез, як характерна особливість рослин

Рослини, як і будь-які живі організми, потребують поживних речовин для росту та розвитку. Зелені рослини мають величезну перевагу – автотрофність. Це означає, що вони можуть самостійно створювати для себе їжу (продукти харчування, органічні речовини). Як же вони це роблять? Рослини отримують всі необхідні речовини з навколишнього середовища: вуглекислий газ – з повітря (через продихи), воду і поживні речовини – з ґрунту (через кореневі системи), енергію – від сонячних променів. Ця енергія запускає хімічні реакції, під час яких вуглекислий газ і вода перетворюються в глюкозу (харчування) і кисень. Це і є фотосинтез. В процесі фотосинтезу сонячна енергія перетворюється в хімічну енергію.

Хімічне рівняння фотосинтезу:

Фотосинтез коротко і зрозуміло можна пояснити таким чином: рослини використовують світлову енергію сонця і перетворюють її в хімічну енергію, результатом якої є цукор (глюкоза), надлишок якого зберігається в вигляді крохмалю в листі, коренях, стеблах і насінні рослини. Енергія сонця передається рослинам, а також тваринам, які ці рослини їдять. Отже, процес фотосинтезу є однією з найбільш важливих хімічних реакцій в світі. По-перше, фотосинтез годує рослини, які, в свою чергу, годують всіх інших живих істот на планеті. По-друге, в результаті фотосинтезу в атмосферу виділяється необхідний для дихання кисень.

Як рослини поглинають енергію сонця? Це відбувається завдяки особливій структурі листків, що включає в себе зелені клітини – хлоропласти, які містять спеціальну речовину під назвою хлорофіл. Це пігмент рослин, який надає листю зелений колір і відповідає за поглинання енергії сонячного світла.

Існують дві фази фотосинтезу: світлова і темнова.

Світлова фаза відбувається тільки в присутності світла на мембранах тилакоїдів за участю хлорофілу, білків-переносників електронів і ферменту АТФ-синтетази. Що же відбувається у світловій фазі?

1.Фотони світла, потрапивши в молекули хлорофілу, приводять їх у стан збудження. Електрони молекул перескакують на вищі орбіти. Частина електронів зразу ж повертається на своє попереднє місце, а енергія, що виділяється при цьому, випромінюється у вигляді тепла. Але значна частина збуджених електронів з високим рівнем енергії передає її іншим хімічним сполукам для фотохімічної роботи, яка здійснюється за кількома основними напрямками: а) перетворення енергії електронів на енергію АТФ; б) відновлення універсального біологічного переносника водню НАДФ+ до НАДФ • Н2.

2.Але ж частина електронів так і не повертається на свої місця. Тому молекули хлорофілу негайно відновлюють втрачені електрони, забираючи їх від молекул води, відбувається процес розкладу води – фотоліз. При цьому утворюються електрони (e-), протони (Н+) і, як побічний продукт, молекулярний кисень. Протони Гідрогену Н+, приєднуючи електрони з високим енергетичним рівнем, перетворюються на атомарний водень, який використовується в реакціях відновлення НАДФ.

Отже, основними реакціями світлової фази є: 1) фотоліз води (розщеплення води за участю світла); 2) відновлення НАДФ (приєднання до сполуки- переносника молекул водню); 3) утворення АТФ (молекули накопичення енергії; відбувається приєднання залишку фосфорної кислоти до АДФ за рахунок енергії світла).

У результаті реакцій світлової фази утворюються такі продукти, як атомарний водень, молекулярний кисень і АТФ.

Темнова фаза відбувається в стромі хлоропластів. Темнова фаза – сукупність процесів, які забезпечують відновлення СO2 до глюкози завдяки енергії АТФ та за рахунок водню від НАДФ. Основою даних перетворень є циклічні реакції (цикл Кальвіна). Отже, в темновій фазі з вуглекислого газу повітря, гідрогену від НАДФ за рахунок енергії АТФ утворюються глюкоза та інші органічні сполуки: амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти і гліцерин.

                     Світлова фаза                                           Темнова фаза

Фотосинтез – найвищою мірою унікальний природний процес. Він не тільки є запорукою підтримки постійного рівня кисню в атмосфері і озоновому шарі, але і являє собою досконалість природи, коли з неорганічних елементів створюються органічні.

Як відбувається фотосинтез?

Механізм фотосинтезу!

Leave a Comment