Фотосинтез
и его значение
Фотосинтез —
процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии
света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе
растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и
выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза.
Чтобы понять, что
происходит в растении при фотосинтезе, изучим подробнее хлоропласты.
Хлоропласты
являются одним из видов пластид. Хлоропласты имеют зеленый цвет за счет
преобладающего в них пигмента хлорофилла. Основная их функция — фотосинтез.
Количество данных органоидов в клетке варьирует. У некоторых водорослей в
клетках содержится одни большой хлоропласт, часто причудливой формы. У высших
растений их множество, особенно в мезофильной ткани листьев, где количество
может достигать сотни штук на клетку.
У высших растений
размер органоида около 5 мкм, форма округлая слегка вытянутая в одном
направлении.
Для хлоропластов
характерна сложная система внутренних мембран, позволяющая пространственно
организовать фотосинтетический аппарат, упорядочить и разделить реакции
фотосинтеза, несовместимые между собой, и их продукты. Мембраны образуют
тилакоиды, которые, в свою очередь, собираются в «стопки» — граны. Пространство
внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом.
Внутреннее
пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный
слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций
синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные
зёрна.
У
фотосинтезирующих организмов можно выделить три основные группы пигментов:
Хлорофиллы:
хлорофилл а — у
большинства фотосинтезирующих организмов,
хлорофилл b — у
высших растений и зелёных водорослей,
хлорофилл c — у
бурых водорослей,
хлорофилл d — у
некоторых красных водорослей.
Хлорофиллы
выполняют функции поглощения, преобразования и транспорта энергии света. Лучше
всего хлорофиллы поглощают свет в синей (430—460 нм) и красной (650—700 нм)
областях спектра.
Значение
фотосинтеза невозможно переоценить. Уверенно утверждаю: именно благодаря этому
процессу жизнь на Земле приобрела такие чудесные и изумительные формы, какие мы
видим вокруг себя: удивительные растения, прекрасные цветы и самые
разнообразные животные.
В разделе эволюции
мы уже обсуждали, что изначально в составе атмосферы Земли не было кислорода:
миллиарды лет назад его начали вырабатывать первые фотосинтезирующие бактерии -
сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Постепенно кислород накапливался, и со
временем на Земле стало возможно аэробное (кислородное) дыхание. Возник
озоновый слой, защищающий все живое на нашей планете от губительного
ультрафиолета.
Говоря о роли
фотосинтеза, выделим следующие функции, объединяющиеся в так называемую
космическую роль растений. Итак, растения за счет фотосинтеза:
Синтезируют
органические вещества, являющиеся пищей для всего живого на планете
Преобразуют
энергию света в энергию химических связей, создают органическую массу
Растения
поддерживают определенный процент содержания O2 в атмосфере,
очищают ее от избытка CO2
Способствуют
образованию защитного озонового экрана, поглощающего губительное для жизни
ультрафиолетовое излучение
Процесс
фотосинтеза можно разделить на две фазы:
1. Световая.
2. Темновая.
В ходе световой
фазы фотосинтеза образуется энергия в виде АТФ и универсальный донор атома
водорода — восстановитель НАДФН (НАДФ·Н2). Эти вещества необходимы для
протекания темновой фазы. Также образуется побочный продукт — кислород.
Световая фаза может проходить только на мембранах тилакоидов и на свету.
Световая фаза
фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может
быть поделена на три этапа:
1.
Фаза поглощения —
энергия света улавливается при помощи светособирающих комплексов, переходит в
энергию электронного возбуждения пигментов, передаётся в реакционный центр
фотосистем I и II.
2.
Фаза реакционных центров —
энергия электронного возбуждения пигментов светособирающих комплексов
используется для активации реакционных центров фотосистем. Именно в этом
процессе происходит преобразование физической формы энергии в химическую.
3.
Фаза электрон-транспортной цепи —
электроны переносятся по цепи переносчиков, образуются АТФ, НАДФН, O2. Часть
энергии теряется. На некоторых участках электрон-транспортной цепи перенос
электрона сопряжён с переносом протона.
Список
литературы:
1.
Физиология растений: учебник для
студ. вузов / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин.
2.
С.С. Медведев- Физиология растений.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.