Поглинає енергію сонячного світла

0 Comments

Зміст:

Усе про фотосинтезуючі організми

Діатомові водорості — одноклітинні фотосинтезуючі водорості, яких налічується близько 100 000 видів. Вони мають мінералізовані клітинні стінки (фрустули), які містять кремнезем і забезпечують захист і підтримку. СТІВ ГШМАЙСНЕР/Getty Images

Деякі організми здатні вловлювати енергію сонячного світла та використовувати її для виробництва органічних сполук. Цей процес, відомий як фотосинтез , необхідний для життя, оскільки забезпечує енергією як виробників, так і споживачів. Фотосинтезуючі організми, також відомі як фотоавтотрофи, – це організми, які здатні до фотосинтезу. Деякі з цих організмів включають вищі рослини , деякі протисти (водорості та евглени ) і бактерії .

Ключові висновки: фотосинтезуючі організми

  • Фотосинтезуючі організми, відомі як фотоавтотрофи, вловлюють енергію сонячного світла та використовують її для виробництва органічних сполук у процесі фотосинтезу.
  • Під час фотосинтезу неорганічні сполуки вуглекислого газу, води та сонячного світла використовуються фотоавтотрофами для виробництва глюкози, кисню та води.
  • До фотосинтезуючих організмів належать рослини, водорості, евглени та бактерії

Фотосинтез

Френк Крамер / Getty Images

Під час фотосинтезу світлова енергія перетворюється на хімічну енергію, яка зберігається у формі глюкози (цукру). Неорганічні сполуки (вуглекислий газ, вода, сонячне світло) використовуються для виробництва глюкози, кисню та води. Фотосинтезуючі організми використовують вуглець для створення органічних молекул ( вуглеводів , ліпідів і білків ) і створення біологічної маси. Кисень, що утворюється як побічний продукт фотосинтезу, використовується багатьма організмами, включаючи рослини та тварини , для клітинного дихання . Більшість організмів покладаються на фотосинтез, прямо чи опосередковано, для живлення. Гетеротрофний ( гетеро- , -трофний ) організми, такі як тварини, більшість бактерій і грибів , не здатні до фотосинтезу або виробництва біологічних сполук з неорганічних джерел. Таким чином, вони повинні споживати фотосинтезуючі організми та інші автотрофи ( авто- , -трофи ), щоб отримати ці речовини.

Фотосинтезуючі організми

Приклади фотосинтезуючих організмів включають:

  • Рослини
  • Водорості (діатомові водорості, фітопланктон, зелені водорості)
  • Евглена
  • Бактерії (ціанобактерії та аноксигенні фотосинтезуючі бактерії)

Фотосинтез у рослин

Це кольорова просвічуюча електронна мікрофотографія (TEM) двох хлоропластів, які видно на листі рослини гороху Pisum sativum. Світло і вуглекислий газ хлоропластами перетворюють на вуглеводи. Великі ділянки крохмалю, що утворюються під час фотосинтезу, видно як темні кола в кожному хлоропласті.

ДОКТОР КАРІ ЛУНАТМАА/Getty Images

Фотосинтез у рослин відбувається в спеціалізованих органелах , які називаються хлоропластами . Хлоропласти містяться в листках рослин і містять пігмент хлорофіл. Цей зелений пігмент поглинає світлову енергію, необхідну для фотосинтезу. Хлоропласти містять внутрішню мембранну систему, що складається зі структур, званих тилакоїдами, які служать місцями перетворення світлової енергії в хімічну. Вуглекислий газ перетворюється на вуглеводи в процесі, відомому як фіксація вуглецю або цикл Кальвіна. Вуглеводи _ можна зберігати у вигляді крохмалю, використовувати під час дихання або використовувати у виробництві целюлози. Кисень, який утворюється в процесі, виділяється в атмосферу через пори в листках рослин, відомі як продихи .

Рослини та кругообіг поживних речовин

Рослини відіграють важливу роль у кругообігу поживних речовин, зокрема вуглецю та кисню. Водні та наземні рослини ( квіткові рослини , мохи та папороті) допомагають регулювати викид вуглецю в атмосфері, видаляючи вуглекислий газ з повітря. Рослини також важливі для виробництва кисню, який виділяється в повітря як цінний побічний продукт фотосинтезу .

Фотосинтезуючі водорості

Це Netrium desmid, ряд одноклітинних зелених водоростей, які ростуть довгими ниткоподібними колоніями. В основному вони зустрічаються в прісній воді, але вони також можуть рости в солоній воді і навіть снігу. Вони мають характерну симетричну структуру та однорідну клітинну стінку.

Авторство: Marek Mis/Science Photo Library/Getty Images

Водорості – це еукаріотичні організми, які мають ознаки як рослин , так і тварин . Як і тварини, водорості здатні харчуватися органічними матеріалами в навколишньому середовищі. Деякі водорості також містять органели та структури, знайдені в клітинах тварин, такі як джгутики та центріолі . Як і рослини, водорості містять фотосинтетичні органели, які називаються хлоропластами. Хлоропласти містять хлорофіл, зелений пігмент, який поглинає світлову енергію для фотосинтезу. Водорості також містять інші фотосинтетичні пігменти, такі як каротиноїди та фікобіліни.

Водорості можуть бути одноклітинними або існувати у вигляді великих багатоклітинних видів. Вони живуть у різних середовищах існування, включаючи солоні та прісноводні води , вологий ґрунт або на вологих скелях. Фотосинтезуючі водорості, відомі як фітопланктон, зустрічаються як у морських, так і в прісноводних середовищах. Більшість морського фітопланктону складається з діатомових водоростей і динофлагеллят . Більшість прісноводного фітопланктону складається із зелених водоростей і ціанобактерій. Фітопланктон плаває біля поверхні води, щоб мати кращий доступ до сонячного світла, необхідного для фотосинтезу. Фотосинтезуючі водорості життєво важливі для глобального циклу поживних речовин, таких як вуглець і кисень. Вони видаляють вуглекислий газ з атмосфери та виробляють більше половини світового запасу кисню.

Евглена

Евглени є еукаріотичними протистами. Це фотоавтотрофи з клітинами, що містять декілька хлоропластів. Кожна клітина має помітну червону очну пляму. Герд Гюнтер/Наукова фототека/Getty Images

Евглени — одноклітинні протисти з роду Евглени . Ці організми були віднесені до типу Euglenophyta разом з водоростями через їх фотосинтетичну здатність. Тепер вчені вважають, що вони не є водоростями, а отримали свої фотосинтетичні здібності завдяки ендосимбіотичним стосункам із зеленими водоростями. Таким чином, Euglena була поміщена в тип Euglenozoa .

Фотосинтезуючі бактерії

Назва роду цієї ціанобактерії (Oscillatoria cyanobacteria) походить від руху, який вона робить, коли орієнтується на найяскравіше доступне джерело світла, від якого вона отримує енергію шляхом фотосинтезу. Червоне забарвлення спричинене автофлуоресценцією кількох фотосинтетичних пігментів і білків, що збирають світло.

СІНКЛЕР СТАММЕРС/Getty Images

Ціанобактерії

Ціанобактерії є кисневими фотосинтезуючими бактеріями . Вони збирають сонячну енергію, поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Як рослини та водорості, ціанобактерії містять хлорофіл і перетворюють вуглекислий газ на цукор шляхом фіксації вуглецю. На відміну від еукаріотичних рослин і водоростей, ціанобактерії є прокаріотичними організмами . У них відсутні ядро , пов’язане з мембраною , хлоропласти та інші органели , які є в рослинах і водоростях . Натомість ціанобактерії мають подвійну зовнішню клітинну мембрану та складені внутрішні тилакоїдні мембрани, які використовуються у фотосинтезі . Ціанобактерії також здатні до азотфіксації, процесу, за допомогою якого атмосферний азот перетворюється на аміак, нітрит і нітрат. Ці речовини поглинаються рослинами для синтезу біологічних сполук.

Ціанобактерії зустрічаються в різних наземних біомах і водних середовищах . Деякі з них вважаються екстремофілами , оскільки вони живуть у надзвичайно суворих умовах, таких як гарячі джерела та гіперсолоні затоки. Ціанобактерії Gloeocapsa можуть навіть вижити в суворих умовах космосу. Ціанобактерії також існують як фітопланктон і можуть жити в інших організмах, таких як гриби (лишайники), протисти та рослини. Ціанобактерії містять пігменти фікоерітрин і фікоціанін, які відповідають за їх синьо-зелений колір. За зовнішнім виглядом ці бактерії іноді називають синьо-зеленими водоростями, хоча водоростями вони зовсім не є.

Аноксигенні фотосинтезуючі бактерії

Аноксигенні фотосинтезуючі бактерії є фотоавтотрофами (синтезують їжу за допомогою сонячного світла), які не виробляють кисень. На відміну від ціанобактерій, рослин і водоростей, ці бактерії не використовують воду як донор електронів у ланцюзі транспортування електронів під час виробництва АТФ. Замість цього вони використовують водень, сірководень або сірку як донори електронів. Аноксигенні фотосинтезуючі бактерії також відрізняються від ціанобактерій тим, що вони не мають хлорофілу для поглинання світла. Вони містять бактеріохлорофіл , який здатний поглинати світло з меншою довжиною хвилі, ніж хлорофіл. Таким чином, бактерії з бактеріохлорофілом, як правило, зустрічаються в глибоководних зонах, куди здатні проникати коротші хвилі світла.

Приклади аноксигенних фотосинтезуючих бактерій включають пурпурні бактерії та зелені бактерії . Фіолетові бактеріальні клітини бувають різноманітних форм (сферичні, стрижневі, спіралеподібні) і ці клітини можуть бути рухливими або нерухомими. Пурпурні сірчані бактерії зазвичай зустрічаються у водному середовищі та сірчаних джерелах, де присутній сірководень і відсутній кисень. Пурпурні несірчані бактерії використовують нижчі концентрації сульфіду, ніж пурпурні сірчані бактерії, і відкладають сірку поза клітинами, а не всередині клітин. Зелені бактеріальні клітини, як правило, мають сферичну або паличкоподібну форму, і клітини в основному нерухливі. Зелені сірчані бактерії використовують сульфід або сірку для фотосинтезу і не можуть вижити в присутності кисню. Вони відкладають сірку поза своїми клітинами. Зелені бактерії процвітають у багатих сульфідами водних середовищах і іноді утворюють зеленуваті або коричневі нальоти.

Процес фотосинтезу: визначення, фази, умови і значення

Кожна жива істота на планеті має потребу в їжі або енергії, щоб вижити. Деякі організми харчуються іншими істотами, тоді як інші можуть виробляти свої власні поживні елементи. рослини самі виробляють продукти харчування, глюкозу, в процесі, який називається фотосинтезом.

Фотосинтез і дихання взаємопов’язані. Результатом фотосинтезу є глюкоза, яка зберігається як хімічна енергія в рослинних клітинах . Ця накопичена хімічна енергія виходить в результаті перетворення неорганічного вуглецю (вуглекислого газу) в органічний вуглець. Процес дихання вивільняє накопичену хімічну енергію.

Крім продуктів, які вони виробляють, рослинам також необхідний вуглець, водень і кисень, щоб вижити. Вода, поглинена з грунту, забезпечує водень і кисень. Під час фотосинтезу, вуглець і вода використовуються для синтезу їжі. Рослини також потребують нітрати, щоб виробляти амінокислоти (амінокислота – інгредієнт для вироблення білка). На додаток до цього, вони потребують магнії для виробництва хлорофілу.

У цій статті ви дізнаєтеся більше про те, як відбувається фотосинтез у рослин і про необхідні для цього процесу умовах.

визначення фотосинтезу

Фотосинтез – це хімічний процес, за допомогою якого рослини, деякі бактерії і водорості виробляють глюкозу і кисень з вуглекислого газу і води, використовуючи тільки світло як джерело енергії.

Цей процес надзвичайно важливий для життя на Землі, оскільки завдяки йому виділяється кисень, від якого залежить все життя.

Навіщо рослинам потрібна глюкоза (їжа)?

Подібно людям і іншим живим істотам, рослини також мають потребу в харчуванні для підтримки життєдіяльності. Значення глюкози для рослин полягає в наступному:

  • Глюкоза, отримана в результаті фотосинтезу, використовується під час дихання для вивільнення енергії, необхідної рослині для інших життєво важливих процесів.
  • Рослинні клітини також перетворюють частину глюкози в крохмаль, який використовують у міру необхідності. З цієї причини мертві рослини використовуються в якості біомаси, адже в них зберігається хімічна енергія.
  • Глюкоза також необхідна, щоб виробляти інші хімічні речовини, такі як білки, жири і рослинні цукру, необхідні для забезпечення зростання та інших важливих процесів.

фази фотосинтезу

Процес фотосинтезу розділений на дві фази: світлову і темновую.

Світлова фаза фотосинтезу

Як випливає з назви, світлові фази потребують сонячному світлі. У світлозалежна реакціях енергія сонячного світла поглинається хлорофілом і перетворюється в запасені хімічну енергію у вигляді молекули електронного носія НАДФН (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) і молекули енергії АТФ (аденозинтрифосфат). Світлові фази протікають в тілакоідних мембранах в межах хлоропласта.

Темнова фаза фотосинтезу або цикл Кальвіна

У темновой фазі або циклі Кальвіна збуджені електрони з світловий фази забезпечують енергію для утворення вуглеводів з молекул вуглекислого газу. Які не залежать від світла фази іноді називають циклом Кальвіна через циклічності процесу.

Хоча темнові фази не використовують світло як реагент (і, як результат, можуть відбуватися вдень чи вночі), їм необхідно, щоб продукти світлозалежна реакцій функціонували. Незалежні від світла молекули залежать від молекул енергоносіїв – АТФ і НАДФН – для створення нових молекул вуглеводів. Після передачі енергії молекули енергоносії повертаються до світловим фаз для отримання більш енергійних електронів. Крім того, кілька ферментів темновой фази активуються за допомогою світла.

Схема фаз фотосинтезу

Будова листя рослин

Ми не можемо повністю вивчити фотосинтез, не знаючи більше про будову листа. Лист адаптований для того, щоб грати життєво важливу роль в процесі фотосинтезу.

Зовнішня будова листя

Однією з найголовніших особливостей рослин є велика площа поверхні листя. Більшість зелених рослин мають широкі, плоскі і відкриті листи, які здатні захоплювати стільки сонячної енергії (сонячного світла), скільки необхідно для фотосинтезу.

Центральна жилка і черешок з’єднуються разом і є підставою листа. Черешок розпорядженні лист таким чином, щоб він отримував якомога більше світла.

Прості листи мають одну листову пластину, а складні – кілька. Листова пластинка – одна з найголовніших складових листа, яка безпосередньо бере участь у процесі фотосинтезу.

Мережа жилок в листі переносить воду від стебел до листя. Що виділяється глюкоза також направляється в інші частини рослини з листя через жилки. Крім того, ці частини листа підтримують і утримують листову пластину плоскою для більшого захоплення сонячного світла. Розташування жилок (жилкование) залежить від виду рослини.

Підставою листа виступає сама нижня його частина, яка сочленена зі стеблом. Найчастіше, в основі листа розташовується парну кількість прилистников.

Залежно від виду рослини, край листа може мати різну форму, включаючи: суцільнокрайнім, зубчасту, пилчасті, виїмчасті, городчатий і т.п.

Як і край листа, верхівка буває різної форми, включаючи: гостру, округлу, тупувату, витягнуту, відтягнути і т.д.

Внутрішня будова листя

Нижче представлена ​​близька схема внутрішньої будови тканин листя:

Кутикула виступає головним, захисним шаром на поверхні рослини. Як правило, вона товщі на верхній частині листа. Кутикула покрита речовиною, схожою на віск, завдяки якому захищає рослину від води.

Епідерміс – шар клітин, який є покривною тканиною листа. Його головна функція – захист внутрішніх тканин листа від зневоднення, механічних пошкоджень і інфекцій. Він також регулює процес газообміну і транспірації.

Мезофіл – це основна тканина рослини. Тут відбувається процес фотосинтезу. У більшості рослин мезофіл розділений на два шари: верхній – Палісадна і нижній – губчастий.

Захисні клітини – спеціалізовані клітини в епідермісі листя, які використовуються для контролю газообміну. Вони виконують захисну функцію для продихи. Устьічниє пори стають великими, коли вода є у вільному доступі, в іншому випадку, захисні клітини стають млявими.

Фотосинтез залежить від проникнення вуглекислого газу (CO2) з повітря через продихи в тканини мезофіла. Кисень (O2), отриманий як побічний продукт фотосинтезу, виходить з рослини через продихи. Коли продихи відкриті, вода втрачається в результаті випаровування і повинна бути заповнена через потік транспірації, водою, поглиненої корінням. Рослини змушені врівноважувати кількість поглиненого СО2 з повітря і втрату води через устьічниє пори.

Умови, необхідні для фотосинтезу

Нижче наведені умови, які необхідні рослинам для здійснення процесу фотосинтезу:

  • Вуглекислий газ. Безбарвний природний газ без запаху, виявлений в повітрі і має наукове позначення CO2. Він утворюється при горінні вуглецю і органічних сполук, а також виникає в процесі дихання.
  • Вода. Прозоре рідке хімічна речовина без запаху і смаку (в нормальних умовах).
  • Світло. Хоча штучне світло також підходить для рослин, природне сонячне світло, як правило, створює кращі умови для фотосинтезу, тому що в ньому присутній природне ультрафіолетове випромінювання, яке впливає на рослини.
  • Хлорофіл. Це зелений пігмент, знайдений в листі рослин.
  • Живильні речовини і мінерали. Хімічні речовини й органічні сполуки, які коріння рослин поглинають з ґрунту.

Що утворюється в результаті фотосинтезу?

Якщо фактори, що сприяють фотосинтезу, відсутні або присутні в недостатній кількості, це може негативно вплинути на рослину. Наприклад, менша кількість світла створює сприятливі умови для комах, які їдять листя рослини, а недолік води уповільнює.

Де відбувається фотосинтез?

Фотосинтез відбувається всередині рослинних клітин, в дрібних пластидах, званих хлоропластами. Хлоропласти (в основному зустрічаються в шарі мезофіла) містять зелена речовина, зване хлорофілом. Нижче наведені інші частини клітини, які працюють з хлоропластом, щоб здійснити фотосинтез.

Будова рослинної клітини

Функції частин рослинної клітини

  • клітинна стінка: Забезпечує структурну і механічну підтримку, захищає клітини від патогенів , Фіксує і визначає форму клітини, контролює швидкість і напрямок росту, а також надає форму рослинам.
  • цитоплазма: Забезпечує платформу для більшості хімічних процесів, контрольованих ферментами.
  • мембрана: Діє як бар’єр, контролюючи рух речовин в клітку і з неї.
  • хлоропласти: Як було описано вище, вони містять хлорофіл, зелена речовина, що поглинає світлову енергію в процесі фотосинтезу.
  • вакуоль: Порожнину всередині клітинної цитоплазми, яка накопичує воду.
  • клітинне ядро: Містить генетичну марку (ДНК), яка контролює діяльність клітини.

Хлорофіл поглинає світлову енергію, необхідну для фотосинтезу. Важливо відзначити, що поглинаються не всі колірні довжини хвилі світла. Рослини в основному поглинають червону і синю хвилі – вони не поглинають світло в зеленому діапазоні.

Вуглекислий газ в процесі фотосинтезу

Рослини отримують вуглекислий газ з повітря через їх листя. Вуглекислий газ просочується через маленький отвір в нижній частині листа – продихи.

Нижня частина листа має вільно розташовані клітини, щоб вуглекислий газ досяг інших клітин в листі. Це також дозволяє кисню, що утворюється при фотосинтезі, легко залишати лист.

Вуглекислий газ присутній в повітрі, яким ми дихаємо, в дуже низьких концентраціях і служить необхідним фактором темновой фази фотосинтезу.

Світло в процесі фотосинтезу

Лист зазвичай має велику площу поверхні, тому він може поглинати багато світла. Його верхня поверхня захищена від втрати води, хвороб і впливу погоди восковим шаром (кутикулою). Верх листа знаходиться там, де падає світло. Цей шар мезофіла називається Палісадна. Він пристосований для поглинання великої кількості світла, адже в ньому знаходиться багато хлоропластів.

У світлових фазах, процес фотосинтезу збільшується з великою кількістю світла. Більше молекул хлорофілу іонізується, і більше генерується АТФ і НАДФН, якщо світлові фотони зосереджені на зеленому листі. Хоча світло надзвичайно важливий в світлових фазах, необхідно відзначити, що надмірне його кількість може пошкодити хлорофіл, і зменшити процес фотосинтезу.

Світлові фази не дуже сильно залежать від температури, води або вуглекислого газу, хоча всі вони потрібні для завершення процесу фотосинтезу.

Вода в процесі фотосинтезу

Рослини отримують воду, необхідну для фотосинтезу через своє коріння. Вони мають кореневі волоски, які розростаються в грунті. Коріння характеризуються великою площею поверхні і тонкими стінками, що дозволяє воді легко проходити крізь них.

На зображенні представлені рослини і їх клітини з достатньою кількістю води (зліва) і її нестачею (праворуч).

Якщо рослина не вбирає достатню кількість води, воно в’яне. Без води, рослина буде не здатне фотосинтезировать досить швидко, і може навіть загинути.

Яке значення має вода для рослин?

  • Забезпечує розчиненими мінералами, які підтримують здоров’я рослин;
  • Є середовищем для транспортування мінеральних ресурсів ;
  • Підтримує стійкість і прямостояння;
  • Охолоджує і насичує вологою;
  • Дає можливість проводити різні хімічні реакції в рослинних клітинах.

Значення фотосинтезу в природі

Біохімічний процес фотосинтезу використовує енергію сонячного світла для перетворення води і вуглекислого газу в кисень і глюкозу. Глюкоза використовується в якості будівельних блоків в рослинах для росту тканин. Таким чином, фотосинтез – це спосіб, завдяки якому формується коріння, стебла, листя, квіти і плоди. Без процесу фотосинтезу рослини не зможуть рости або розмножуватися.

Через фотосинтетичної здатності, рослини відомі як продуценти і служать основою майже кожної харчового ланцюга на Землі. (Водорості є еквівалентом рослин в водних екосистемах ). Вся їжа, яку ми їмо, походить від організмів, які є фотосинтетиками. Ми харчуємося цими рослинами безпосередньо або їмо тварин, таких як корови або свині, які споживають рослинну їжу.

Усередині водних систем, рослини і водорості також складають основу харчового ланцюга. Водорості служать їжею для безхребетних , Які, в свою чергу, виступають джерелом харчування для більших організмів. Без фотосинтезу у водному середовищі життя було б неможливе.

Фотосинтез перетворює вуглекислий газ в кисень. Під час фотосинтезу вуглекислий газ з атмосфери надходить в рослину, а потім виділяється у вигляді кисню. У сьогоднішньому світі, де рівні двоокису вуглецю зростають страхітливими темпами, будь-який процес, який усуває вуглекислий газ з атмосфери, є екологічно важливим.

Рослини і інші фотосинтезуючі організми відіграють життєво важливу роль в круговороті живильних речовин. Азот в повітрі фіксується в рослинних тканинах і стає доступним для створення білків. Мікроелементи, що знаходяться в грунті, також можуть бути включені в рослинну тканину і стати доступними для травоїдних тварин, далі по харчовому ланцюгу.

Фотосинтез залежить від інтенсивності і якості світла. На екваторі, де сонячне світло рясний весь рік і вода не є обмежуючим фактором, рослини мають високі темпи зростання, і можуть стати досить великими. І навпаки, фотосинтез в більш глибоких частинах океану зустрічається рідше, оскільки світло не проникає в ці шари, і в результаті ця екосистема виявляється більш безплідною.

Формула фотосинтезу: перетворення сонячного світла в енергію

Деяким організмам необхідно виробляти енергію, необхідну для виживання. Ці організми здатні поглинати енергію сонячного світла та використовувати її для виробництва цукру та інших органічних сполук, таких як ліпіди та білки . Потім цукор використовується для забезпечення організму енергією. Цей процес, який називається фотосинтезом, використовується фотосинтезуючими організмами , включаючи рослини , водорості та ціанобактерії.

Рівняння фотосинтезу

При фотосинтезі сонячна енергія перетворюється на хімічну. Хімічна енергія зберігається у формі глюкози (цукру). Вуглекислий газ, вода та сонячне світло використовуються для виробництва глюкози, кисню та води. Хімічне рівняння цього процесу таке:

У процесі витрачається шість молекул вуглекислого газу (6CO 2 ) і дванадцять молекул води (12H 2 O), а глюкоза (C 6 H 12 O 6 ), шість молекул кисню (6O 2 ) і шість молекул води (6H 2 O).

Це рівняння можна спростити так: 6CO 2 + 6H 2 O + світло → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 .

Фотосинтез у рослин

У рослин фотосинтез відбувається переважно в листках . Оскільки для фотосинтезу потрібні вуглекислий газ, вода та сонячне світло, усі ці речовини повинні бути отримані або транспортовані до листя. Вуглекислий газ виділяється через крихітні пори в листках рослин, які називаються продихами. Через продихи також виділяється кисень. Вода отримується рослиною через коріння і доставляється до листя через системи судинної тканини рослини . Сонячне світло поглинається хлорофілом, зеленим пігментом, який знаходиться в клітинних структурах рослин, які називаються хлоропластами . Хлоропласти є місцями фотосинтезу. Хлоропласти містять кілька структур, кожна з яких виконує певні функції:

  • Зовнішня і внутрішня мембрани — захисні оболонки, які утримують структури хлоропластів закритими.
  • Строма — щільна рідина всередині хлоропласту. Місце перетворення вуглекислого газу на цукор.
  • Тилакоїд — сплощені мішкоподібні мембранні структури. Місце перетворення енергії світла в хімічну.
  • Грана — щільношарові стопки тилакоїдних мішків. Місця перетворення світлової енергії в хімічну.
  • Хлорофіл — зелений пігмент у хлоропласті. Поглинає світлову енергію.

Стадії фотосинтезу

Фотосинтез відбувається в два етапи. Ці стадії називаються світловими і темновими реакціями. Світлові реакції відбуваються за наявності світла. Темнові реакції не вимагають прямого світла, однак темнові реакції у більшості рослин відбуваються вдень.

Легкі реакції відбуваються в основному в тилакоїдних стопках грани. Тут сонячне світло перетворюється на хімічну енергію у формі АТФ (молекула, що містить вільну енергію) і NADPH (молекула, що переносить електрони високої енергії). Хлорофіл поглинає енергію світла і запускає ланцюжок етапів, які призводять до виробництва АТФ, НАДФН і кисню (через розщеплення води). Через продихи виділяється кисень. І АТФ, і НАДФН використовуються в темнових реакціях для виробництва цукру.

У стромі виникають темні реакції . Вуглекислий газ перетворюється на цукор за допомогою АТФ і НАДФН. Цей процес відомий як фіксація вуглецю або цикл Кальвіна. Цикл Кальвіна має три основні стадії: фіксацію вуглецю, відновлення та регенерацію. Під час фіксації вуглецю вуглекислий газ поєднується з 5-вуглецевим цукром [рибулозо-1,5-біфосфат (RuBP)], утворюючи 6-вуглецевий цукор. На стадії відновлення АТФ і НАДФН, що утворюються на стадії світлової реакції, використовуються для перетворення 6-вуглецевого цукру у дві молекули 3- вуглеводного вуглеводу . , гліцеральдегід 3-фосфат. Гліцеральдегід 3-фосфат використовується для виробництва глюкози та фруктози. Ці дві молекули (глюкоза і фруктоза) поєднуються, утворюючи сахарозу або цукор. На стадії регенерації деякі молекули гліцеральдегід-3-фосфату поєднуються з АТФ і перетворюються назад у 5-вуглецевий цукор RuBP. Після завершення циклу RuBP можна поєднати з вуглекислим газом, щоб почати цикл знову.

Фотосинтез Резюме

Таким чином, фотосинтез — це процес, у якому світлова енергія перетворюється на хімічну та використовується для виробництва органічних сполук. У рослинах фотосинтез зазвичай відбувається в хлоропластах, розташованих у листках рослин. Фотосинтез складається з двох стадій: світлової реакції та темнової реакції. Світлові реакції перетворюють світло в енергію (АТФ і НАДНФ), а темнові реакції використовують енергію та вуглекислий газ для виробництва цукру. Щоб повторити фотосинтез, пройдіть тест «Фотосинтез » .