Фотосинтез: кратко о самом важном
Содержание
Зарождение жизни на Земле стало возможным благодаря важнейшему биологическому процессу, который называется фотосинтез. С его помощью живые существа обеспечиваются кислородом для дыхания, а растения получают необходимые органические элементы.
Фотосинтез играет крайне важную роль для нашей планеты. И на экзаменах вас точно ждет вопрос, касающийся его процессов. Чтобы сдать экзамены на высший балл рекомендуем нанять репетитора по биологии для сдачи ОГЭ, ЕГЭ или ГИА.
В чем суть этого явления?
Фотосинтез – это преобразование неорганических соединений (углекислый газ и вода) в органические под воздействием солнечного света. Побочным продуктом данной реакции является кислород.
В данном явлении участвуют высшие растения и некоторые виды бактерий. Процесс осуществляется в хлоропластах и мезосомах, в тканях хлоренхима (в растениях) и мезофилл (у бактерий-прокариот).
Превращение квантов света в химические соединения имеет большое значение в процессах жизнедеятельности, происходящих на Земле:
- Это основной источник энергии, используемый почти всеми организмами.
- Это способ поддержания состава атмосферы, пригодного для дыхания за счет обеспечения кислородом (ежегодно производится несколько сотен миллиардов тонн О2).
- Ассимиляция углекислого газа препятствует возникновению парникового эффекта.
Хлоропласты: понятие и строение
Ключевую роль в фотосинтезе играют хлоропласты. Это органоиды растительных клеток. Они могут находиться в тканях стеблей, плодов, но чаще всего листьев (из-за плотности формы, позволяющей наиболее полно и эффективно использовать солнечный ресурс).
Зеленые пластиды обладают структурными особенностями: в них присутствуют:
- Мембрана.
- Тилакоиды
- Граны.
- Межмембранное пространство.
- Строма.
Мембрана
Зеленые пластиды отличаются наличием двух мембран. Внешняя оболочка легко пропускает почти все вещества (универсальная проницаемость). Она содержит транспортные белки, обеспечивающие доставку органических и неорганических компонентов из цитоплазмы в хлоропласт.
Внутренняя оболочка обладает ограниченной проницаемостью. Она избирательно контролирует выбор веществ, попадающих вовнутрь.
Тилакоиды и граны
Пластиды отличаются сложной конструкцией внутренних мембран. Ограниченная мембраной часть, образующая диск, называется тилакоид. В этих компартментах (тилакоидах) происходят светозависимые превращения цикла. Стопки из таких приплюснутых дисков называются гранами.
Межмембранное пространство и строма
Пространство между внешней и внутренней оболочками называется межмембранным. Плотная жидкость, которая находится внутри хлоропласта, но при этом отделена от межмембранного пространства оболочкой называется стромой. Значение стромы — она является местом конверсии CO2 в сахара.
Хлорофилл
Хлорофилл является не структурным компонентом, а пигментом зеленой пластиды. С его помощью солнечная энергия становится доступной для биосистем. Помимо хлорофилла, фотосинтезирующие организмы могут обладать и иными пигментами: каратиноиды и фикобилины.
Хлорофилл обеспечивает поглощение, преобразование и транспортировку солнечного света. Его молекула по строению похожа на частицу гемоглобина с одним отличием: в ее центре размещается ион магния.
Существует несколько видов хлорофилла – a, в, c, d. Категории а, в — основные пигменты высших зеленых растений.
Как работает фотосинтез?
Выделяются две фазы, в ходе которых осуществляется процесс преобразования углекислого газа в сахара и крахмал. Их определяют по-разному: темновая и световая, светозависимая и светонезависимая.
Световая фаза
- Этап поглощения.
- Фаза реакционных центров.
- Стадия электрон-транспортной цепи.
В ходе поглощения светособирающие комплексы (из протонов) улавливают энергию Солнца, которая трансформируется в заряд электронного возбуждения пигментов. Она направляется в реакционный центр фотосистем, где используется для из активации.
Далее происходит передача пигментом электрона с переходом в окисленное состояние.
При переносе электронов по цепи образуются АТФ, О2 и НАДФН. На каждой стадии восстановления электрона происходит поглощение или высвобождение энергии с частичной ее утратой.
Темновая фаза
На этом этапе в строме пластиды образуются простые углеводы, впоследствии превращающиеся в крахмал. Они получаются с помощью продуктов, образованных в ходе светозависимой стадии – нуклеотид АТФ и НАДФН (восстановитель).
Превращение сахаров циклично; синтез носит наименование цикл Кальвина и проходит три периода (карбоксилирование, восстановление и регенерация).
В ходе карбоксилирования углекислый газ вводится в цикл (из воздуха через устьица). Далее в действие вступают АТФ и НАДФН. Собственно превращение углеводов происходит на стадии регенерации.
Значение одного из важнейших химических процессов переоценить сложно. Выделяемый кислород формирует озоновый щит, необходимый для защиты живых организмов от опасного коротковолнового излучения (создает слой, поглощающий жесткий ультрафиолет).
Органические вещества, получаемые в ходе фотосинтеза, и высвобождаемый кислород становятся пищей для живых организмов. Уникальность явления состоит в том, что углеводородные соединения во всем их разнообразии произошли из продуктов, выработанных зеленым листом.
Занимайтесь на курсах ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu и получите максимум баллов на экзамене:
