• Какво е фотосинтеза?
• Видове фотосинтеза
• Характеристики на фотосинтезата
• Уравнение за фотосинтеза
• Фази на фотосинтеза
• Значението на фотосинтезата

Обясняваме какво е фотосинтезата, нейните характеристики, уравнение и фази. Също така защо е важно за световните екосистеми.

Фотосинтезата е основният механизъм на хранене на растенията и други автотрофни същества.

Какво е фотосинтеза?

Фотосинтезата е биохимичният процес, чрез който растения, водорасли и бактерии фотосинтетично преобразува неорганичен материал (въглероден диоксид и вода) в органичен материал (захари), като се възползвате от Енергия идващи от слънчева светлина. Това е основният механизъм на хранене от всички автотрофни организми които имат хлорофил, който е основният пигмент за фотосинтетичния процес.

Фотосинтезата представлява един от най-важните биохимични механизми на планетата, тъй като включва производството на органични хранителни вещества, които съхраняват светлинна енергия идващи от слънце в различни молекули полезни (въглехидрати). Всъщност името на този процес идва от гръцките гласове Снимка, "светлина и синтез, "Състав".

След фотосинтеза, синтезираните органични молекули могат да се използват като източник на химична енергия за подпомагане на жизненоважни процеси, като клетъчното дишане и други реакции, които са част от метаболизъм от живи същества.

За извършване на фотосинтеза е необходимо наличието на хлорофил, пигмент, който е чувствителен към слънчевата светлина, който придава на растенията и водораслите характерното им зелено оцветяване. Този пигмент се намира в хлоропласти, клетъчни органели с различни размери, които са типични за зеленчукови клетки, особено листните клетки (на листата). Хлоропластите съдържат набор от протеин Й ензими които позволяват развитието на сложни реакции, които са част от фотосинтетичния процес.

Процесът на фотосинтеза е от съществено значение за екосистема и за живот както ги познаваме, тъй като позволява създаването и циркулацията на органична материя и фиксирането на неорганичната материя. Освен това по време на кислородната фотосинтеза се произвежда кислородът, от който повечето живи същества се нуждаят за тяхното производство. дишане.

Видове фотосинтеза

Могат да се разграничат два вида фотосинтеза в зависимост от веществата, използвани от тялото за осъществяване на реакцията:

• Кислородна фотосинтеза. Характеризира се с използването на Вода (H2O) за намаляване на въглероден двуокис (CO2) консумиран. При този вид фотосинтеза не само се произвеждат полезни захари за тялото, но се получава и кислород (O2) като продукт от реакцията. Растенията, водораслите и цианобактериите извършват кислородна фотосинтеза.
• Аноксигенна фотосинтеза. Тялото не използва вода за намаляване на въглеродния диоксид (CO2), а вместо това използва слънчевата светлина за разграждане на молекулите на сероводород (H2S) или водороден газ (H2). Този тип фотосинтеза не произвежда кислород (O2), а вместо това освобождава сяра като продукт от реакцията. Аноксигенната фотосинтеза се осъществява от така наречените зелени и лилави серни бактерии, които съдържат фотосинтетични пигменти, групирани под името бактериохлорофили, които са различни от хлорофила на растенията.

Характеристики на фотосинтезата

При растенията и водораслите фотосинтезата се извършва в органели, наречени хлоропласти.

Най-общо казано, фотосинтезата се характеризира със следното:

• Това е биохимичен процес на използване на слънчевата светлина за получаване на органични съединения, тоест синтез на хранителни вещества от неорганични елементи като вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2).
• Може да се изпълнява от различни автотрофни организми, стига да имат фотосинтетични пигменти (най-важният е хлорофилът). Това е процесът на хранене на растенията (както сухоземни, така и водни), водорасли, фитопланктон, фотосинтезиращи бактерии. Няколко животни са способни на фотосинтеза, включително морския охлюв Елизия хлоротика и петнистият саламандър Амбистома макулатум (последният го прави благодарение на симбиоза с водорасли).
• При растенията и водораслите фотосинтезата се извършва в специализирани органели, наречени хлоропласти, в които се намира хлорофил. Фотосинтетичните бактерии също притежават хлорофил (или други аналогични пигменти), но те нямат хлоропласти.
• Има два вида фотосинтеза, в зависимост от веществото, използвано за фиксиране на въглерода от въглероден диоксид (CO2). Кислородната фотосинтеза използва вода (H2O) и произвежда кислород (O2), който се отделя в околната среда. Аноксигенната фотосинтеза използва сероводород (H2S) или водороден газ (H2) и не произвежда кислород, а вместо това освобождава сяра.
• Още от Древна Гърция връзката между слънчевата светлина и растенията вече е била постулирана. Въпреки това напредъкът в изучаването и разбирането на фотосинтезата започва да придобива значение благодарение на приноса на последователен набор от учени от 18-ти, 19-ти и 20-ти век. Например, първият, който демонстрира генерирането на кислород в растенията, е английският духовник Джоузеф Пристли (1732-1804), а първият, който формулира основното уравнение на фотосинтезата, е немският ботаник Фердинанд Сакс (1832-1897). По-късно, биохимичен Американецът Мелвин Калвин (1911-1997) направи друг огромен принос, изяснявайки цикъла на Калвин (една от фазите на фотосинтезата), който му донесе Нобелова награда за Химия през 1961г.

Уравнение за фотосинтеза

Общото уравнение за кислородна фотосинтеза е както следва:

Правилният начин да се формулира това уравнение химически, тоест балансираното уравнение за тази реакция, е както следва:

Фази на фотосинтеза

Фотохимичният етап на фотосинтезата протича в присъствието на слънчева светлина.

Фотосинтезата като химичен процес протича на два различни етапа: светъл (или светъл) стадий и тъмен етап, наречен така, защото само първият участва пряко в присъствието на слънчева светлина (което не означава, че вторият непременно се случва в тъмното ).

• Светлинен или фотохимичен етап. По време на тази фаза вътре в растението протичат светлозависими реакции, тоест растението улавя слънчева енергия с помощта на хлорофил и го използва за производство на ATP и NADPH. Всичко започва, когато молекулата на хлорофила влезе в контакт със слънчевата радиация и електрони от външните му обвивки се възбуждат, което генерира електронна транспортна верига (подобно на електричество), който се използва за синтеза на АТФ (аденозин трифосфат) и NADPH (никотин аденин динуклеотид фосфат). Разграждането на водна молекула в процес, наречен "фотолиза", позволява на молекулата на хлорофила да си възвърне електрона, който е загубил при възбуждане (възбуждането на няколко хлорофилни молекули е необходимо за извършване на светлинната фаза). В резултат на фотолизата на две водни молекули се произвежда кислородна молекула, която се освобождава в атмосфера като страничен продукт от тази фаза на фотосинтезата.
• Тъмен или синтетичен етап. По време на тази фаза, която се извършва в матрицата или стромата на хлоропластите, растението използва въглероден диоксид и се възползва от молекулите, генерирани през предишния етап (химическа енергия), за да синтезира вещества органични вещества чрез верига от изключително сложни химични реакции, известна като Цикъл Калвин-Бенсън. По време на този цикъл и чрез намесата на различни ензими, образувани преди това ATP и NADPH, глюкозата се синтезира от въглероден диоксид, който растението поема от атмосферата. Включването на въглероден диоксид в съединения органичното е известно като въглеродна фиксация.

Значението на фотосинтезата

Фотосинтезата освобождава кислород в атмосферата и във водата.

Фотосинтезата е жизненоважен и централен процес в биосферата по множество причини. Първото и най-очевидно е, че той произвежда кислород (O2), важен газ за дишането както във вода, така и във вода. въздух. Без растения повечето живи същества (включително човешко същество) те просто не можеха да оцелеят.

От друга страна, поглъщайки го от околната среда, растенията фиксират въглеродния диоксид (CO2), превръщайки го в органична материя. Този газ, който издишваме, когато дишаме, е потенциално токсичен, ако не се поддържа в определени граници.

Тъй като растенията използват въглероден диоксид, за да си направят своя собствена храна, намаляването на растителния живот на планетата влияе върху увеличаването на този газ в атмосферата, където той функционира като агент на глобално затопляне. Например, CO2 действа като газ на парников ефект, предотвратявайки излишъка топлина което достига до Земята излъчва от атмосферата. Смята се, че всяка година фотосинтезиращите организми фиксират като органични вещества около 100 000 милиона тона въглерод.