• Kas yra fotosintezė?
• Fotosintezės rūšys
• Fotosintezės ypatybės
• Fotosintezės lygtis
• Fotosintezės fazės
• Fotosintezės svarba

Mes paaiškiname, kas yra fotosintezė, jos charakteristikos, lygtis ir fazės. Taip pat kodėl tai svarbu pasaulio ekosistemoms.

Fotosintezė yra pagrindinis augalų ir kitų autotrofinių būtybių mitybos mechanizmas.

Kas yra fotosintezė?

Fotosintezė yra biocheminis procesas, kurio metu augalai, dumbliai ir bakterijos fotosintezės konverteris neorganinė medžiaga (anglies dioksidas ir vanduo). organinė medžiaga (cukrus), pasinaudojant Energija ateinantys iš saulės šviesa. Tai yra pagrindinis mechanizmas mityba iš visų autotrofiniai organizmai kurių sudėtyje yra chlorofilo, kuris yra pagrindinis pigmentas fotosintezės procesui.

Fotosintezė yra vienas iš svarbiausių biocheminių mechanizmų planetoje, nes ji apima organinių maistinių medžiagų, kaupiančių šviesos energija iš Saulė skirtinguose molekules naudingi (angliavandeniai). Tiesą sakant, šio proceso pavadinimas kilęs iš graikų balsų Nuotrauka, "šviesa ir sintezė, „Sudėtis“.

Po fotosintezės susintetintos organinės molekulės gali būti naudojamos kaip šaltinis cheminė energija palaikyti gyvybinius procesus, tokius kaip ląstelių kvėpavimas ir kitos reakcijos, kurios yra jo dalis medžiagų apykaitą iš gyvi sutvėrimai.

Fotosintezei atlikti reikalingas chlorofilas – saulės šviesai jautrus pigmentas, suteikiantis augalams ir dumbliams būdingą žalią spalvą. Šis pigmentas randamas chloroplastuose, įvairių dydžių ląstelių organelėse, kurios būdingos daržovių ląstelės, ypač lapų ląstelės (lapų). Chloroplastuose yra rinkinys baltymas Y fermentai kurios leidžia plėtoti sudėtingas reakcijas, kurios yra fotosintezės proceso dalis.

Fotosintezės procesas yra būtinas ekosistema ir už gyvenimą kaip mes juos žinome, nes tai leidžia kurti ir cirkuliuoti organines medžiagas bei fiksuoti neorganines medžiagas. Be to, vykstant deguonies fotosintezei, susidaro deguonis, kurio daugumai gyvų būtybių reikia jų gamybai. kvėpavimas.

Fotosintezės rūšys

Atsižvelgiant į medžiagas, kurias organizmas naudoja reakcijai, galima išskirti du fotosintezės tipus:

• Deguonies fotosintezė. Jam būdingas naudojimas Vanduo (H2O) sumažinimui anglies dioksidas (CO2). Šio tipo fotosintezėje ne tik gaminamas organizmui naudingas cukrus, bet ir kaip reakcijos produktas gaunamas deguonis (O2). Augalai, dumbliai ir cianobakterijos vykdo deguonies fotosintezę.
• Anoksigeninė fotosintezė. Kūnas nenaudoja vandens anglies dioksidui (CO2) mažinti, o saulės šviesą naudoja vandenilio sulfido (H2S) arba vandenilio dujų (H2) molekulėms skaidyti. Šio tipo fotosintezė negamina deguonies (O2), o išskiria sierą kaip reakcijos produktą. Anoksigeninę fotosintezę vykdo vadinamosios žaliosios ir purpurinės sieros bakterijos, kuriose yra fotosintetinių pigmentų, sugrupuotų pagal bakteriochlorofilų pavadinimus, kurie skiriasi nuo augalų chlorofilo.

Fotosintezės ypatybės

Augaluose ir dumbliuose fotosintezė vyksta organelėse, vadinamose chloroplastais.

Apskritai fotosintezei būdingi šie požymiai:

• Tai biocheminis saulės šviesos panaudojimo organinių junginių gavimo procesas, ty maistinių medžiagų sintezė iš neorganinių elementų, tokių kaip vanduo (H2O) ir anglies dioksidas (CO2).
• Jį gali atlikti įvairūs autotrofiniai organizmai, jei tik jie turi fotosintetinių pigmentų (svarbiausias – chlorofilas). Tai augalų (tiek sausumos, tiek vandens), dumblių, fitoplanktonas, fotosintetinės bakterijos. Keletas gyvūnai geba fotosintezuoti, įskaitant jūros šliužus Elysia chlorotica ir dėmėtoji salamandra Ambystoma maculatum (pastarasis tai daro dėka simbiozė su jūros dumbliais).
• Augaluose ir dumbliuose fotosintezė vyksta specializuotose organelėse, vadinamose chloroplastais, kuriuose randamas chlorofilas. Fotosintetinės bakterijos taip pat turi chlorofilo (ar kitų analogiškų pigmentų), tačiau neturi chloroplastų.
• Yra dviejų tipų fotosintezė, priklausomai nuo medžiagos, naudojamos anglies dioksido (CO2) fiksavimui. Deguonies fotosintezei naudojamas vanduo (H2O) ir gaminamas deguonis (O2), kuris patenka į aplinką. Anoksigeninei fotosintezei naudojamas vandenilio sulfidas (H2S) arba vandenilio dujos (H2), ir negamina deguonies, o išskiria sierą.
• Nuo senovės Graikijos saulės šviesos ir augalų ryšys jau buvo postuluojamas. Tačiau fotosintezės tyrimo ir supratimo pažanga tapo svarbesnė dėl nuoseklaus XVIII, XIX ir XX amžių mokslininkų indėlio. Pavyzdžiui, pirmasis, pademonstravęs deguonies susidarymą augaluose, buvo anglų dvasininkas Josephas Priestley (1732-1804), o pirmasis, suformulavęs pagrindinę fotosintezės lygtį, buvo vokiečių botanikas Ferdinandas Sachsas (1832-1897). Vėliau, biocheminis Amerikietis Melvinas Calvinas (1911-1997) padarė dar vieną didžiulį indėlį, paaiškindamas Kalvino ciklą (vieną iš fotosintezės fazių), už kurį jam buvo suteikta Nobelio premija. Chemija 1961 metais.

Fotosintezės lygtis

Bendra deguonies fotosintezės lygtis yra tokia:

Teisingas būdas suformuluoti šią lygtį chemiškai, tai yra, subalansuotą šios reakcijos lygtį, yra toks:

Fotosintezės fazės

Fotocheminė fotosintezės stadija vyksta esant saulės šviesai.

Fotosintezė kaip cheminis procesas vyksta dviem skirtingais etapais: šviesiąja (arba šviesiąja) ir tamsiąja stadija, taip vadinama, nes tik pirmoji yra tiesiogiai susijusi su saulės šviesa (o tai nereiškia, kad antroji būtinai vyksta tamsoje). ).

• Šviesos arba fotocheminė stadija. Šios fazės metu augalo viduje vyksta nuo šviesos priklausomos reakcijos, tai yra, augalas užfiksuoja saulės energija chlorofilo pagalba ir naudoja jį ATP ir NADPH gamybai. Viskas prasideda, kai chlorofilo molekulė liečiasi su saulės spinduliuote ir elektronų jo išoriniai apvalkalai yra sužadinami, o tai sukuria elektronų transportavimo grandinę (panašią į elektros), kuris naudojamas sintezei ATP (adenozino trifosfatas) ir NADPH (nikotino adenino dinukleotido fosfatas). Vandens molekulės skilimas procese, vadinamame „fotolize“, leidžia chlorofilo molekulei susigrąžinti elektroną, kurį prarado sužadinant (šviesajai fazei atlikti reikalingas kelių chlorofilo molekulių sužadinimas). Dėl dviejų vandens molekulių fotolizės susidaro deguonies molekulė, kuri patenka į atmosfera kaip šios fotosintezės fazės šalutinis produktas.
• Tamsi arba sintetinė stadija. Šios fazės metu, kuri vyksta chloroplastų matricoje arba stromoje, augalas naudoja anglies dioksidą ir naudoja molekules, susidarančias per ankstesnį etapą (cheminę energiją), kad galėtų susintetinti. medžiagų organinės medžiagos per labai sudėtingų cheminių reakcijų grandinę, žinomą kaip Calvin-Benson ciklas. Šio ciklo metu, įsikišus skirtingiems fermentams, anksčiau susidariusiems ATP ir NADPH, gliukozė sintetinama iš anglies dioksido, kurį augalas pasiima iš atmosferos. Anglies dioksido įtraukimas į junginiai organinis yra žinomas kaip anglies fiksavimas.

Fotosintezės svarba

Fotosintezė išskiria deguonį į atmosferą ir vandenį.

Fotosintezė yra gyvybiškai svarbus ir pagrindinis procesas biosferoje dėl kelių priežasčių. Pirmas ir akivaizdžiausias yra tai, kad jis gamina deguonį (O2), būtinas kvėpavimui tiek vandenyje, tiek vandenyje. oro. Be augalų dauguma gyvų dalykų (įskaitant zmogus) jie tiesiog negalėjo išgyventi.

Kita vertus, augalai, absorbuodami jį iš supančios aplinkos, fiksuoja anglies dioksidą (CO2), paversdami jį organine medžiaga. Šios dujos, kurias iškvepiame kvėpuodami, gali būti toksiškos, jei jos nelaikomos tam tikrose ribose.

Kadangi augalai naudoja anglies dioksidą savo gamybai maistas, augalų gyvybės mažėjimas planetoje turi įtakos šių dujų padidėjimui atmosferoje, kur jos veikia kaip globalinis atšilimas. Pavyzdžiui, CO2 veikia kaip dujos šiltnamio efektas, užkertant kelią pertekliui karštis kad pasiekia Žemė spinduliuoja iš atmosferos. Apskaičiuota, kad kiekvienais metais fotosintetiniai organizmai kaip organines medžiagas suriša apie 100 000 milijonų tonų anglies.