Back to the topics list

фотосинтез

Усім живим істотам для життя потрібна енергія. Вони беруть цю енергію з їжі. Але чи бачили ви коли-небудь рослини, які їдять їжу? Тоді як вони отримують енергію? Рослини отримують енергію за допомогою процесу фотосинтезу, який дозволяє їм виробляти їжу. Читайте далі, щоб дізнатися більше про цю цікаву тему.

Мета навчання

На цьому уроці ми дізнаємося про таке

1. Визначення фотосинтезу
2. Хімічні реакції, що відбуваються під час фотосинтезу
3. Етапи процесу фотосинтезу, які дозволяють фототрофам виробляти їжу
4. Два основних етапи фотосинтезу - світлова реакція і темнова реакція
5. Чотири різних типи пігментів беруть участь у фотосинтезі

Фотосинтез — це процес, за допомогою якого фототрофи перетворюють світлову енергію в хімічну енергію, яка використовується для живлення клітинної діяльності. Він поглинає хлоропласти через такі пігменти, як хлорофіл а, хлорофіл b, каротин і ксантофіл.

Усі зелені рослини та деякі інші автотрофні організми покладаються на фотосинтез, щоб використовувати вуглекислий газ, воду та сонячне світло для синтезу поживних речовин. Кисень є побічним продуктом фотосинтезу.

Як і зелені рослини, деякі інші організми також здійснюють фотосинтез. До них відносяться прокаріоти, такі як пурпурні бактерії, ціанобактерії та зелені сірчані бактерії.

Реакцію фотосинтезу можна відобразити так:

Вуглекислий газ + Вода ========= Глюкоза + Кисень

(Сонячне світло)

Значення фотосинтезу

Фотосинтез необхідний для існування всього живого на Землі. Він відіграє важливу роль у харчовому ланцюгу. Таким чином, це дозволяє рослинам створювати їжу, роблячи їх основними виробниками.

Фотосинтез також виділяє кисень в атмосферу. Кисень необхідний більшості організмів для виживання.

Місце фотосинтезу

Фотосинтез відбувається в хлоропластах рослин і синьо-зелених водоростей. Усі зелені частини рослини, включаючи зелене стебло, зелене листя та чашолистки, містять хлоропласти.

Хлоропласти присутні тільки в клітинах рослин і розташовані в клітинах мезофілу листя.

Рівняння фотосинтезу

Під час фотосинтезу вуглекислий газ і вода реагують з утворенням двох продуктів, а саме кисню та глюкози. Це ендотермічна реакція.

6CO ₂ + 6H ₂ O = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

На відміну від рослин, не всі бактерії виробляють кисень як побічний продукт фотосинтезу. Бактерії, які не виробляють кисень як побічний продукт фотосинтезу, називаються аноксигенними фотосинтезуючими бактеріями. Бактерії, які виробляють кисень як побічний продукт фотосинтезу, називаються кисневими фотосинтезуючими бактеріями.

Фотосинтетичні пігменти

У листі присутні чотири типи пігментів:

1. Хлорофіл а
2. Хлорофіл b
3. Ксантофіли
4. Каротиноїди

Етапи процесу

На клітинному рівні процес фотосинтезу відбувається в клітинних органелах, які називаються хлоропластами. Ці органели містять пігмент зеленого кольору під назвою хлорофіл, який відповідає за характерне зелене забарвлення листя.

За будовою лист складається з черешка, епідермісу та пластинки. Ламіна використовується для поглинання сонячного світла та вуглекислого газу під час фотосинтезу.

• У процесі фотосинтезу через продихи надходить вуглекислий газ, вода поглинається кореневими волосками з ґрунту і по судинах ксилеми переноситься до листя. Хлорофіл поглинає світлову енергію від сонця, щоб розщепити молекули води на водень і кисень.
• Водень із молекул води та вуглекислий газ, що поглинається з повітря, використовується для виробництва глюкози. Крім того, кисень виділяється в атмосферу через листя як відходи.
• Глюкоза є джерелом їжі для рослин, яка забезпечує енергію для росту та розвитку, тоді як решта зберігається в коренях, листі та плодах для подальшого використання.
• Пігменти є іншими основними клітинними компонентами фотосинтезу. Це молекули, які надають колір, вони поглинають світло певної довжини хвилі та відбивають непоглинене світло. Усі зелені рослини в основному містять хлорофіл а, хлорофіл b і каротиноїди, які присутні в тилакоїдах хлоропластів. Він в основному використовується для захоплення світлової енергії. Хлорофіл-а є основним пігментом.

Два етапи фотосинтезу

Процес фотосинтезу відбувається в два етапи:

• Світлозалежна реакція або світлова реакція
• Світлова незалежна реакція або темнова реакція

Світлова реакція фотосинтезу або світлозалежна реакція

• Фотосинтез починається зі світлової реакції. Проводиться тільки вдень при наявності сонячних променів. У рослин світлова реакція відбувається в тилакоїдних мембранах хлоропластів.
• Усередині тилакоїдних мембран є мішкоподібні структури під назвою Grana, які збирають світло.
• Світлова енергія перетворюється на АТФ і НАДФН, які використовуються на другій фазі фотосинтезу. Використовується вода і виробляється кисень.

Хімічне рівняння світлової реакції фотосинтезу можна звести до:

2H ₂ O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = O ₂ + 2NADPH + 3ATP

Темнова реакція фотосинтезу або світлонезалежна реакція

• Це також називається реакцією фіксації вуглецю.
• Це незалежний від світла процес, у якому молекули цукру утворюються з води та молекул вуглекислого газу.
• Темнова реакція відбувається в стромі хлоропласта, де вони використовують продукти світлової реакції НАДФН і АТФ.
• Рослини вловлюють вуглекислий газ з атмосфери через продихи і переходять до циклу Кальвіна.
• У циклі Кальвіна АТФ і НАДФН, що утворюються під час світлової реакції, керують реакцією та перетворюють шість молекул вуглекислого газу в одну молекулу цукру або глюкози.

Хімічне рівняння темнової реакції таке

3CO ₂ + 6NADPH + 5H ₂ O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi

(Де G3P є гліцеральдегід-3-фосфатом)