Фотосинтез – это сложнейший биохимический процесс, в ходе которого в растениях под действием световой энергии из неорганических веществ (углекислый газ, вода) синтезируются органические. Углекислый газ поглощается из воздуха надземными частями растений, вода доставляется из почвы.

Биологи давно ответили на вопрос – какой газ выделяется при фотосинтезе. Это кислород, который для большинства представителей животного мира необходим для дыхания.

 

 

 

Как происходит фотосинтез?

Фотосинтез

Для понимания процесса фотосинтеза необходимо хотя бы кратко ознакомиться со строением растительной клетки.

Процессы фотосинтеза протекают в особых органоидах растительных клеток –хлоропластах, в результате чего образуются органические вещества и выделяется свободный кислород.

Хлоропласт состоит из двух мембран: внешней и внутренней, обладающей избирательной проницаемостью. Внутренние мембраны формируют тилакоиды, в которых осуществляются этапы световой стадии фотосинтеза. Внутри хлоропластов располагается строма, в которой находятся ферменты, участвующих в синтезе сахаров.

Фотосинтез проходит при участии хлорофилла – пигмента, который окрашивает органы растений в зеленый цвет. За счет особой химической структуры хлорофилл способен под действием света, переходить в активное состояние.

Фазы фотосинтеза

Выделяют две фазы фотосинтеза: световую и темновую.

Световая (светозависимая) фаза

Световая фаза протекает в тилакоидах. Так называются мембранные структуры хлоропластов, в которых осуществляется перенос протонов, фотолиз воды, синтез глюкозы и АТФ.

  • I этап. Свет, падающий на растение, поглощается пигментом хлорофилла, что приводит к возбуждению молекулы и обеспечивает ее участие в дальнейших процессах синтеза.
  • II этап. Фотолиз воды – происходит расщепление молекулы Н20 на водород и кислород. Кислород не используется в реакциях фотосинтеза, он просто выделяется в атмосферу.
  • III этап. Электроны и ионы водорода участвуют в синтезе АТФ и НАДФН. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) служит энергетическим накопителем во многих биологических процессах, а НАДФН – молекула-носитель, донор электронов.

Именно во время световой фазы создаются энергетические комплексы (АТФ, НАДФН), которые требуются для темновой фазы фотосинтеза. Далее процессы фотосинтеза идут без участия света.

Темновая (светонезависимая) фаза

Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и в темноте, и на свету. Ферментативные процессы, протекающие в клетках в этой фазе, не нуждаются в световой энергии.

  • Углекислый газ поступает в растение из воздуха через устьица листовой пластины.
  • Для синтеза моносахаридов (глюкозы) из углекислого газа активно используется энергетические запасы (АТФ, НАДФН), произведенные в световой стадии фотосинтеза.
  • Помимо глюкозы при фотосинтезе продуцируются и другие органические соединения: аминокислоты, глицерин, жирные кислоты, нуклеотиды.

Значение фотосинтеза

Фотосинтез – важнейший биологический процесс на планете и значение его трудно переоценить.

  • В результате фотосинтеза растения производят органические вещества, которые служат пищей для всего живого на Земле.
  • За счет фотосинтеза на планете сформировалась воздушная атмосфера, пригодная для дыхания, а также поддерживается необходимый баланс между содержанием кислорода и углекислого газа.

Кислород, выделяемый растениями в процессе фотосинтеза, образует в верхних слоях атмосферы защитный озоновый экран, поглощающий губительную для жизни солнечную радиацию.