Последовательность этапов фотосинтеза

Фотосинтез, процесс, с помощью которого организм превращает световую энергию и углекислый газ в углеводы и кислород, происходит у всех зеленых растений, а также у некоторых грибов и одноклеточных организмов. Большинство этапов фотосинтеза происходит в пигментах, называемых хлорофиллом. Фотосинтез использует энергию солнца, а также углекислый газ и воду из окружающей среды растений для производства глюкозы.

Фотосинтез также производит кислород в качестве побочного продукта. Почти весь атмосферный кислород является результатом фотосинтеза, выполняемого фитопланктоном в океане. Фотосинтез состоит из двух основных стадий: светозависимых реакций фотосинтеза и светонезависимых реакций.

Хлоропласт - органелла, в которой фотосинтез происходит у всех растений. Считается, что на ранних этапах жизни хлоропласты существовали как самостоятельные образования. Затем они были поглощены более крупными клетками и стали тем, что мы знаем как органеллы. Это называется эндосимбиотической теорией.
Подробнее о структуре и функциях хлоропластов.

Шаги фотосинтеза можно описать следующим уравнением:

6 CO2 (углекислый газ) + 6 H2O (вода) + энергия = C6H12O6 (глюкоза) + 6 O2 (кислород).

Углерод из диоксида углерода соединяется с водородом и кислородом из воды с образованием глюкозы с кислородом и водой в качестве побочных продуктов. Процесс включает в себя несколько промежуточных стадий и требует для выполнения различных клеточных механизмов. Это также показывает общий порядок фотосинтеза.

Углекислый газ должен перемещаться из атмосферы в хлоропласты зеленых растений, где происходит фотосинтез. Углекислый газ и вода попадают в одноклеточные организмы и водные растения путем простой диффузии. У наземных растений есть специальные структуры, называемые устьицами, которые работают как крошечные клапаны, позволяя газам проникать в растение и выходить из него.

Вода перемещается из почвы в наземные растения через корни и переносится тканями сосудов. Свет улавливается в основном листьями растений, форма которых эволюционировала для улавливания солнечной энергии с максимальной эффективностью в различных условиях окружающей среды каждого вида.

Далее в порядке фотосинтеза идут светозависимые реакции. Во время светозависимых реакций фотосинтеза световая энергия преобразуется в химическую энергию. Свет способствует расщеплению молекул воды на водород, кислород и свободные электроны.

Свободные электроны используются для зарядки молекул энергоносителя, таких как аденозинтрифосфат, также называемый АТФ, и никотинамидадениндинуклеотидфосфат, также называемый НАДФ. Существует несколько молекулярных путей, с помощью которых световая энергия преобразуется в химическую энергию, включая циклическое фотофосфорилирование и нециклическое фотофосфорилирование.
Подробнее о светозависимых реакциях.

Далее в порядке фотосинтеза идут светонезависимые реакции. Во время этих реакций продукты легкой реакции используются для образования углеводов. Углекислый газ из атмосферы улавливается и связывается с водородным компонентом воды. молекулы расщепляются во время легкой реакции, и углевод образуется в процессе, называемом кальвином. Цикл. Эта часть фотосинтеза также известна как фиксация углерода, что является важным фактором поддержания постоянного уровня углекислого газа в атмосфере.

Глюкоза растворима в воде и растворяется во внутренних жидкостях растения. Глюкоза выводится из листьев и распределяется по остальным частям растения путем диффузии в простых растениях и через сосудистые ткани у более сложных растений. Затем глюкозу можно сразу использовать или хранить.

Растения сохраняют некоторое количество кислорода в своих тканях для дальнейшего использования при метаболизме накопленной глюкозы с помощью химического процесса, подобного дыханию животных. Поэтому растения должны фотосинтезировать больше, чем дышать. Избыточный кислород выделяется таким же образом, как и углекислый газ, путем простой диффузии или через устьица растения.