Фотосинтез - это процесс преобразования солнечного света в химическую энергию путем хранения ее в связях глюкозы или сахара. Этот процесс происходит в растениях, бактериях и некоторых простейших или водорослях для производства сахара в пищу. Хлорофилл, присутствующий в листьях фотосинтезирующих растений, улавливает энергию солнечного света и превращает ее в углеводы. Фотосинтез использует углекислый газ (CO2) и воду в качестве сырья для производства сахара и выделения кислорода в качестве побочного продукта.
Биологическая структура
Фотосинтез происходит в основном в листьях и стеблях. Типичный лист включает верхний и нижний эпидермис, сосудистые пучки, мезофилл и устьица или поры растений. Верхний и нижний эпидермис служат защитой для листа. Устьица - это поры в нижней части эпидермиса, через которые проходит СО2 и воздух. Сосудистые пучки перемещают воду, минералы и питательные вещества по растению. Мезофилл содержит хлоропласт в своей тилакоидной мембране. Это место, где происходит фотосинтез.
Возникновение химической реакции
Общая химическая реакция при фотосинтезе может быть записана как «6H2O + 6CO2> C6H12O6 + 6O2». Процесс происходит в два этапа. Первая стадия - это реакция света, используемая для образования молекул высокой энергии. Энергия, собранная в световой реакции, хранится в клетках в форме химического вещества, называемого АТФ или аденозинтрифосфата. Второй этап фотосинтеза называется реакцией цикла Кальвина.
Реакция цикла Кальвина
В этой части реакции химическая энергия, запасенная в АТФ, используется для производства сахара из CO2 посредством ферментативных или ферментативных реакций. Первоначально CO2 реагирует с пятиуглеродным соединением, называемым рибулозобисфосфатом (RuBP), катализируемым фермент карбоксилаза оксигеназа для производства стабильного трехуглеродного соединения, называемого фосфоглицератом (PGA). Энергия, захваченная АТФ, превращает PGA в глицеральдегид-3-фосфат (G3P), который превращается в другие органические соединения.
Факторы, ограничивающие фотосинтез
Фотосинтез во многом определяется такими факторами, как интенсивность света, питательные вещества почвы, доступность воды, температура и концентрация углекислого газа в атмосфере. Понижение уровня воды снижает влажность почвы и закрывает устьица. Это ограничивает диффузию углекислого газа и влияет на фотосинтез.