Фотосинтез представляет собой биологический процесс, с помощью которого растения превращают световую энергию в сахар, который служит топливом для растительных клеток. Состоит из двух стадий, одна стадия превращает световую энергию в сахар, а затем клеточное дыхание превращает сахар в аденозинтрифосфат, известный как АТФ, топливо для всей клеточной жизни. Преобразование неиспользуемого солнечного света делает растения зелеными.
Хотя механизмы фотосинтеза сложны, общая реакция происходит следующим образом: углекислый газ + солнечный свет + вода> глюкоза (сахар) + молекулярный кислород. Фотосинтез проходит в несколько этапов, которые происходят на двух этапах: светлая фаза и темная фаза.
Этап первый: легкие реакции
В светозависимом процессе, который происходит в грану, многослойная мембранная структура внутри хлоропластов, прямая энергия света помогает растению производить молекулы, которые несут энергию для использования в темной фазе фотосинтез. Растение использует световую энергию для выработки кофермента никотинамидадениндинуклеотидфосфата или НАДФН и АТФ, молекул, переносящих энергию. Химические связи в этих соединениях хранят энергию и используются во время темной фазы.
Этап второй: темные реакции
Темная фаза, которая имеет место в строме и в темноте, когда присутствуют молекулы, несущие энергию, также известна как цикл Кальвина или C3 цикл. Темная фаза использует АТФ и НАДФН, образующиеся в светлой фазе, для образования ковалентных связей C-C углеводов из диоксид углерода и вода, с химическим бифосфатом рибулозы или RuBP, химическим веществом 5-C, улавливающим углерод диоксид. В цикл вступают шесть молекул углекислого газа, который, в свою очередь, производит одну молекулу глюкозы или сахара.
Как работает фотосинтез
Ключевым компонентом, который управляет фотосинтезом, является молекула хлорофилла. Хлорофилл - это большая молекула со специальной структурой, которая позволяет ему захватывать световую энергию и преобразовывать ее в электроны высокой энергии, которые используются во время реакций двух фаз, чтобы в конечном итоге произвести сахар или глюкоза.
У фотосинтезирующих бактерий реакция происходит в клеточной мембране и внутри клетки, но вне ядра. У растений и фотосинтезирующих простейших - простейшие - одноклеточные организмы, принадлежащие к эукариотам. области, той же области жизни, которая включает в себя растения, животных и грибы - фотосинтез происходит внутри хлоропласты. Хлоропласты представляют собой тип органелл или мембраносвязанных компартментов, адаптированных для определенных функций, таких как создание энергии для растений.
Хлоропласты - история эволюции
Хотя сегодня хлоропласты существуют в других клетках, таких как клетки растений, у них есть собственная ДНК и гены. Анализ последовательности этих генов показал, что хлоропласты произошли от независимо живущих фотосинтезирующих организмов, связанных с группой бактерий, называемых цианобактериями.
Аналогичный процесс произошел, когда были предки митохондрий, органелл внутри клеток, где происходит окислительное дыхание, химическая противоположность фотосинтезу. Согласно теории эндосимбиоза, теории, получившей развитие недавно благодаря новому исследованию, опубликованному в журнале Nature, оба хлоропласта и митохондрии когда-то жили как независимые бактерии, но были поглощены предками эукариот, что в конечном итоге привело к появлению растений и животные.