Фотосинтез - это процесс, при котором растения производят пищу, используя углекислый газ, воду и солнечный свет. Углекислый газ попадает в растение через небольшие поры в его листьях, называемые устьицами. Вода поступает к листьям через жилки в растении после поглощения корнями.
В процессе фотосинтеза энергия солнечного света используется для создания глюкозы из CO.2 и H2О. Эта глюкоза обеспечивает растения питанием. Поскольку многие высшие формы жизни зависят как от растений, чтобы питаться, так и от кислорода, чтобы дышать, этот процесс жизненно важен для человека. выживание экосистем.
Примечание: Фотосинтез также происходит у водорослей и некоторых видов бактерий. В центре внимания этого поста фотосинтез у растений.
Расположение фотосинтеза
Фотосинтез происходит в хлоропластах листьев и зеленых стеблей растений. Один лист состоит из десятков тысяч ячеек, каждая из которых имеет От 40 до 50 хлоропластов.
Каждый хлоропласт разделен на множество дискообразных отсеков, называемых тилакоидами, которые расположены вертикально, как стопка блинов. Каждый стек называется granum (множественное число - grana), который взвешен в жидкости, называемой стромой. В
светозависимые реакции происходят в гране; светонезависимые реакции происходят в строме хлоропластов.Две стадии фотосинтеза
Хотя весь процесс может занять меньше минуты, процесс фотосинтеза на самом деле довольно сложен.
Есть два этапа фотосинтеза: легкие реакции (фото часть) и темные реакции которые также известны как Цикл Кальвина (часть синтеза), и каждая из фаз фотосинтеза состоит из нескольких этапов.
Легко зависимые реакции
Первый шаг фотосинтеза использует Световая энергия для создания молекул энергоносителя, которые будут использоваться во втором процессе. Эти реакции, известные как световые, напрямую используют энергию солнца. Сотни молекул пигмента содержатся в фотоцентрах в тилакоидная мембрана и действуют как антенны для поглощения света и передачи энергии молекуле хлорофилла.
Эти фотосинтетические пигменты позволяют растениям поглощать солнечный свет, необходимый для запуска процесса. Свет возбуждает электроны, вызывая более высокое энергетическое состояние. Это приводит к преобразованию энергии солнца в химическую энергию, которая обеспечивает корм для растения.
Молекулы хлорофилла в растениях образуют реакционный центр, который передает высокоэнергетические электроны акцепторным молекулам, которые затем переносятся через ряд мембранных переносчиков. Эти электроны высокой энергии проходят между молекулами и приводят к разделению молекул воды на кислород, ионы водорода и электроны.
На этом первом этапе серия реакций приводит к преобразованию солнечной энергии в химическую энергию, причем двумя отдельными фотосистемы, электроны последовательно переносятся с образованием аденозинтрифосфата (АТФ) и никотин-адениндинуклеотида фосфат (НАДФ+).
Некоторые из электронов высоких энергий затем продолжают восстанавливать НАДФ.+ в НАДФН. Произведенный кислород диффундирует из хлоропласта и уходит в атмосферу через поры в листе. АТФ и НАДФН, произведенные на этом первом этапе, используются на следующем этапе, где создается глюкоза.
Легкие независимые реакции
Второй процесс фотосинтеза приводит к биосинтезу углеводов из CO.2. В этой светонезависимой (ранее известной как темная) фазе НАДФН, созданный на первом этапе, обеспечивает водород, который будет образовывать глюкозу в то время как АТФ, образующийся в светозависимых реакциях, обеспечивает энергию, необходимую для его синтеза.
Эта фаза, также известная как цикл Кальвина, проходит в строме и приводит к выработке сахароза, которые затем будут использоваться в качестве источника пищи и энергии для растений. Эта фаза, названная в честь Мелвина Кальвина, использует АТФ и НАДФН, которые были созданы на первой фазе, наряду с ферментом рибулозобисфосфаткарбоксилазой, обнаруженным в хлоропласте.
Здесь рибулоза служит катализатором, «фиксируя» молекулы углерода, которые затем превращаются в углеводы, которые служат источником энергии для растений.