Фотосинтез, процес, за допомогою якого організм перетворює світлову енергію та вуглекислий газ у вуглеводи та кисень, відбувається у всіх зелених рослинах, а також у деяких грибах та одноклітинних організмах. Більшість етапів фотосинтезу відбувається в пігментах, які називаються хлорофілом. Фотосинтез використовує енергію сонця, а також вуглекислий газ і воду із середовища рослини для виробництва глюкози.
Фотосинтез також виробляє кисень як побічний продукт. Майже весь атмосферний кисень є результатом фотосинтезу, проведеного фітопланктоном в океані. Фотосинтез складається з двох основних стадій: світлозалежних реакцій фотосинтезу та світлозалежних реакцій.
Походження хлоропласту
Хлоропласт - це органела, де відбувається фотосинтез у всіх рослин. Вважається, що на ранніх стадіях життя хлоропласти існували як власна сутність. Потім вони були поглинені більшими клітинами і стали тим, що ми знаємо як органелу. Це називається ендосимбіотичною теорією.
Детальніше про будову та функції хлоропласту.
Узагальнені етапи фотосинтезу
Етапи фотосинтезу можна узагальнити за таким рівнянням:
6 CO2 (вуглекислий газ) + 6 H2O (вода) + Енергія = C6H12O6 (глюкоза) + 6 O2 (кисень).
Вуглець з вуглекислого газу поєднується з воднем і киснем із води, утворюючи глюкозу, з киснем і водою як побічними продуктами. Процес включає кілька проміжних етапів і вимагає різних клітинних механізмів. Це також показує загальний порядок фотосинтезу.
Придбання сировини
Вуглекислий газ повинен переміщатися з атмосфери в хлоропласти зелених рослин, де відбувається фотосинтез. Вуглекислий газ і вода потрапляють в одноклітинні організми та водні рослини простою дифузією. Наземні рослини мають спеціалізовані конструкції, що називаються продихами, які працюють як крихітні клапани для пропускання газів у рослину та з неї.
Вода переміщується з ґрунту в наземні рослини через коріння і транспортується судинними тканинами. Світло вловлюється головним чином листям рослин, форма яких еволюціонувала, щоб уловлювати сонячну енергію з максимальною ефективністю в окремому середовищі кожного виду.
Світлозалежні реакції фотосинтезу
Далі в порядку фотосинтезу йдуть світлозалежні реакції. Під час світлозалежних реакцій фотосинтезу світлова енергія перетворюється на хімічну. Світло сприяє розщепленню молекул води на водень, кисень та вільні електрони.
Вільні електрони використовуються для заряджання молекул-носіїв енергії, таких як аденозинтрифосфат, також званий АТФ, і нікотинамід-аденин-динуклеотид-фосфат, також званий НАДФ. Існує кілька молекулярних шляхів, за допомогою яких енергія світла перетворюється на хімічну, включаючи циклічне фотофосфорилювання та нециклічне фотофосфорилювання.
Докладніше про реакції, що залежать від світла.
Легка незалежна реакція
Далі в порядку фотосинтезу йдуть світлозалежні реакції. Під час цих реакцій продукти легкої реакції використовуються для утворення вуглеводів. Вуглекислий газ з атмосфери захоплюється і зв’язується з водневим компонентом води молекули розщеплюються під час світлової реакції, і вуглевод утворюється в процесі, який називається кальвіном Цикл. Ця частина фотосинтезу також відома як фіксація вуглецю, важливий фактор для підтримання рівномірного рівня вуглекислого газу в атмосфері.
Транспортування та зберігання глюкози
Глюкоза розчиняється у воді і розчиняється у внутрішніх рідинах рослини. Глюкоза переміщується з листя і розподіляється по решті рослини шляхом дифузії в простих рослинах і через судинні тканини у більш складних рослин. Потім глюкозу можна використовувати негайно або зберігати.
Рослини зберігають трохи кисню в своїх тканинах для подальшого використання при метаболізмі накопиченої глюкози хімічним процесом, подібним до дихання тварин. Тому рослини повинні фотосинтезувати більше, ніж вони дихають. Надлишок кисню виділяється так само, як надходить вуглекислий газ, простою дифузією або через продихи рослини.
