Рослини та водорості виконують роль харчового банку у світі завдяки своїм дивовижним фотосинтетичним силам. В процесі фотосинтезу сонячне світло збирається живими організмами і використовується для виробництва глюкози та інших енергетично багатих сполук на основі вуглецю.
Вчені вважають три стадії цього процесу інтригуючими, і це Центр біоенергетики та фотосинтезу в Університеті штату Арізона навіть аргументує важливість фотосинтезу щодо інших біологічних процесів.
TL; DR (занадто довгий; Не читав)
Процес енергообміну при фотосинтезі виражається як 6Н2O + 6CO2 + світлова енергія → С6H12О6 (глюкоза: простий цукор) + 6O2 (кисень).
Що таке фотосинтез?
Фотосинтез є складним процесом, який можна розділити на дві або більше стадій, такі світлозалежні та незалежні від світла реакції. Триступенева модель фотосинтезу починається з поглинання сонячного світла і закінчується виробленням глюкози.
Рослини, водорості та певні бактерії класифікуються як автотрофи, тобто вони здатні задовольнити свої харчові потреби за допомогою фотосинтезу. Автотрофи знаходяться внизу
харчовий ланцюг оскільки вони виробляють їжу для всіх інших живих організмів. Наприклад, рослини поїдають пасоляки, які з часом можуть стати джерелом їжі для хижаків та розкладачів.Їжа - не єдиний внесок фотосинтезу. Зберігається енергія в горючі корисні копалини а деревина використовується для опалення будинків, підприємств та виробництв. Вчені вивчають етапи фотосинтезу, щоб дізнатися більше про те, як автотрофи використовують сонячну енергію та вуглекислий газ для отримання органічних сполук. Результати досліджень можуть призвести до нових методів виробництва рослинництва та збільшення врожайності.
Процес фотосинтезу: Етап 1: Збір променевої енергії
Коли сонячний промінь потрапляє на зелену, листяну рослину, процес фотосинтезу запускається.
Перший крок фотосинтезу відбувається в хлоропласти рослинних клітин. Легкі фотони поглинаються пігментом, званим хлорофілом, якого багато в тилакоїдній мембрані кожного хлоропласту. Хлорофіл здається оку зеленим, оскільки він не поглинає зелені хвилі в спектрі світла. Натомість він відображає їх, тож такий колір ви бачите.
Рослини приймають вуглекислий газ через їх продихи (мікроскопічні отвори в тканині) для використання у фотосинтезі. Рослини трансформують і поповнюють кисень у повітрі та океані.
Етап 2: Перетворення променистої енергії
Після поглинання променистої енергії сонячного світла рослина перетворює енергію світла на корисну форму хімічної енергії, що палить клітини рослини.
В світлозалежні реакції відбувається на другій стадії процесу фотосинтезу, електрони збуджуються і відщеплюються від молекул води, залишаючи кисень побічним продуктом. Потім водневі електрони молекули води рухаються до реакційного центру в молекулі хлорофілу.
В реакційному центрі електрон проходить уздовж транспортного ланцюга, йому допомагає фермент АТФ-синтаза. Енергія втрачається, коли збуджений електрон опускається до нижчих рівнів енергії. Енергія від електронів передається в аденозинтрифосфат (АТФ) і відновлений нікотинамід-аденин-динуклеотид-фосфат (НАДФН), який зазвичай називають "енергетичною валютою" клітин.
Етап 3: Зберігання променистої енергії
Останній етап процесу фотосинтезу відомий як цикл Кальвіна-Бенсона, коли рослина використовує атмосферний вуглекислий газ та воду з ґрунту для перетворення АТФ та НАДФН. Хімічні реакції, що складають цикл Кальвіна-Бенсона, відбуваються в стромі хлоропласту.
Ця стадія процесу фотосинтезу є світлонезалежне і може трапитися навіть вночі.
АТФ та НАДФН мають короткий термін придатності, тому рослина повинна їх переробляти та зберігати. Енергія молекул АТФ і НАДФН дозволяє клітині використовувати або «фіксувати» атмосферний вуглекислий газ, що призводить до утворення цукру, жирних кислот та гліцерину на третій стадії фотосинтезу. Енергія, яка не потрібна рослині відразу, зберігається для подальшого використання.