Разбиране на фотосинтезата: определение

Фотосинтезата е химичен процес, използван от растенията, чрез които те произвеждат химическа енергия от слънчевата светлинна енергия. Благодарение на тази енергия от слънцето, растенията превръщат почвената вода и въглеродния диоксид от въздуха в глюкоза, което е съществено хранително вещество, което им осигурява енергия и позволява производството на целулоза.

Фотосинтезата е най-важният химически процес на Земята, чрез който се синтезират органични вещества от слънчевата светлинна енергия.

В природата има организми, които се хранят с други живи същества и се наричат ​​хетеротрофи. Има и такива, които са способни да синтезират собствената си храна, без да използват органична материя от други живи същества. Тези организми се наричат ​​автотрофи. В тази категория можете да намерите зелени растения, които извършват процеса на фотосинтеза.

Всички растения, водорасли и цианобактерии, които извършват фотосинтеза, се считат за фотоавтотрофни организми.

Освен това, всички растения, водорасли и цианобактерии, които извършват фотосинтеза, се считат за фотоавтотрофни организми. Източник на енергия от тях е слънчевата светлина и основният източник на водород е водата, която произвежда като отпадъци, в повечето случаи жизненоважен кислород за живота на земята.

Видео фотосинтеза

Фотосинтезата, основната форма на хранене на царството на Plantae , се осъществява в хлоропластите, където се откриват специализирани протеини, наречени "центрове за фотосинтетични реакции", които абсорбират слънчевата светлина и съдържат пигмент, наречен хлорофил. Той се намесва в фотосинтетичния процес и придава на растенията характерния зелен цвят.

Енергията на светлината се използва за отделяне на електрони от някои вещества, участващи в процеса, като водород, взет от молекула вода (H2O) за използване в синтеза на глюкоза, оставяйки като отпадъци кислорода, който се изхвърля във формата газ. Преди превръщането му в глюкоза, водородът се използва за създаване на две междинни съединения, използвани за съхраняване на енергия като NADPH (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) и АТР (аденозин трифосфат).

Енергията, уловена от растенията за извършване на фотосинтеза около планетата, е еквивалентна на приблизително 130 Теравата (10 × 12 вата).

фотосинтеза

Уравнението на процеса на фотосинтеза е:

КАРБОНОВ ДИОКСИД + ВОДА + СНИМКИ → ГЛЮКОЗА + КИСЛОРОД

→ Резултати от които:

6СО2 + 6Н20 → C6H1206 + 6O2

Всяка година организмите, които извършват фотосинтеза, преобразуват 100 000 милиона тона въглерод в биомаса. От тук можем да наблюдаваме жизненоважния принос на растенията, да консумираме въглероден диоксид и удобно да доставяме кислород.

Производството на глюкоза, вид захар, е необходимо както за храненето, така и за дишането на растението, може да се използва за превръщане на нишестето, производството на целулоза, която укрепва и защитава клетъчната стена и се разлага по време на дишането.

Скоростта на фотосинтезата не винаги е една и съща, тъй като температурата, интензивността на светлината и концентрацията на въглероден диоксид могат да променят скоростта.

Етапи на фотосинтеза

Както всеки процес, фотосинтезата се състои от добре диференцирани етапи, които са основно две:

Светлинна фаза.

По време на фазата, зависеща от светлината, растението улавя слънчевата енергия чрез хлорофил в листата и произвежда молекула, наречена аденозин трифосфат или аденозин трифосфат (АТФ), която съхранява енергия.

За да направите това, всяка молекула от хлорофил абсорбира фотон светлина и по този начин губи електрон. Този електрон преминава към електронната транспортна верига, която произвежда NADPH и ATP. Молекулата на хлорофила възстановява изгубения електрон, когато една молекула вода, която се абсорбира от почвата, се разделя на процес, наречен фотолиза, който освобождава молекула кислород в атмосферата като отпадък от процеса.

Фотосинтезата се състои от два добре диференцирани етапа: светла фаза и тъмна фаза.

Тъмна фаза.

Енергията, която растението, получено по време на леката фаза, се използва за синтезиране на глюкоза от вода и въглероден диоксид, уловени от земната атмосфера. Нарича се тъмната фаза, защото за разлика от предишната, тя не се нуждае от слънчева светлина.

Ензимът RuBisCO улавя въглероден диоксид от атмосферата и в друг процес, наречен цикъл на Калвин, използва NADPH и АТР, създадени в леката фаза, и освобождава три въглеродни захари, които след това могат да се преобразуват в захароза или нишесте. Шест молекули въглероден диоксид се използват за генериране на молекула глюкоза.

Цикълът на Калвин, известен също като цикъл Калвин-Бенсън, се състои от три етапа:

Етап 1. Фиксиране на въглерода, рилулоз дифосфат се използва за образуване на PGA (3-фосфоглицеринова киселина).

Етап 2. PGA се редуцира до захар, като се използва NADPH и АТР на леката фаза.

Етап 3. Рилулозният дифосфат се регенерира.

Растенията превръщат слънчевата светлина в химическа енергия с ефективност 3-6%.

Части от растителната клетка, участващи в фотосинтезата.

Хлоропласти.

Тези органели са изключителни за растенията и водораслите. Основната функция на хлоропластите е да извършват фотосинтеза, тъй като те съдържат хлорофила и други ензими, необходими за осъществяване на процеса.

Хлорофилът абсорбира енергията на слънчевата светлина и го преобразува и съхранява в NADPH и АТР молекули, освобождаващи кислород от водата. След това те използват тези енергийно доставящи молекули, за да направят органични молекули от въглероден диоксид в процес, известен като цикъла на Калвин.

Типична растителна клетка съдържа между 10 и 100 хлоропласти.

Клетъчна мембрана

Тя позволява влизането и излизането на клетката от вода, газ и молекули.

Вакуола.

Растителните клетки съдържат голяма, централна вакуола, пълна с вода и покрита с мембрана, наречена тонопласт. Неговата функция е да контролира движението на молекули между цитозола и сока.

Клетъчна стена

Изработена е от целулоза, която предпазва съдържанието на клетката и й придава сила и твърдост. Освен това съдържа комуникационни канали със съседните клетки.

Цитоплазмата.

Той съдържа ензимите и протеините, от които клетката трябва да извърши фотосинтезата.

Клетъчно ядро

Това е сайт, който съдържа ДНК на ензимите и протеините, използвани по време на фотосинтезата.

Значението на фотосинтезата за живите същества

Фотосинтезата е най-важният химически процес на Земята и е абсолютно необходим за оцеляването на живите същества . Животните, включително хората, живеят, защото растенията съществуват и живеят благодарение на фотосинтезата.

Тъй като растенията могат да се подхранват от този процес, други организми получават от тях храна: корени, стъбла, кора, листа, цветя и плодове. От друга страна, процесът освобождава един от най-важните продукти за дишане: кислород.

В последно време присъствието на растения се преразглежда за способността му да намалява вредните газове, които промишлеността и автомобилите изпускат в атмосферата. Ето защо листните гори са вид "бели дробове" за Земята.

История на фотосинтезата.

Швейцарският Жан Сенебиер показа, че растенията консумират въглероден диоксид и освобождават кислород, ако получат слънчева светлина.

През седемнадесети век англичанинът Стивън Халис повдигна идеята, че растенията използват въздух в околната среда като източник на храна, но до осемнадесети век друг англичанин Джозеф Пристли открил, че зеленчуците произвеждали кислород по някакъв начин.

Около 1778 г. Ян Ингенхуз открил, че растенията отделят газ, който може да опиянява хората, но с наличието на слънчева светлина, която освобождава кислород, благотворно за здравето. Добавяйки, че фотосинтезата е направена само на листата.

През 1796 г. швейцарецът Jean Senebier показа, че растенията консумират въглероден диоксид и освобождават кислород, ако получат слънчева светлина. Скоро след това Николас Теодор де Сосюр показа, че освен това те изискват допълнителна вода за въглероден диоксид, като по този начин определят основната схема на фотосинтезата.

Оттук една разнообразна група учени е донесла нови открития за феномен, който все още има няколко въпроса за решаване.

Инфографична фотосинтеза

(Кликнете, за да разширите)