Понимание фотосинтеза: определение

Фотосинтез - это химический процесс, используемый растениями, посредством которого они производят химическую энергию из энергии солнечного света. Благодаря этой солнечной энергии растения преобразуют почвенную воду и углекислый газ из воздуха в глюкозу, которая является важным питательным веществом, которое обеспечивает их энергией и позволяет производить целлюлозу.

Фотосинтез является наиболее важным химическим процессом на Земле, посредством которого органические вещества синтезируются из солнечного света.

В природе существуют организмы, которые питаются другими живыми существами и называются гетеротрофами. Есть также некоторые, способные синтезировать свою еду, не используя органические вещества от других живых существ. Эти организмы называются автотрофами. В пределах этой категории вы можете найти зеленые растения, которые осуществляют процесс фотосинтеза.

Все растения, водоросли и цианобактерии, которые осуществляют фотосинтез, считаются фотоавтотрофными организмами.

Кроме того, все растения, водоросли и цианобактерии, которые осуществляют фотосинтез, считаются фотоавтотрофными организмами. Источником энергии для них является солнечный свет, а основным источником водорода является вода, производящая в виде отходов, в большинстве случаев жизненно важный кислород для жизни на земле.

Видео фотосинтез

Фотосинтез, основная форма питания королевства Plantae , происходит в хлоропластах, где обнаруживаются специализированные белки, называемые «центрами фотосинтетических реакций», которые поглощают солнечный свет и содержат пигмент, называемый хлорофиллом. Он вмешивается в процесс фотосинтеза и дает растениям характерный зеленый цвет.

Энергия света используется для отделения электронов от некоторых веществ, участвующих в процессе, таких как водород, взятый из молекулы воды (H2O) для использования в синтезе глюкозы, оставляя в качестве отходов кислород, который выбрасывается в виде газа. Перед превращением его в глюкозу водород используется для создания двух промежуточных соединений, используемых для накопления энергии, таких как NADPH (никотинамид-адениндинуклеотид-фосфат) и АТФ (аденозинтрифосфат).

Энергия, полученная растениями для проведения фотосинтеза вокруг планеты, эквивалентна приблизительно 130 тераватт (10 × 12 Вт).

фотосинтез

Уравнение процесса фотосинтеза:

ДИОКСИД УГЛЕРОДА + ВОДА + ФОТОНЫ → ГЛЮКОЗА + КИСЛОРОД

→ Что приводит к:

6CO2 + 6H2O → C6H1206 + 6O2

Каждый год организмы, которые выполняют фотосинтез, превращают 100 000 миллионов тонн углерода в биомассу. Отсюда мы можем наблюдать жизненный вклад растений, потреблять углекислый газ и удобно доставлять кислород.

Производство глюкозы, типа сахара, необходимо как для питания, так и для дыхания растения, может использоваться для превращения крахмала, производства целлюлозы, которая укрепляет и защищает клеточную стенку, и разлагается во время дыхания.

Скорость фотосинтеза не всегда одинакова, так как температура, интенсивность света и концентрация углекислого газа могут изменять скорость.

Этапы фотосинтеза

Как и любой процесс, фотосинтез состоит из хорошо дифференцированных стадий, которые в основном состоят из двух:

Светящаяся фаза.

Во время светозависимой стадии растение захватывает солнечную энергию посредством хлорофилла в клетках листьев и вырабатывает молекулу, называемую аденозинтрифосфат или аденозинтрифосфат (АТФ), которая накапливает энергию.

Для этого каждая молекула хлорофилла поглощает фотон света и при этом теряет электрон. Этот электрон переходит в цепь переноса электронов, которая производит НАДФН и АТФ. Молекула хлорофилла восстанавливает потерянный электрон, когда молекула воды, которая поглощается из почвы, разделяется на процесс, называемый фотолизом, который выпускает молекулу кислорода в атмосферу как отходы процесса.

Фотосинтез состоит из двух хорошо дифференцированных стадий: светлой фазы и темной фазы.

Темная фаза.

Энергия, которую растение получает во время легкой фазы, используется для синтеза глюкозы из воды и углекислого газа, захваченного из атмосферы Земли. Это называется темной фазой, потому что, в отличие от предыдущей, ей не нужен солнечный свет.

Фермент RuBisCO улавливает углекислый газ из атмосферы и в другом процессе, называемом циклом Кальвина, использует НАДФН и АТФ, образующиеся в легкой фазе, и выделяет трехуглеродные сахара, которые затем могут превращаться в сахарозу или крахмал. Шесть молекул углекислого газа используются для создания молекулы глюкозы.

Цикл Кальвина, также известный как цикл Кальвина-Бенсона, состоит из трех этапов:

Стадия 1. Углеродная фиксация, дифосфат рибулозы используется для образования PGA (3-фосфоглицериновой кислоты).

Стадия 2. PGA восстанавливается до сахара с использованием NADPH и ATP легкой фазы.

Стадия 3. Рибулозо-дифосфат регенерируется.

Растения преобразуют солнечный свет в химическую энергию с эффективностью 3-6%.

Части растительной клетки участвуют в фотосинтезе.

Хлоропласты.

Эти органеллы эксклюзивны для растений и водорослей. Основная функция хлоропластов заключается в проведении фотосинтеза, поскольку они содержат хлорофилл и другие ферменты, необходимые для проведения процесса.

Хлорофилл поглощает энергию солнечного света и преобразует ее и сохраняет в молекулах NADPH и ATP, высвобождая кислород из воды. Затем они используют эти энергоснабжающие молекулы, чтобы сделать органические молекулы из углекислого газа в процессе, известном как цикл Кальвина.

Типичная растительная клетка содержит от 10 до 100 хлоропластов.

Клеточная мембрана

Это позволяет входить и выходить из клетки воды, газа и молекул.

Вакуоль.

Растительные клетки содержат большую центральную вакуоль, заполненную водой и покрытую мембраной, называемой тонопластом. Его функция - контролировать движение молекул между цитозолем и соком.

Клеточная стенка

Он сделан из целлюлозы, которая защищает содержимое клетки и придает ей прочность и жесткость. Дополнительно он содержит каналы связи с соседними ячейками.

Цитоплазма.

Он содержит ферменты и белки, которые необходимы клетке для проведения фотосинтеза.

Клеточное ядро

Это сайт, который содержит ДНК ферментов и белков, используемых во время фотосинтеза.

Важность фотосинтеза для живых существ

Фотосинтез является наиболее важным химическим процессом на Земле и абсолютно необходим для выживания живых существ . Животные, в том числе люди, живут, потому что растения существуют, и они живут благодаря фотосинтезу.

Поскольку растения могут питаться этим процессом, другие организмы получают пищу из них: корни, стебли, кора, листья, цветы и фрукты. С другой стороны, процесс выпускает один из самых важных продуктов для дыхания: кислород.

В последнее время присутствие растений было пересмотрено за его способность уменьшать вредные газы, которые промышленные и автомобильные выбросы в атмосферу. Вот почему листовые леса являются своего рода «легкими» для Земли.

История фотосинтеза.

Швейцарский Жан Сенебье показал, что растения потребляют углекислый газ и выделяют кислород, если получают солнечный свет.

В семнадцатом веке английский Стивен Хейлз высказал мысль о том, что растения используют воздух в своей среде в качестве источника пищи, однако до восемнадцатого века другой англичанин Джозеф Пристли обнаружил, что овощи каким-то образом производят кислород.

Примерно в 1778 году Ян Ингенхоус обнаружил, что растения выделяют газ, который может опьянять людей, но при наличии солнечного света выделяет кислород, полезный для здоровья. Добавление этого фотосинтеза было сделано только на листьях.

В 1796 году швейцарец Жан Сенебье показал, что растения потребляют углекислый газ и выделяют кислород, если получают солнечный свет. Вскоре после этого Николас Теодор де Соссюр показал, что дополнительно им требуется дополнительное количество воды для CO2, что определило основную схему фотосинтеза.

Оттуда разнообразная группа ученых принесла новые открытия в явление, которое еще предстоит решить пару проблем.

Инфографика фотосинтеза

(Нажмите, чтобы развернуть)