Fotosyntéza – co to je

Dobrý den, milí čtenáři blogu KtoNaNovenkogo.ru. Veškerý život na Zemi vděčí za svou existenci jednomu velmi důležitému procesu, který probíhá v buňkách rostlin a některých bakterií – fotosyntéze.

Co to je, jaká je historie objevu procesu fotosyntézy, co to je a co se děje v jejích dvou hlavních fázích – světlé a tmavé.

To vše se pokusím popsat co nejstručněji a nejjasněji. Bude to zajímavé, nepřepínejte.

Fotosyntéza je.

Termín má starořecké kořeny: „fotografie“ je světlo a „syntéza“ je kombinace.

Fotosyntéza je složitá chemická reakce, při které se energie slunečního záření (méně běžně infračerveného záření) přeměňuje na chemickou energii za aktivní účasti fotosyntetických pigmentů (chlorofyl u rostlin, bakteriochlorofyl a bakteriorhodopsin u bakterií).

Stručně a jasněji lze fotosyntézu charakterizovat jako proces, během kterého dochází ke vzniku organická hmota z anorganické látek.

Nejdůležitější výsledky fotosyntézy u rostlin jsou:

1. vstřebávání ze vzduchu oxid uhličitý (CO2);
2. zvýraznění kyslík (O2) do atmosféry – jeho zdrojem je voda (H2O), ze které se oddělují atomy vodíku;
3. produkci vlastních živin (především glukózy) uložených v rostlinných buňkách.

U fotosyntetických bakterií probíhá fotosyntéza poněkud jinak: tam není generátorem kyslíku voda, ale sirovodík (H2S). To však nemění podstatu jevu: je založen na procesu charakterizovaném přenosem elektronů z dodávajících molekul (donorů) do přijímacích struktur (akceptorů).

Při vstupu do lesa okamžitě cítíme, jak snadno se tam dýchá.

Důvodem je bohatý obsah kyslíku ve vzduchu, který do atmosféry uvolňuje zelená vegetace (stromy, keře, trávy, mechy atd.) v důsledku fotosyntézy.

V dole nebo jeskyni nejsou žádné rostliny ani světlo, takže se tam dusíme a riskujeme ztrátu vědomí. Z tohoto elementárního příkladu je snadné pochopit, jakou obrovskou roli hraje fotosyntéza při zajišťování života na naší planetě. Promluvme si o tom podrobněji.

Historie studia

První pokus proniknout do tajů fotosyntézy byl učiněn v 2. století, kdy se zjistilo, že rostliny na světle uvolňují kyslík (OXNUMX), nezbytný pro dýchání a spalování.

Další experimenty ukázaly, že kromě uvolňování kyslíku rostliny absorbují oxid uhličitý ze vzduchu a syntetizují organickou hmotu za účasti vody a světla.

V 19. století to bylo možné izolovat chlorofylya později separovat a studovat pigmenty odděleně pomocí experimentů na osvětlování listů rostlin fotony světla různých vlnových délek. Ukázalo se, že intenzita fotosyntézy je propojena s absorpčním spektrem chlorofylu.

Ve dvacátém století to bylo odhaleno redoxní esence fotosyntéza a mechanismus jejích jednotlivých fází. Nakonec americký biochemik M. Calvin pomocí značených izotopů uhlíku podrobně popsal proces asimilace oxidu uhličitého rostlinami, za což mu byla udělena Nobelova cena.

Fotosyntéza v biologii

Fotosyntéza v biologii je uvolňování kyslíku a organických látek z anorganických látek pod vlivem světelné energie.

Je vlastní všem organismům, které využívají světlo k získávání živin z anorganických sloučenin (ve vědeckém světě se jim říká fotoautotrofy).

Fotoautotropní rostliny absorbují oxid uhličitý ze vzduchu a vodu z půdy, tvoří glukózu, která se následně přeměňuje na škrob. Ten slouží jako živné médium a zdroj energie pro rostlinu.

Zjednodušený vzorec pro fotosyntézu zelených rostlin je následující:

Je důležité znovu poznamenat, že molekuly kyslíku se oddělují z vody, nikoli z oxidu uhličitého.

Dochází k fotosyntetické reakci na buněčné úrovni v chloroplastech obsahujících hlavní pigment – ​​chlorofyl, který absorbuje a přeměňuje sluneční energii. Také dodává rostlinám (včetně řas) zelenou barvu.

Chloroplasty se nacházejí jak v listech, tak ve stoncích rostlin (většinou v listech). Jejich struktura velmi složitý a skládá se z následujících hlavních prvků:

1. vnější membrána;
2. vnitřní membrána (skořápka);
3. stroma (kapalné médium, kde jsou ponořeny membrány);
4. thylakoidy seskupené do grana (membránové moduly, kde probíhá světelná fáze fotosyntézy);
5. škrobové zrno;
6. ribozom (část buněčné cytoplazmy zapojená do biosyntézy proteinů);
7. plastidová DNA;
8. tuková kapička (plastoglobule).

Dokonce i tak primitivní rostliny, jako jsou mechy, které nemají prakticky žádné kořeny a cévní tkáň a jsou špatně přizpůsobeny životu na zemi, obsahují ve svých buňkách chloroplasty a chlorofyl, což jim umožňuje plně se zapojit do fotosyntézy.

Světlé a tmavé fáze fotosyntézy

Fotosyntéza má dvě fáze: světlo a tmu.

Světelná fáze je spojena se slunečním zářením, které zajišťuje výskyt chemických reakcí. Fáze tmy, která následuje, je na světle nezávislá (jak už název sám napovídá).

Světelná fáze

V této fázi dochází v thylakoidech chloroplastů k tvorbě vysokoenergetických produktů: ATF (kyselina adenosintrifosforečná) a NADP (enzym, který se používá jako redukční činidlo).

Hlavním pigmentem fotosyntézy je chlorofyl. Jeho molekuly zachytit světelné zářenía elektrony obsažené v molekulách „přeskočí“ na jinou (vyšší) energetickou hladinu, jsou zachyceny přijímacím médiem (akceptorem) a jsou přenášeny elektrochemickými obvody k membránám thylakoidů.

Tam se také hromadí protony vodíku, což vede k vytvoření elektrochemického gradientu (potenciálu) nutného pro syntézu ATP a tvorbu enzymů.

Na thylakoidních membránách se tvoří dva typy fotosystémů, které při vystavení světlu emitují elektrony. Elektrony prvního systému se podílejí na redukci NADP, elektrony druhého – na syntéze ATP.

Právě ve druhém systému dochází k fotolýze vody – štěpení molekuly vody za uvolňování kyslíku a vzniku vodíkových protonů.

Světelná fáze tedy pokrývá tři nejdůležitější procesy:

1. syntéza ATP;
2. vytvoření NADP;
3. uvolňování kyslíku.

Kyslík se uvolňuje do atmosféry a ATP a NADP se přesouvají do stromatu chloroplastu, kde se účastní reakcí temné fáze.

Fáze Temnovaja

V temné fázi, která se vyskytuje ve stromatu chloroplastu, se oxid uhličitý redukuje na glukózu. V tomto případě se využívá energie ATP a redukční síla NADP, tedy zdroje nashromážděné během průchodu světelné fáze.

Posloupnost reakcí, jejichž výsledkem je uvolňování glukózy, byl nazván „Calvinův cyklus“ (na počest výše zmíněného amerického biochemika). Vyjadřuje se následujícím vzorcem:

Ve skutečnosti se kromě glukózy tvoří i další organické sloučeniny, jako jsou mastné kyseliny, aminokyseliny, nukleotidy a glykolipidy. Protony vodíku získané fotolýzou vody a vázané v molekulách NADP se podílejí na syntéze sacharidů.

Protože reakce v temné fázi nevyžadují světelnou energii, mohou k nim docházet jak ve světle, tak ve tmě.

Závěr

Roli zelených rostlin na Zemi výstižně popsal velký ruský vědec K. Timiryazev (tuto roli nazval kosmickou):

„Všechna organická hmota. pochází z látek produkovaných listem. Off the Sheet. V přírodě neexistuje laboratoř, kde by se izolovala organická hmota. Ve všech ostatních orgánech a organismech se přeměňuje, přeměňuje, jen zde se znovu tvoří z anorganické hmoty.“

Hodně štěstí! Brzy se uvidíme na stránkách blogu KtoNaNovenkogo.ru

Tento článek je zařazen do kategorie:

• Quantum — monetizace webových stránek (veškerá kontextová reklama v jednom kódu)
• Eksmo – nejlepší krypto burza v RuNet
• ⛏ WorkZilla – práce na dálku pro každého
• Etxt – plaťte za psaní textů
• ✍ Kyukoment – výměna komentářů
• 60s – zisková směnárna kryptoměn
• Vktarget – vydělávání peněz na sociálních sítích
• Zobrazit vše.

Komentáře a recenze (2)

Amatérští pěstitelé květin jsou často překvapeni, že plodina zemřela, ačkoli ji sami umístili do místnosti bez oken. A kdyby věděli, co je to fotosyntéza a jaký význam má pro rostliny, neudělali by takovou chybu. I když se tento proces zdá velmi složitý a nepochopitelný, má praktický význam pro lidi, kteří jsou s rostlinami nějak spjati.

Vzhled fotosyntézy není jistě o nic menší záhadou než vznik člověka na Zemi!

Váš komentář nebo recenze