Фотосинтез. Фазы и значение фотосинтеза
Сегодня поговорим о суперважном процессе, который (без преувеличения) делает нашу планету пригодной для жизни – фотосинтезе. Что же такое фотосинтез? Из каких фаз он состоит? И почему его значение столь велико? Разбираемся!
Но сперва – парочка интересных фактов.
Факт №1. Оказывается, к фотосинтезу способны не только растения, но и некоторые животные – например, небольшой брюхоногий моллюск Elysia chlorotica, обитающий в водах атлантического побережья США и Канады.
Факт №2. Ошибкой будет считать, что основная часть всего кислорода на Земле вырабатывается наземными растениями. Стоп, а кем же тогда?
Ты удивишься, но от 40 до 85% планетарного кислорода производит фитопланктон! Точную цифру, увы, не назову – данные в разных источниках довольно сильно различаются – но в любом случае она значительна. Для сравнения: на долю лесов приходятся лишь какие-то «скромные» 30% от общего количества вырабатываемого кислорода.
Но мы отвлеклись, возвращаемся к теме. Итак...
Фотосинтез – это процесс образования органических веществ из неорганических при участии солнечной энергии.
А вот ещё одно неплохое определение:
Фотосинтез – процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических соединений, протекающий с участием хлорофилла.
Процесс фотосинтеза может проходить лишь в тканях, в клетках которых присутствуют хлоропласты – зелёные пластиды, содержащие хлорофилл. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл. Именно этой тканью образована большая часть внутренности листа.
Фазы фотосинтеза
Фотосинтез включает две стадии: световую и темновую.
Световая (светозависимая) фаза
Протекает на мембранах тилакоидов в хлоропластах. Как понятно из названия, она может проходить исключительно на свету. В ходе этой фазы образуется энергия (в виде АТФ), а также универсальный донор атома водорода – НАДФН.
Световая фаза, в свою очередь, состоит из трёх этапов:
- Фаза поглощения;
- Фаза реакционных центров;
- Фаза электрон-транспортной цепи.
Подробнее об этих процессах и соответствующих химических реакциях мы говорим на нашем курсе.
А пока предлагаю запомнить самое главное. В результате световой фазы образуются следующие соединения:
- свободный кислород (в результате фотолиза воды);
- универсальный источник энергии АТФ;
- НАДФН – универсальный донор атомов водорода.
Темновая (светонезависимая) фаза
Эта фаза протекает в матриксе (строме) хлоропластов и не требует наличия солнечного света. На этой стадии происходит фиксация углекислого газа и превращение его в углеводы – так называемый цикл Кальвина.
Цикл Кальвина можно разделить на три этапа:
- Фаза карбоксилирования – введение в цикл углекислого газа;
- Фаза восстановления – во время неё используются АТФ и НАДФН, полученные ходе световой фазы;
- Фаза регенерации – превращения сахаров.
Синтезированная в ходе темновой фазы глюкоза далее может использоваться в качестве запаса питательных веществ (в форме крахмала).
Суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
Значение фотосинтеза
Благодаря фотосинтезу на нашей планете ежегодно образуется около 200 миллиардов тонн (!) кислорода и приблизительно 150 миллиардов тонн органического вещества.
Выдающийся русский физиолог К. А. Тимирязев (1843–1920) называл роль фотосинтеза «космической» – ни больше ни меньше! И это абсолютно справедливо, ведь именно фотосинтез помогает преобразовывать энергию Солнца в нечто вполне материальное – органические соединения.
Подводя итог, выделим основные функции фотосинтеза:
- Синтез органических веществ, которые служат пищей для всех живых организмов.
- Накопление необходимого количества кислорода в атмосфере.
- Поддержание стабильного уровня углекислого газа в атмосфере.
- Участие в образовании защитного озонового слоя Земли (озон образуется под действием солнечных лучей из кислорода на расстоянии 20 км от поверхности планеты).
- Преобразование энергии света в энергию химических связей и накопление её в виде природных ископаемых – торфа, нефти, угля, древесины, природного газа.
Ну что, удалось убедить тебя в важности фотосинтеза? Знать эту тему не менее важно, если хочешь сдать ЕГЭ по биологии на высокий балл! Ставь лайк и не пропусти новые интересные публикации в нашей группе ВКонтакте :)