Біологія. Комплексний довідник - підготовка до ЗНО та ДПА

ОБМІН РЕЧОВИН У КЛІТИНІ

 

Фотосинтез

 

Процес синтезу органічних речовин з неорганічних, який відбувається з використанням світлової енергії і за участю хлорофілу, називають фотосинтезом. Процес фотосинтезу виражається таким сумарним рівнянням:

Основним фотосинтетичним пігментом вищих рослин є хлорофіл. За хімічною структурою розрізняють хлорофіл а (міститься у хлоропластах всіх зелених рослин та ціанобактерій), в, с та д (в клітинах водоростей).

Фотосинтез — це складний, багатоступінчастий процес, який складається з двох фаз: світлової і темнової.

Світлова фаза фотосинтезу відбувається на мембранах тилакоїдів хлоропластів. Ця стадія розпочинається з моменту поглинання квантів світла молекулою хлорофілу; при цьому електрони атома Магнію у молекулі хлорофілу переходять на більш високий енергетичний рівень, нагромаджуючи потенціальну енергію; частина електронів зразу ж повертається на своє попереднє місце, а енергія, що виділяється при цьому, випромінюється у вигляді тепла; значна частина електронів з високим рівнем енергії передає її іншим хімічним сполукам для фотохімічної роботи, яка здійснюється за кількома основними напрямками.

1. Відбувається процес розкладу (фотоліз) води; при цьому утворюються електрони (), протони (Н+) та молекулярний кисень відповідно до рівняння:

Протони Н+, приєднуючи електрони з високим рівнем енергії, перетворюються на атомарний Гідроген, який використовується у наступних реакціях фотосинтезу.

2. Перетворення енергії електронів на енергію АТФ. Оскільки під час фотосинтезу в макроергічних зв’язках АТФ акумулюється енергія світла, процес її утворення називається фотофосфорилюванням.

3. Відновлення універсального біологічного переносника Гідрогену НАДФ+ до НАДФ Н. Таким чином, у результаті світлової фази фотосинтезу утворюються АТФ з АДФ; НАДФ+ відновлюється і утворюється НАДФ Н; виділяється молекулярний кисень; АТФ і НАДФ Н використовуються у темновій фазі фотосинтезу.

Темпова фаза фотосинтезу, або цикл Кальвіна, — ряд послідовних реакцій, що супроводжуються поглинанням вуглекислого газу і утворенням вуглеводів, відбувається в стромі хлоропласта. Ці реакції можуть відбуватися і на світлі, і в темряві. СО2, який надходить із зовнішнього середовища, вловлюється п’ятикарбоновими органічними сполуками, що містяться у хлоропластах рослин; при цьому утворюється нестійка шестикарбонова сполука, що швидко розщеплюється на дві трикарбонові молекули.

У результаті семи послідовних ферментативних реакцій з використанням енергії АТФ і НАДФ-Н утворюється шестикарбонова молекула глюкози.

Сумарне рівняння реакції темнової фази:

де Ф — залишок фосфорної кислоти.

Отже, у темновій фазі фотосинтезу як результат ряду ферментативних реакцій відбувається відновлення вуглекислого газу до глюкози.

Значення фотосинтезу:

— фотосинтез підтримує баланс газів в атмосфері, необхідний для життя на Землі, перешкоджає збільшенню концентрації СО2, запобігає надмірному нагріванню Землі;

— виділення кисню в процесі фотосинтезу сприяло формуванню озонового екрану, який захищає все живе від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання;

   фотосинтез — єдиний процес на Землі, який іде в грандіозних масштабах і зв’язаний з перетворенням Е сонячного світла в Е хімічних зв’язків. Ця космічна Е, накопичена зеленими рослинами, складає основу для життєдіяльності всіх інших гетеротрофних організмів на Землі від бактерій до людини.

 

Фотосинтез

 

 

ЦЕ ЦІКАВО

В процесі фотосинтезу наземні рослини утворюють 100-170 млрд. т, а рослини океанів — 60-70 млрд. т біомаси в рік (у перерахунку на суху речовину).

Загальна маса рослин на Землі дорівнює 2 400 млрд. т (90 % — це целюлоза). Загальна маса тварин і мікроорганізмів— 23 млрд. т, що становить близько 1 % від рослинної біомаси. За час існування на Землі органічні залишки живого накопичувалися й модифікувалися. На суші вони представлені у вигляді підстилки, гумусу та торфу, із яких за певних умов у товщі літосфери формувалося вугілля. В океанах органічні рештки входили до складу осадових порід. При опусканні в глибинні шари літосфери з цих залишків утворилися газ і нафта. Маса органічної речовини підстилки, торфу й гумусу оцінюється в 190,220,2500 млрд. т відповідно, нафти й газу — 10000-12000 млрд. т, а осадових порід — 20000000 млрд. т. Особливо інтенсивне накопичення мертвих органічних залишків відбувалося 300 млн. років тому в палеозойську еру.

Незважаючи на грандіозність масштабів, природний фотосинтез — повільний і малоефективний процес: рослинами І використовується лише 1 % всієї сонячної енергії.






загрузка...





загрузка...