Пластичний обмін

Фотосинтез. Це процес перетворення енергії світла в енергію хімічних зв’язків органічних речовин. Таке перетворення відбувається в хлоропластах, де є молекули хлорофілів, поглинаючих світлові хвилі різної довжини. Найважливішими з них є хлорофілли П700 і П680, поглинають світло з довжиною хвилі 700 і 680 нм відповідно. Вони входить до складу реакційних центрів фотосистем I і II.

Процес фотосинтезу являє собою мету окислювально -відновних реакцій, де відбувається відновлення вуглекислого газу до органічних речовин. Всю сукупність фотосинтетичних реакцій прийнято поділяти на дві фази – світлову та темновую. Темнова фаза відбувається паралельно світловий з використанням продуктів, утворених в світловий фазі.

Світлова фаза фотосинтезу. Проходження світлової фази пов’язано з мембранами тилакоїдів за участю хлорофілу та інших пігментів, ферменту АТФ -синтетази, вбудованого в мембрану тілакоїдов, і білків – переносників.

Для світлової фази фотосинтезу характерне те, що енергія сонячної радіації, поглинена хлорофілу, перетворюється спочатку в електрохімічну, а потім в енергію макроергів – чеських зв’язків АТФ. Це досягається шляхом перенесення електронів та іонів водню за допомогою спеціальних переносників через мембрану тілакоїдов (рис. 1.18).

Світлова фаза фотосинтезу розділяється на фотофізичних і фотохімічну. У фотофізичних фазі відбувається поглинання квантів світла молекулами хлорофілів П700 (фотосистема I) і П680 (фотосистема II) і перехід цих молекул у збуджений стан.

Таким чином, активовані світловий енергією електрони використовуються для приєднання атома водню до його переносники, тобто на відновлення НАДФ ‘в НАДФН + Н +

У кінцевому підсумку в світловий фазі фотосинтезу утворюються АТФ, НАДФ – відновлений і кисень, що є побічним продуктом фотосинтезу. Отримані АТФ і НАДФ – відновлений використовуються в темнової фазі фотосинтезу.

Темнова фаза фотосинтезу. Цей складний процес, здійснюваний в стромі хлоропластів без безпосереднього поглинання світла, включає велику кількість реакцій, що призводять до відновлення С02 до рівня органічних речовин, за рахунок використання енергії АТФ і НАДФ -Н + Н, синтезованих у світлову фазу. Існують різні шляхи відновлення. Основним з них є так званий Сз – шлях, або цикл Кальвіна. Для синтезу в ньому однієї молекули глюкози необхідно 12 молекул НАДФ -Н + Н + і 18 молекул АТФ, які поставляються в результаті фотохімічних реакцій фотосинтезу. СO2 надійшли- ет в хлоропласти з атмосфери.

У темнової фазі фотосинтезу, таким чином, енергія мак – роергіческіх зв’язків АТФ перетворюється в хімічну енергію

органічних речовин, тобто енергія як би консервується в хімічних зв’язках органічних речовин.

Якщо реакції світлової та темнової фаз об’єднати, виключивши всі проміжні стадії і речовини, то можна отримати сумарне рівняння процесу фотосинтезу, що було наведено на початку параграфа.

Таким чином, фотосинтез – процес, при якому відбувається поглинання електромагнітної енергії Сонця хлорофілом і допоміжними пігментами, поглинання вуглекислого газу з атмосфери, відновлення його в органічні сполуки і виділення кисню в атмосферу.

На швидкість фотосинтезу впливають різні фактори навколишнього середовища: інтенсивність падаючого світла, наявність вологи, мінеральних речовин, температура, концентрація С02 і ін

Значення фотосинтезу. Унікальність і загальнобіологічне значення фотосинтезу визначаються тим, що йому зобов’язане своїм існуванням все живе на нашій планеті. Цей процес є основним джерелом утворення первинних органічних речовин, а також єдиним джерелом вільного кисню на Землі. З кисню утворився і підтримується озоновий шар, що захищає живі організми від впливу короткохвильової ультрафіолетової радіації. Крім того, завдяки фотосинтезу регулюється вміст С02 в атмосфері.

У вивчення процесу фотосинтезу, розкриття його механізму великий внесок внесли російський учений К. А. Тімірязєв , американський М. Кальвін, австралійські М. Д. Хетч і К. Р. Слек, а також наші білоруські вчені академіки Т. Н. Годнев і А. А. Шлик.

Хемосинтез. Крім фотосинтезу існує ще одна форма автотрофної асиміляції – хемосинтез, властивий деяким бактеріям. На відміну від фотосинтезу при хемосинтезу використовується не світлова енергія, а енергія, виділена при окисленні деяких неорганічних сполук, наприклад сірководню, сірки, аміаку, водню, азотистої кислоти, оксидних сполук заліза та марганцю та ін

Відкриття бактеріального хемосинтезу належить російському вченому – мікробіологові С. Н. Виноградському.

Посилання на основну публікацію