фотосинтезае синтез на органични съединения в листата на зелени растения от вода и атмосферен въглероден диоксид, използвайки слънчева (светлинна) енергия, адсорбирана от хлорофила в хлоропластите.
Благодарение на фотосинтезата видимата светлинна енергия се улавя и преобразува в химическа енергия, която се съхранява (съхранява) в органични вещества, образувани по време на фотосинтезата.
Датата на откриване на процеса на фотосинтеза може да се счита за 1771 г. Английският учен Дж. Пристли обърна внимание на промените в състава на въздуха, дължащи се на жизнената дейност на животните. При наличието на зелени растения въздухът отново ставаше годен както за дишане, така и за горене. Впоследствие работата на редица учени (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J.B. Boussingault) установи, че зелените растения абсорбират CO 2 от въздуха, от който се образува органична материя с участието на вода в светлината . Именно този процес през 1877 г. немският учен В. Пфефер нарича фотосинтеза. Законът за запазване на енергията, формулиран от Р. Майер, беше от голямо значение за разкриване на същността на фотосинтезата. През 1845 г. Р. Майер предлага енергията, използвана от растенията, да е енергията на Слънцето, която растенията превръщат в химическа енергия чрез процеса на фотосинтеза. Тази позиция е развита и експериментално потвърдена в изследванията на забележителния руски учен К.А. Тимирязев.
Основната роля на фотосинтезиращите организми:
1) превръщане на енергията на слънчевата светлина в енергията на химичните връзки на органичните съединения;
2) насищане на атмосферата с кислород;
В резултат на фотосинтезата на Земята се образуват 150 милиарда тона органична материя и се отделят около 200 милиарда тона свободен кислород годишно. Предотвратява увеличаването на концентрацията на CO2 в атмосферата, предотвратявайки прегряването на Земята (парников ефект).
Атмосферата, създадена от фотосинтезата, предпазва живите същества от вредното късовълново UV лъчение (кислородно-озоновия щит на атмосферата).
Само 1-2% от слънчевата енергия се пренася в реколтата от селскостопански растения; загубите се дължат на непълно усвояване на светлината. Следователно има огромна перспектива за увеличаване на производителността чрез подбор на сортове с висока ефективност на фотосинтезата и създаване на структура на културата, благоприятна за поглъщане на светлина. В тази връзка разработването на теоретични основи за управление на фотосинтезата става особено актуално.
Значението на фотосинтезата е гигантско. Нека само да отбележим, че той доставя гориво (енергия) и атмосферен кислород, необходими за съществуването на всички живи същества. Следователно ролята на фотосинтезата е планетарна.
Планетарността на фотосинтезата се определя и от факта, че благодарение на цикъла на кислорода и въглерода (главно) се поддържа настоящият състав на атмосферата, което от своя страна определя по-нататъшното поддържане на живота на Земята. Освен това можем да кажем, че енергията, която се съхранява в продуктите на фотосинтезата, е по същество основният източник на енергия, с който човечеството разполага сега.
Обща реакция на фотосинтеза
CO 2 +H 2 O = (CH 2 О) + О 2 .
Химията на фотосинтезата се описва със следните уравнения:
Фотосинтеза – 2 групи реакции:
лека сцена (зависи от осветление)
тъмен етап (зависи от температурата).
И двете групи реакции протичат едновременно
Фотосинтезата протича в хлоропластите на зелените растения.
Фотосинтезата започва с улавянето и абсорбирането на светлина от пигмента хлорофил, намиращ се в хлоропластите на зелените растителни клетки.
Това се оказва достатъчно, за да се измести спектърът на поглъщане на молекулата. 
Молекулата на хлорофила поглъща фотони във виолетовата и синята, а след това и в червената част на спектъра и не взаимодейства с фотони в зелената и жълтата част на спектъра.
Ето защо хлорофилът и растенията изглеждат зелени - те просто не могат да се възползват от зелените лъчи и ги оставят да се скитат из света (по този начин го правят по-зелен).
Фотосинтетичните пигменти са разположени от вътрешната страна на тилакоидната мембрана.
Пигментите са организирани в фотосистеми(антенни полета за улавяне на светлина) - съдържащи 250–400 молекули различни пигменти.
Фотосистемата се състои от:
реакционен центърфотосистеми (хлорофилна молекула А),
молекули на антената
Всички пигменти във фотосистемата са способни да прехвърлят енергия на възбудено състояние един към друг. Енергията на фотона, погълната от една или друга пигментна молекула, се прехвърля към съседна молекула, докато достигне реакционния център. Когато резонансната система на реакционния център премине във възбудено състояние, тя прехвърля два възбудени електрона към акцепторната молекула и по този начин се окислява и придобива положителен заряд.
В растенията:
фотосистема 1(максимално поглъщане на светлина при дължина на вълната 700 nm - P700)
фотосистема 2(максимално поглъщане на светлина при дължина на вълната 680 nm - P680
Разликите в оптимумите на абсорбция се дължат на леки разлики в структурата на пигмента.
Двете системи работят в тандем, като конвейер от две части, т.е нециклично фотофосфорилиране .
Обобщено уравнение за нециклично фотофосфорилиране:
Ф - символ на остатък от фосфорна киселина
Цикълът започва с фотосистема 2.
1) молекулите на антената улавят фотона и предават възбуждане към молекулата на активния център P680;
2) възбудената молекула P680 отдава два електрона на кофактора Q, докато той се окислява и придобива положителен заряд;
Кофактор(кофактор). Коензим или друго вещество, необходимо на ензима, за да изпълнява своята функция
Коензими (коензими)[от лат. co (cum) - заедно и ензими], органични съединения с непротеинова природа, участващи в ензимната реакция като акцептори на отделни атоми или атомни групи, отцепени от ензима от молекулата на субстрата, т.е. за осъществяване на каталитичното действие на ензимите. Тези вещества, за разлика от протеиновия компонент на ензима (апоензим), имат относително малко молекулно тегло и като правило са термостабилни. Понякога под коензими се разбират всякакви нискомолекулни вещества, участието на които е необходимо за осъществяване на каталитичното действие на ензима, включително йони, например. К+, Mg2+ и Mn2+. Ензимите са разположени. в активния център на ензима и заедно със субстратните и функционалните групи на активния център образуват активиран комплекс.
Повечето ензими изискват наличието на коензим, за да проявят каталитична активност. Изключение правят хидролитичните ензими (например протеази, липази, рибонуклеаза), които изпълняват своята функция в отсъствието на коензим.
Молекулата се редуцира от P680 (под действието на ензими). В този случай водата се дисоциира на протони и молекулярен кислород,тези. водата е донор на електрони, което осигурява попълването на електрони в P 680.
ФОТОЛИЗА ВОДА- разделяне на водна молекула, по-специално по време на фотосинтеза. Благодарение на фотолизата на водата се произвежда кислород, който се отделя от зелените растения на светлина.
Нехлорофилна фотосинтеза
Пространствена локализация
Фотосинтезата на растенията се извършва в хлоропласти: изолирани двумембранни органели на клетката. Хлоропластите могат да бъдат намерени в клетките на плодовете и стъблата, но основният орган на фотосинтезата, анатомично адаптиран за нейното провеждане, е листът. В листата тъканта на палисадния паренхим е най-богата на хлоропласти. При някои сукуленти с изродени листа (като кактуси) основната фотосинтетична активност е свързана със стъблото.
Светлината за фотосинтезата се улавя по-пълно благодарение на плоската форма на листата, която осигурява високо съотношение повърхност-обем. Водата се доставя от корена чрез развита мрежа от съдове (листни вени). Въглеродният диоксид навлиза частично чрез дифузия през кутикулата и епидермиса, но по-голямата част от него дифундира в листата през устицата и през листата през междуклетъчното пространство. Растенията, които извършват CAM фотосинтеза, са разработили специални механизми за активно усвояване на въглероден диоксид.
Вътрешното пространство на хлоропласта е изпълнено с безцветно съдържание (строма) и е проникнато от мембрани (ламели), които, свързани помежду си, образуват тилакоиди, които от своя страна са групирани в купчини, наречени грана. Интратилакоидното пространство е отделено и не комуникира с останалата част от стромата; също така се предполага, че вътрешното пространство на всички тилакоиди комуникира помежду си. Светлинните етапи на фотосинтезата са ограничени до мембраните; автотрофната фиксация на CO 2 се извършва в стромата.
Хлоропластите имат собствена ДНК, РНК, рибозоми (тип 70-те години) и протича синтез на протеин (въпреки че този процес се контролира от ядрото). Те не се синтезират отново, а се образуват чрез разделяне на предишните. Всичко това им позволява да се считат за потомци на свободни цианобактерии, които са станали част от еукариотната клетка по време на процеса на симбиогенеза.
Фотосистема I
Светлосъбиращ комплекс I съдържа приблизително 200 молекули хлорофил.
В реакционния център на първата фотосистема има димер на хлорофил а с максимум на абсорбция при 700 nm (P700). След възбуждане от светлинен квант възстановява първичния акцептор - хлорофил а, който възстановява вторичния акцептор (витамин K 1 или филохинон), след което електронът се прехвърля към фередоксин, който редуцира NADP с помощта на ензима фередоксин-NADP редуктаза.
Пластоцианиновият протеин, редуциран в b 6 f комплекса, се транспортира до реакционния център на първата фотосистема от страната на интратилакоидното пространство и прехвърля електрон към окисления P700.
Цикличен и псевдоцикличен електронен транспорт
В допълнение към пълния нецикличен електронен път, описан по-горе, е открит цикличен и псевдоцикличен път.
Същността на цикличния път е, че фередоксинът, вместо NADP, редуцира пластохинона, който го прехвърля обратно към b 6 f комплекса. Това води до по-голям протонен градиент и повече АТФ, но не и NADPH.
В псевдоцикличния път фередоксинът редуцира кислорода, който допълнително се превръща във вода и може да се използва във фотосистема II. В този случай NADPH също не се образува.
Тъмна сцена
В тъмния стадий, с участието на ATP и NADPH, CO 2 се редуцира до глюкоза (C 6 H 12 O 6). Въпреки че светлината не е необходима за този процес, тя участва в регулирането му.
С 3 фотосинтеза, цикъл на Калвин
Третият етап включва 5 PHA молекули, които чрез образуването на 4-, 5-, 6- и 7-въглеродни съединения се комбинират в 3 5-въглероден рибулоза-1,5-бифосфат, който изисква 3ATP.
И накрая, две PHA са необходими за синтеза на глюкоза. За да се образува една от неговите молекули, са необходими 6 оборота на цикъла, 6 CO 2, 12 NADPH и 18 ATP.
С 4 фотосинтеза
Основни статии: Цикъл на Хеч-Слак-Карпилов, C4 фотосинтеза
При ниска концентрация на CO2, разтворен в стромата, рибулоза бифосфат карбоксилазата катализира реакцията на окисление на рибулоза-1,5-бифосфат и неговото разграждане на 3-фосфоглицеринова киселина и фосфогликолова киселина, която е принудена да се използва в процеса на фотодишане.
За да увеличат концентрацията на CO2, растенията от тип 4 C променят анатомията на листата си. Цикълът на Калвин е локализиран в клетките на обвивката на съдовия сноп; в клетките на мезофила, под действието на PEP карбоксилаза, фосфоенолпируватът се карбоксилира до образуване на оксалооцетна киселина, която се превръща в малат или аспартат и се транспортира до клетките на обвивката, където се се декарбоксилира до образуване на пируват, който се връща в мезофилните клетки.
При 4 фотосинтезата практически не е придружена от загуби на рибулоза-1,5-бифосфат от цикъла на Калвин и следователно е по-ефективна. Той обаче изисква не 18, а 30 ATP за синтеза на 1 молекула глюкоза. Това е оправдано в тропиците, където горещият климат изисква устицата да бъдат затворени, което предотвратява навлизането на CO 2 в листата, както и при рудерална жизнена стратегия.
самата фотосинтеза
По-късно беше установено, че освен че отделят кислород, растенията абсорбират въглероден диоксид и с участието на вода синтезират органични вещества на светлина. Въз основа на закона за запазване на енергията Робърт Майер постулира, че растенията преобразуват енергията на слънчевата светлина в енергията на химическите връзки. W. Pfeffer нарича този процес фотосинтеза.
Хлорофилите са изолирани за първи път от P. J. Peltier и J. Caventou. М. С. Цвет успява да раздели пигментите и да ги изследва поотделно чрез създадения от него метод на хроматография. Абсорбционните спектри на хлорофила са изследвани от К. А. Тимирязев, който, развивайки принципите на Майер, показа, че абсорбираните лъчи правят възможно увеличаването на енергията на системата, създавайки високоенергийни С-С връзки вместо слаби С-О и О-Н връзки ( преди това се смяташе, че във фотосинтезата се използват жълти лъчи, които не се абсорбират от пигментите на листата). Това беше направено благодарение на създадения от него метод за отчитане на фотосинтезата въз основа на абсорбирания CO 2: по време на експерименти за осветяване на растение със светлина с различни дължини на вълната (различни цветове) се оказа, че интензивността на фотосинтезата съвпада с спектъра на поглъщане на хлорофила .
Редокс природата на фотосинтезата (кислородна и аноксигенна) е постулирана от Корнелис ван Нил. Това означаваше, че кислородът при фотосинтезата се образува изцяло от вода, което беше експериментално потвърдено от А. П. Виноградов в експерименти с изотопен етикет. Робърт Хил установи, че процесът на окисление на водата (и освобождаване на кислород) и асимилацията на CO 2 могат да бъдат разделени. W. D. Arnon установява механизма на светлинните етапи на фотосинтезата, а същността на процеса на асимилация на CO 2 е разкрита от Melvin Calvin с помощта на въглеродни изотопи в края на 1940 г., за което той получава Нобелова награда.
Други факти
Вижте също
Литература
- Хол Д., Рао К.Фотосинтеза: Прев. от английски - М.: Мир, 1983.
- Физиология на растенията / изд. проф. Ермакова И. П. - М.: Академия, 2007
- Молекулярна биология на клетките / Albertis B., Bray D. et al. В 3 тома. - М.: Мир, 1994
- Рубин А. Б.Биофизика. В 2 т. - М.: Издателство. Московски университет и наука, 2004 г.
- Чернавская Н. М.,
Нехлорофилна фотосинтеза
Пространствена локализация
Фотосинтезата на растенията се извършва в хлоропласти: изолирани двумембранни органели на клетката. Хлоропластите могат да бъдат намерени в клетките на плодовете и стъблата, но основният орган на фотосинтезата, анатомично адаптиран за нейното провеждане, е листът. В листата тъканта на палисадния паренхим е най-богата на хлоропласти. При някои сукуленти с изродени листа (като кактуси) основната фотосинтетична активност е свързана със стъблото.
Светлината за фотосинтезата се улавя по-пълно благодарение на плоската форма на листата, която осигурява високо съотношение повърхност-обем. Водата се доставя от корена чрез развита мрежа от съдове (листни вени). Въглеродният диоксид навлиза частично чрез дифузия през кутикулата и епидермиса, но по-голямата част от него дифундира в листата през устицата и през листата през междуклетъчното пространство. Растенията, които извършват CAM фотосинтеза, са разработили специални механизми за активно усвояване на въглероден диоксид.
Вътрешното пространство на хлоропласта е изпълнено с безцветно съдържание (строма) и е проникнато от мембрани (ламели), които, свързани помежду си, образуват тилакоиди, които от своя страна са групирани в купчини, наречени грана. Интратилакоидното пространство е отделено и не комуникира с останалата част от стромата; също така се предполага, че вътрешното пространство на всички тилакоиди комуникира помежду си. Светлинните етапи на фотосинтезата са ограничени до мембраните; автотрофната фиксация на CO 2 се извършва в стромата.
Хлоропластите имат собствена ДНК, РНК, рибозоми (тип 70-те години) и протича синтез на протеин (въпреки че този процес се контролира от ядрото). Те не се синтезират отново, а се образуват чрез разделяне на предишните. Всичко това им позволява да се считат за потомци на свободни цианобактерии, които са станали част от еукариотната клетка по време на процеса на симбиогенеза.
Фотосистема I
Светлосъбиращ комплекс I съдържа приблизително 200 молекули хлорофил.
В реакционния център на първата фотосистема има димер на хлорофил а с максимум на абсорбция при 700 nm (P700). След възбуждане от светлинен квант възстановява първичния акцептор - хлорофил а, който възстановява вторичния акцептор (витамин K 1 или филохинон), след което електронът се прехвърля към фередоксин, който редуцира NADP с помощта на ензима фередоксин-NADP редуктаза.
Пластоцианиновият протеин, редуциран в b 6 f комплекса, се транспортира до реакционния център на първата фотосистема от страната на интратилакоидното пространство и прехвърля електрон към окисления P700.
Цикличен и псевдоцикличен електронен транспорт
В допълнение към пълния нецикличен електронен път, описан по-горе, е открит цикличен и псевдоцикличен път.
Същността на цикличния път е, че фередоксинът, вместо NADP, редуцира пластохинона, който го прехвърля обратно към b 6 f комплекса. Това води до по-голям протонен градиент и повече АТФ, но не и NADPH.
В псевдоцикличния път фередоксинът редуцира кислорода, който допълнително се превръща във вода и може да се използва във фотосистема II. В този случай NADPH също не се образува.
Тъмна сцена
В тъмния стадий, с участието на ATP и NADPH, CO 2 се редуцира до глюкоза (C 6 H 12 O 6). Въпреки че светлината не е необходима за този процес, тя участва в регулирането му.
С 3 фотосинтеза, цикъл на Калвин
Третият етап включва 5 PHA молекули, които чрез образуването на 4-, 5-, 6- и 7-въглеродни съединения се комбинират в 3 5-въглероден рибулоза-1,5-бифосфат, който изисква 3ATP.
И накрая, две PHA са необходими за синтеза на глюкоза. За да се образува една от неговите молекули, са необходими 6 оборота на цикъла, 6 CO 2, 12 NADPH и 18 ATP.
С 4 фотосинтеза
Основни статии: Цикъл на Хеч-Слак-Карпилов, C4 фотосинтеза
При ниска концентрация на CO2, разтворен в стромата, рибулоза бифосфат карбоксилазата катализира реакцията на окисление на рибулоза-1,5-бифосфат и неговото разграждане на 3-фосфоглицеринова киселина и фосфогликолова киселина, която е принудена да се използва в процеса на фотодишане.
За да увеличат концентрацията на CO2, растенията от тип 4 C променят анатомията на листата си. Цикълът на Калвин е локализиран в клетките на обвивката на съдовия сноп; в клетките на мезофила, под действието на PEP карбоксилаза, фосфоенолпируватът се карбоксилира до образуване на оксалооцетна киселина, която се превръща в малат или аспартат и се транспортира до клетките на обвивката, където се се декарбоксилира до образуване на пируват, който се връща в мезофилните клетки.
При 4 фотосинтезата практически не е придружена от загуби на рибулоза-1,5-бифосфат от цикъла на Калвин и следователно е по-ефективна. Той обаче изисква не 18, а 30 ATP за синтеза на 1 молекула глюкоза. Това е оправдано в тропиците, където горещият климат изисква устицата да бъдат затворени, което предотвратява навлизането на CO 2 в листата, както и при рудерална жизнена стратегия.
самата фотосинтеза
По-късно беше установено, че освен че отделят кислород, растенията абсорбират въглероден диоксид и с участието на вода синтезират органични вещества на светлина. Въз основа на закона за запазване на енергията Робърт Майер постулира, че растенията преобразуват енергията на слънчевата светлина в енергията на химическите връзки. W. Pfeffer нарича този процес фотосинтеза.
Хлорофилите са изолирани за първи път от P. J. Peltier и J. Caventou. М. С. Цвет успява да раздели пигментите и да ги изследва поотделно чрез създадения от него метод на хроматография. Абсорбционните спектри на хлорофила са изследвани от К. А. Тимирязев, който, развивайки принципите на Майер, показа, че абсорбираните лъчи правят възможно увеличаването на енергията на системата, създавайки високоенергийни С-С връзки вместо слаби С-О и О-Н връзки ( преди това се смяташе, че във фотосинтезата се използват жълти лъчи, които не се абсорбират от пигментите на листата). Това беше направено благодарение на създадения от него метод за отчитане на фотосинтезата въз основа на абсорбирания CO 2: по време на експерименти за осветяване на растение със светлина с различни дължини на вълната (различни цветове) се оказа, че интензивността на фотосинтезата съвпада с спектъра на поглъщане на хлорофила .
Редокс природата на фотосинтезата (кислородна и аноксигенна) е постулирана от Корнелис ван Нил. Това означаваше, че кислородът при фотосинтезата се образува изцяло от вода, което беше експериментално потвърдено от А. П. Виноградов в експерименти с изотопен етикет. Робърт Хил установи, че процесът на окисление на водата (и освобождаване на кислород) и асимилацията на CO 2 могат да бъдат разделени. W. D. Arnon установява механизма на светлинните етапи на фотосинтезата, а същността на процеса на асимилация на CO 2 е разкрита от Melvin Calvin с помощта на въглеродни изотопи в края на 1940 г., за което той получава Нобелова награда.
Други факти
Вижте също
Литература
- Хол Д., Рао К.Фотосинтеза: Прев. от английски - М.: Мир, 1983.
- Физиология на растенията / изд. проф. Ермакова И. П. - М.: Академия, 2007
- Молекулярна биология на клетките / Albertis B., Bray D. et al. В 3 тома. - М.: Мир, 1994
- Рубин А. Б.Биофизика. В 2 т. - М.: Издателство. Московски университет и наука, 2004 г.
- Чернавская Н. М.,
27-февруари-2014 | Един коментар | Лолита Околнова
фотосинтеза- процесът на образуване на органични вещества от въглероден диоксид и вода на светлина с участието на фотосинтетични пигменти.
Хемосинтеза- метод на автотрофно хранене, при който източникът на енергия за синтеза на органични вещества от CO 2 са реакциите на окисление на неорганични съединения
Обикновено всички организми, способни да синтезират органични вещества от неорганични вещества, т.е. организми, способни на фотосинтеза и хемосинтеза, Препоръчай на .
Някои традиционно се класифицират като автотрофи.
Говорихме накратко за структурата на растителната клетка, нека разгледаме целия процес по-подробно...
Същността на фотосинтезата
(обобщено уравнение)
Основното вещество, участващо в многоетапния процес на фотосинтезата е хлорофил. Това е, което трансформира слънчевата енергия в химическа енергия.
Фигурата показва схематично представяне на молекулата на хлорофила, между другото, молекулата е много подобна на молекулата на хемоглобина...
Хлорофилът е вграден в хлоропластна грана:
Светлинна фаза на фотосинтезата:
(извършва се върху тилакоидни мембрани)
- Светлината, удряща молекула на хлорофил, се абсорбира от нея и я привежда в възбудено състояние - електронът, който е част от молекулата, след като абсорбира енергията на светлината, преминава на по-високо енергийно ниво и участва в процесите на синтез;
- Под въздействието на светлината се извършва и разделяне (фотолиза) на водата:
В този случай кислородът се отстранява във външната среда и протоните се натрупват вътре в тилакоида в „протонния резервоар“
2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2
NADP е специфично вещество, коензим, т.е. катализатор, в този случай носител на водород.
- синтезирана (енергия)
Тъмна фаза на фотосинтезата
(среща се в стромата на хлоропластите)
действителен синтез на глюкоза
възниква цикъл от реакции, в които се образува C 6 H 12 O 6. Тези реакции използват енергията на ATP и NADPH 2, образувани в светлинната фаза; В допълнение към глюкозата, по време на фотосинтезата се образуват и други мономери на сложни органични съединения - аминокиселини, глицерин и мастни киселини, нуклеотиди
Моля, обърнете внимание: тази фаза е тъмнанарича се не защото се случва през нощта - синтезът на глюкоза се случва, като цяло, денонощно, но тъмната фаза вече не изисква светлинна енергия.
„Фотосинтезата е процес, от който в крайна сметка зависят всички прояви на живота на нашата планета.“
К.А.Тимирязев.
В резултат на фотосинтезата на Земята се образуват около 150 милиарда тона органична материя и се отделят около 200 милиарда тона свободен кислород годишно. Освен това растенията включват милиарди тонове азот, фосфор, сяра, калций, магнезий, калий и други елементи в цикъла. Въпреки че едно зелено листо използва само 1-2% от светлината, която пада върху него, органичната материя, създадена от растението и кислорода като цяло.
Хемосинтеза
Хемосинтезата се осъществява благодарение на енергията, освободена по време на химичните реакции на окисление на различни неорганични съединения: водород, сероводород, амоняк, железен (II) оксид и др.
Според веществата, включени в метаболизма на бактериите, има:
- серни бактерии - микроорганизми от водни тела, съдържащи H 2 S - източници с много характерна миризма,
- железни бактерии,
- нитрифициращи бактерии - окисляват амоняк и азотиста киселина,
- азотфиксиращи бактерии - обогатяват почвите, значително увеличават производителността,
- водородокисляващи бактерии
Но същността остава същата - това също е
Процесът на фотосинтеза е един от най-важните биологични процеси, протичащи в природата, тъй като благодарение на него се образуват органични вещества от въглероден диоксид и вода под въздействието на светлината и това явление се нарича фотосинтеза. И най-важното, по време на процеса на фотосинтеза се получава освобождаване, което е жизненоважно за съществуването на живот на нашата невероятна планета.
История на откриването на фотосинтезата
Историята на откриването на феномена фотосинтеза датира от четири века, когато през 1600 г. белгийският учен Ян Ван Хелмонт извърши прост експеримент. Той постави върбова клонка (след като записа първоначалното й тегло) в торба, която също съдържаше 80 kg пръст. И след това в продължение на пет години растението се полива изключително с вода. Каква беше изненадата на учения, когато след пет години теглото на растението се увеличи с 60 кг, въпреки факта, че масата на земята намаля само с 50 грама, откъде идва такова впечатляващо увеличение на теглото, остана загадка за учен.
Следващият важен и интересен експеримент, който се превърна в прелюдия към откриването на фотосинтезата, беше извършен от английския учен Джоузеф Пристли през 1771 г. (любопитно е, че по естеството на професията си г-н Пристли беше свещеник на Англиканската църква , но той влезе в историята като изключителен учен). Какво направи г-н Пристли? Той постави мишката под капак и пет дни по-късно тя умря. След това той отново постави друга мишка под капака, но този път имаше стръкче мента под капака заедно с мишката и в резултат на това мишката остана жива. Полученият резултат доведе учения до идеята, че има определен процес, противоположен на дишането. Друг важен извод от този експеримент беше откриването на кислорода като жизненоважен за всички живи същества (първата мишка умря от липсата му, втората оцеля благодарение на клонче мента, което създаде кислород по време на процеса на фотосинтеза).
По този начин беше установен фактът, че зелените части на растенията са способни да отделят кислород. Тогава, през 1782 г., швейцарският учен Жан Сенебиер доказва, че въглеродният диоксид се разлага в зелени растения под въздействието на светлината - всъщност е открита друга страна на фотосинтезата. След това, още 5 години по-късно, френският учен Жак Бусенго открива, че растенията абсорбират вода по време на синтеза на органични вещества.
И последният акорд в поредица от научни открития, свързани с явлението фотосинтеза, беше откритието на немския ботаник Юлиус Сакс, който през 1864 г. успя да докаже, че обемът на консумирания въглероден диоксид и отделения кислород се извършва в съотношение 1:1.
Значението на фотосинтезата в човешкия живот
Ако си представите образно, листът на всяко растение може да се сравни с малка лаборатория, чиито прозорци гледат към слънчевата страна. Именно в тази лаборатория се образуват органични вещества и кислород, което е основата за съществуването на органичен живот на Земята. В крайна сметка без кислород и фотосинтеза животът просто не би съществувал на Земята.
Но ако фотосинтезата е толкова важна за живота и освобождаването на кислород, тогава как живеят хората (и не само хората), например в пустинята, където има минимум зелени растения, или например в индустриален град където дърветата са рядкост. Факт е, че сухоземните растения представляват само 20% от кислорода, отделен в атмосферата, докато останалите 80% се отделят от морските и океанските водорасли; не напразно световните океани понякога се наричат „белите дробове на нашата планета“. ”
Формула за фотосинтеза
Общата формула за фотосинтезата може да бъде написана, както следва:
Вода + въглероден диоксид + светлина > въглехидрати + кислород
Ето как изглежда формулата за химичната реакция на фотосинтезата:
6CO 2 + 6H 2 O = C6H 12 O 6 + 6O 2
Значението на фотосинтезата за растенията
Сега нека се опитаме да отговорим на въпроса защо растенията се нуждаят от фотосинтеза. Всъщност осигуряването на кислород в атмосферата на нашата планета далеч не е единствената причина за възникването на този биологичен процес, който е жизненоважен не само за хората и животните, но и за самите растения, тъй като органичните вещества, които се образуват по време на фотосинтезата; формират основата на живота на растенията.
Как протича фотосинтезата?
Основният двигател на фотосинтезата е хлорофилът - специален пигмент, съдържащ се в растителните клетки, който освен всичко друго е отговорен за зеления цвят на листата на дърветата и другите растения. Хлорофилът е сложно органично съединение, което има и важно свойство – способността да абсорбира слънчевата светлина. Усвоявайки го, хлорофилът е този, който активира онази малка биохимична лаборатория, съдържаща се във всяко малко листо, във всяко стръкче трева и всяко водорасло. След това настъпва фотосинтеза (вижте формулата по-горе), по време на която водата и въглеродният диоксид се трансформират във въглехидрати, необходими за растенията, и кислород, необходим за всички живи същества. Механизмите на фотосинтезата са гениално творение на природата.
Фази на фотосинтезата
Също така процесът на фотосинтеза се състои от два етапа: светъл и тъмен. И по-долу ще пишем подробно за всеки от тях.
