Фотосинтез — это процесс образования органических соединений из диоксида углерода (CO2) и воды (H2O) с использованием энергии света.
Хлоропласты в клетках растений и складки цитоплазматической мембраны прокариот содержат зелёный пигмент — хлорофилл. Хлорофилл обладает особой химической структурой, которая позволяет ему улавливать кванты света. Молекула хлорофилла способна возбуждаться под действием солнечного света, отдавать свои электроны и перемещать их на более высокие энергетические уровни.
Процесс фотосинтеза включает 2 последовательные фазы: световую и темновую.
Световая фаза
(Происходит на свету на мембранах тилакоидов)
- возбуждение хлорофилла (a и b) и перемещение электронов
- фотолиз (разложение) молекул воды и образование (выделение) кислорода и водорода (протонов)
- синтез молекул АТФ
- соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ⋅Н
В реакциях световой фазы фотосинтеза накапливается энергия в НАДФ⋅Н и АТФ, которая тратится в процессах темновой фазы.
Темновая фаза
(Свет не нужен, происходит в строме хлоропласта)
Темновая фаза — процесс преобразования CO2 в глюкозу с использованием энергии, запасённой в молекулах АТФ и НАДФ⋅Н.
Эти реакции осуществляются в строме хлоропластов, куда из тилакоидов поступают богатые энергией вещества: НАДФ⋅Н и АТФ, накопленные в реакциях световой фазы фотосинтеза.
Источник углерода (CO2) растение получает из воздуха через устьица.
Результатом темновых реакций является превращение углекислого газа в глюкозу, а затем в крахмал.
Значение фотосинтеза:
- В процессе фотосинтеза образуется свободный кислород, который необходим для дыхания организмов.
- Фотосинтез обеспечивает постоянство уровня CO2 и O2 в атмосфере.
- Фотосинтез обеспечивает образование органических веществ, а следовательно, пищу для всех живых существ.
- В верхних слоях воздушной оболочки Земли из кислорода образуется озон O3, из которого формируется защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от опасного для жизни воздействия ультрафиолетового излучения.