Что такое фотосинтез?
Фотосинтез — это превращение энергии квантов света в энергию химических связей молекулы глюкозы. Проще говоря, фотосинтез — это синтез углеводов с помощью света.
Фотосинтезом занимаются:
- Растения
- Цианобактерии (синезелёные водоросли)
- Миксотрофы (эвглена зелёная)
Сам процесс фотосинтеза очень сложен. В ЕГЭ он, к счастью, ужат в очень узкую теорию, о которой сейчас пойдёт речь.
Фотосинтез происходит в 2 фазы: световую и темновую.
Световая фаза
Происходит световая фаза фотосинтеза только на свету в тилакоидах. О том, где они находятся, вы можете прочитать в этой статье. У тилакоида также есть мембрана, в которой будет происходить часть процессов. Всё по порядку:
1) Возбуждение хлорофилла под действием квантов света
Квант света hv сталкивается с хлорофиллом (Хл0), расположенным в мембране тилакоида. Квант «выбивает» из хлорофилла электрон, который идёт на внешнюю сторону тилакоида. Сам хлорофилл, потерявший электрон, становится положительно заряженным (Хл+)
2) Фотолиз воды
Квант света взаимодействует с водой, расщепляя её на протон (H+), электрон и кислород.
- Кислород улетает в атмосферу как побочный продукт.
- Электрон возвращается к возбуждённому хлорофиллу (Хл+), восстанавливая его обратно до Хл0.
- Протон идёт на внутреннюю сторону мембраны тилакоида.
3) АТФ-синтаза
АТФ-синтаза — это фермент, грибовидное тело, соединяющее внутреннюю и внешнюю стороны мембраны тилакоида. Как вы помните, на внешней стороне мембраны после первого этапа остались электроны, а на внутренней после фотолиза остались протоны. Из-за разности зарядов возникает ЭДС (электродвижущая сила).
Как только ЭДС достигает определённого значения, открываются ворота АТФ-синтазы и протоны через неё устремляются к электронам. АТФ-синтаза создаёт 2 АТФ от потока протонов (как водяная мельница создаёт энергию от потока воды). Такой вид синтеза АТФ называется фотофосфорилирование.
Когда протон и электрон оказываются вместе на внешней стороне мембраны тилакоида, в дело вступает НАДФ. НАДФ — специальный переносчик электронов. Он соединяется с протоном и электроном и образует свою восстановленную форму — НАДФ•Н2.
Темновая фаза
Темновая фаза происходит в строме хлоропласта. Темновая фаза является светонезависимой, но протекает днем, так для темновых процессов нужны молекулы АТФ и НАДФ•Н2, синтезируемые в световой фазе. О том, где находится строма, рассказываем здесь.
Темновая фаза происходит в несколько этапов, каждый из которых — стадия цикла Кальвина. Сначала происходит фиксация углекислого газа из атмосферы. В этом процессе участвует фермента «РуБисКО» (рибулозобисфосфаткарбоксилаза). После путём многих ферментативных реакций получается глюкоза. Во время цикла Кальвина тратится АТФ и окисляется НАДФ•Н2, полученные во время световой фазы. Глюкоза впоследствии может превратиться в крахмал — основное запасающее вещество растений.
Суммарная формула фотосинтеза:
6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6O2
Хемосинтез — это образование органических веществ за счёт энергии окисления неорганических веществ.
Хемосинтез присущ бактериям:
- Серобактерии окисляют сульфиды и серу
- Железобактерии окисляют железо
- Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитратов
- Водородные бактерии окисляют водород
Энергия окисления неорганических веществ идёт на синтез органических веществ.
Поздравляю с успешным освоением новой темы!
Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов медицинских вузов (тыкай и забирай полный файл ВКонтакте)
Получить тест по теме в ЛС →
Примерное время выполнения: 30 минут.
Полноценный тест с автоматической проверкой. Мы используем сервис «РЕШУ ЕГЭ» как самый удобный в коммуникации между учителем и учеником. На сервисе возможна авторизация через ВК.