Фотосинтез, его стадии и значение

Фотосинтез представляет собой процесс, в результате которого органические вещества образуются из неорганических соединений за счет энергии света.

Фототрофными организмами являются все зеленые растения. Фотосинтез происходит в специализированных органоидах клетки – хлоропластах. Напомним, что хлоропласт окружен двойной мембраной, его внутреннее содержимое (матрикс или строма) пронизано тилакоидами стромы, между которыми расположены стопки мембранных мешочков – граны. Грану образуют тилакоиды, мембрана которых содержит фотосинтетический пигмент хлорофилл.

Фотосинтез протекает в два этапа, которые называются световая и темновая стадии.

Световая стадия фотосинтеза происходит только на свету в тилакоидах граны. Молекула хлорофилла поглощает квант света и вследствие этого переходит в возбужденное состояние. Электрон хлорофилла, поглотивший квант света, приобретает избыточную энергию, которая тратится на синтез АТФ.

Внутри тилакоида под действием света происходит фотолиз воды – разложение молекулы воды на протоны и ионы гидроксила.

Уравнение, отображающее фотолиз воды, выглядит следующим образом:

2О → 4Н+ +4е- + О2

Протоны, образовавшиеся в результате фотолиза выходят в строму хлоропласта и соединяются с переносчиком НАДФ+, переводя его в восстановленную форму (НАДФН). Это соединение используется в темновой стадии фотосинтеза. Кислород, также выделяющийся в результате фотолиза воды, выделяется в атмосферу.

Таким образом, итогом световой стадии фотосинтеза является:

В темновой стадии фотосинтеза участвуют АТФ и НАДФН. Темновая стадия происходит как на свету, так и в темноте в строме хлоропласта. Суть этой стадии заключается в том, что углекислый газ за счет энергии АТФ и при участии НАДФН восстанавливается до глюкозы.

Итогом темновой стадии фотосинтеза является:

Суть фотосинтеза сводится к тому, что во время световой стадии энергия света аккумулируется в АТФ, а энергия АТФ, в свою очередь, тратится на синтез глюкозы. Источником водорода для синтеза глюкозы служит вода, а кислород является побочным продуктом фотосинтеза.

До появления фотосинтезирующих организмов в атмосфере Земли кислород отсутствовал. С появлением фотосинтетиков атмосфера стала насыщаться кислородом. Это привело к появлению организмов с новым типом энергетического обмена, которые обеспечивали себя энергией вследствие окисления преимущественно углеводов и жиров при участии кислорода атмосферы.

В результате фотосинтеза на Земле образуется около 150 млрд. т органического вещества и выделяется около 200 млрд. т свободного кислорода в год.

Планетарная роль растений как фотосинтезирующих организмов чрезвычайно велика: