Фотосинтез

Фотосинтез — це біохімічний процес, за допомогою якого зелені рослини, водорості та деякі бактерії перетворюють сонячну енергію на хімічну, синтезуючи органічні речовини (глюкозу) з вуглекислого газу та води. Фотосинтез є основою життя на Землі, забезпечуючи енергією та киснем всі живі організми.

Загальне рівняння фотосинтезу

Де:

  • CO2 — вуглекислий газ.
  • H2O— вода.
  • C6H12O6 — глюкоза.
  • O2— кисень.

Етапи фотосинтезу

  1. Світлова фаза (відбувається на мембранах тилакоїдів у хлоропластах):
    • Поглинання світла: Хлорофіл поглинає світлову енергію.
    • Розщеплення води (фотоліз): 2 H2O→світлоO2+4H++4e−
    • Синтез АТФ: Завдяки градієнту протонів у процесі фотофосфорилювання утворюється АТФ.
    • Утворення НАДФН: Електрони, перенесені через електронно-транспортний ланцюг, використовуються для відновлення НАДФ+ до НАДФН (відновлювальний агент).
  2. Темнова фаза (цикл Кальвіна) (відбувається в стромі хлоропластів):
    • Фіксація вуглекислого газу ферментом Рубіско.
    • Відновлення вуглецю до глюкози за допомогою НАДФН і АТФ, синтезованих у світловій фазі.
    • Основні продукти: глюкоза, яка може перетворюватися на крохмаль або інші вуглеводи.

Важливість фотосинтезу

  1. Постачання енергії:
    • Є основним джерелом органічних сполук, необхідних для живих організмів.
  2. Виділення кисню:
    • Забезпечує атмосферний кисень, необхідний для дихання аеробних організмів.
  3. Вуглецевий цикл:
    • Фотосинтез забезпечує вилучення вуглекислого газу з атмосфери, що допомагає регулювати клімат планети.

Фотосинтез у різних організмах

  1. Рослини:
    • Основний процес у хлоропластах листків.
  2. Водорості:
    • Здійснюють фотосинтез у водному середовищі.
  3. Ціанобактерії:
    • Є прокаріотами, здатними до фотосинтезу, і значною мірою вплинули на розвиток атмосфери Землі.

Фактори, що впливають на фотосинтез

  1. Світло: Інтенсивність і спектр випромінювання.
  2. Температура: Оптимальна температура для ферментів, що беруть участь у фотосинтезі.
  3. Концентрація CO2: Вища концентрація прискорює процес.
  4. Вода: Недостатня кількість води обмежує фотоліз.

Використання фотосинтезу людиною

  1. Сільське господарство:
    • Оптимізація умов для фотосинтезу підвищує врожайність рослин.
  2. Енергетика:
    • Біопаливо на основі рослин.
  3. Екологія:
    • Ліси й рослинність є природними «поглиначами» вуглекислого газу.

Фотосинтез — це один із найважливіших процесів на Землі, який підтримує біосферу та цикли речовин у природі.