ФОТОСИНТЕЗ.ЗНАЧЕННЯ ФОТОСИНТЕЗУ.

1.Поняття фотосинтезу.

Життя на Землі залежить від енергії сонця. Існує тільки один процес - фотосинтез - за допомогою якого сонячна енергія нагромаджується у доступному для організмів вигляді - органічних речовинах.

Процес утворення органічних сполук з неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії на енергію хімічних зв 'язків за участю хлорофілу називають фотосинтезом.

Здатність до фотосинтезу мають зелені рослини, деякі тварини (рослинні джгу­тикові), деякі ціанобактерії, пурпурові га зелені сіркобактерії, їх називають фототрофами (від грец. фото — світло,_трофос — живлення). Усі інші організми - гетеротрофи — залежать від фотоїрофів, оскільки використовують тільки готові органічні речовини. Отже, зелені рослини - єдині організми на Землі, здатні засвоювати енергію сонця. Окрім цього, тільки вони постачають в атмосферу кисень. Поняття «фотосинтезу» охоплює весь процес в цілому —-від поглинання рослиною світлової енергії до утворення вуглеводів:

6со₂₊6н₂о=с₆н₁₂о₆+6о₂

2.Етапи фотосинтезу.

Сумарне рівняння фотосинтезу не виражає суті процесу. Фотосинтез складається з ряду послідовних реакцій, що відбуваються у хлоропластах за участю хлорофілу.

Світлова енергія перетворюється на енергію синтезованих органічних сполук (вуглеводів) в особливих структурах хлоропластів - реакційних центрах, що містять хлорофіл.

У процесі фотосинтезу в зелених рослин, ціанобактерій беруть участь дві фотосинтезуючі системи — перша (І) та друга (II), які мають різні реакційні центри та пов'язані між собою через систему перенесення електронів.

Процес фотосинтезу відбувається у дві фази --світлову та темнову.

а)Світлова фаза

Світлова фаза фотосинтезу проходитьна мембранах тилакоїдів у хлоропластах за наявності світла. Хлорофіл вловлює кванти світла (фотони), які приводять до "збудження" одного з електронів молекули хлорофілу, який переміщується на мембрани тилакоїдів, набуваючи потенційної енергії.

У ФС І електрони, взаємодіючи з іонами водню, які є у навколишньому сере­довищі, відновлюють НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат):

НАДФ⁺+2е+2Н⁺ НАДФ*Н₂ (сильний відновник)

Під дією світла і за участю ферментів у ФС II, молекули води розщеплюються (фотоліз води) на протони водню та молекулярний кисень, який виділяється в атмосферу, а електрони використовуються на відновлення ФС І:

2Н₂О 4Н⁺+О₂+2е^-

Енергія "збуджених" електронів використовується для синтезу АТФ, що утво­рюється під час реакцій в обох фотосистемах (І і II).

Таким чином, під час світлової фази фотосинтезу утворюються багаті на енергію сполуки: АТФ і НАДФ-Н₂, а також продукт фотолізу води — кисень, який виділяється в атмосферу.

б)Темнова фаза

Темнова фаза проходить у матриксі хлоропласта. Для цих реакцій світло не потрібне. Отже, проходять вони як при світлі, так і за його відсутності. В ході темпової фази СО, відновлюється до глюкози завдяки енергії, що вивільнюється при розщепленні АТФ, та за рахунок відновлення НАДФ-Н,.

Внаслідок складних і багатоступеневих хімічних реакцій, кожну з яких каталізує специфічний фермент, з Со ₂ утворюється глюкоза. З глюкози в клітинах рослин можуть синтезуватись полісахариди — крохмаль, целюлоза тощо.

Послідовність темнових реакцій розшифрована американським ученим М. Кальвіном, за що у 1961 році йому була присуджена Нобелівська премія.

Всі організми Землі задовільняють свої життєві потреби безпосередньо (фото трофи) або опосередковано (гетеротрофи) за рахунок енергії сонця. Це означає, що рослини фіксують світлову енергію і накопичують її'у вигляді хімічних зв'язків органічних речовин, здатних зберігатись дуже довго. Нафта й вугілля, які ми тепер використовуємо, містять "законсервоване" сонячне світло — енергі

ю, нагромаджену фототрофами мільйони років тому!

Запитання для контролю:

1.Дайте визначення процесу фотосинтезу.

2.Які речовини утворюються під час світлової фази фотосинтезу?

3.Що відбувається в темновій фази фотосинтезу?

4.Які речовини утворюються під час темнової фази фотосинтезу?

5.Яке значення має процес фотосинтезу для організмів на Землі?

6.Які організми здатні до фотосинтез

Малюнок15.Рослини, що здійснюють фотосинтез.