Превращение одного вида энергии в другой постоянно происходит в живой природе и окружающем нас мире. Например, фотосинтез — это процесс, при котором растения трансформируют световую энергию в химическую. Этот базовый биологический процесс, свойственный организмам, в клетках которых содержится хлорофилл. К ним можно отнести любые зеленые растения, водоросли и некоторые виды бактерий.
Условия фотосинтеза
Для того чтобы процесс состоялся, необходимы свет, вода и CO2 (углекислый газ). А для поглощения света требуется зеленый пигмент хлорофилл. Для фотосинтеза, который происходит в растениях, нужна вода, которая от корней по ксилеме поступает в листья. Туда же по устьицам проникает и углекислый газ. После поглощения света в атмосферу выделяется кислород и синтезируются высокоэнергетические продукты.
Две основные фазы
Несмотря на то что одним из базовых элементов фотосинтеза является свет, часть процесса происходит в темное время суток. Выделяют две фазы.
Световая
Место протекания процессов — мембраны тилакоидов. Попадая на светопоглощающий пигмент, фотоны света возбуждают электроны, в результате чего частицы с отрицательным зарядом скапливаются на мембране. Внутри накапливаются молекулы водорода с положительным зарядом. При этом происходит расщепление молекул воды (фотолиз).
Результат этой фазы:
- выделение кислорода;
- синтез АТФ (аденозинтрифосфата);
- синтез НАДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфата).
Последние два элемента являются специальными переносчиками протонов водорода. Они необходимы для синтеза веществ на следующей фазе фотосинтеза.
Темновая
С наступлением темноты углекислый газ преобразуется в глюкозу. Для этого используется энергия, накопленная в АТФ и НАДФН, которые растение синтезировало на предыдущем этапе. Реакции этой фазы протекают в строме хлоропластов. Растение захватывает из атмосферы CO2 и с помощью фермента оксигеназы присоединяет его к рибулозо-1,5-бисфосфату.
Продукт темновой фазы — глюкоза, которая затем необходима растению в качестве источника энергии. Также ночью синтезируются аминокислоты и нуклеотиды. Фаза названа в честь американского химика — цикл Кальвина.
Главное про фотосинтез
Это процесс, который осуществляется на клеточном уровне, но имеет глобальное значение для целых экосистем. Описанные реакции протекают в хлоропластах — клетках, которые содержат хлорофилл. У наземных растений их больше всего в листьях. Поэтому леса, сады, посадки, парки выполняют не только эстетическую функцию, но и экологическую.
Являясь базовым биологическим процессом для растений, фотосинтез важен для живой природы. Достаточное количество зеленых насаждений способно как улучшить положение локального аграрного сектора и его продуктивность, так и глобально противостоять изменению климата.
