Что такое фотосинтез

Леса не просто так считают «зелёными лёгкими планеты». Это связано с регулярной работой растений, то есть, с фотосинтезом. Именно из-за него все живые организмы на Земле могут дышать и эволюционировать. Если бы не данный процесс, то ни одному организму не удалось бы выжить. Так что же такое фотосинтез в биологии, каким образом он влияет на людей и другие живые организмы?

Понятие фотосинтеза

Фотосинтез — это уникальный процесс, ведь благодаря некоторым пигментам растений и энергии, получаемой от солнечного света, из неорганических компонентов образуется органика. Он считается одним из самых важных процессов. Именно за его счёт живые организмы образовались и продолжают жить на Земле.

Создавать кислород, черпая из воздуха углекислый газ могут не только наземные растения, но и некоторые виды водорослей. Помимо этого стоит отметить, что фитопланктон вырабатывает до восьмидесяти процентов кислорода.

Влияние фотосинтеза на жизнь человека

Мы уже поняли, что такое фотосинтез. Теперь стоит разобраться, какое значение он имеет в жизни людей и других живых организмов. Если бы не было данного процесса, то вместо живых разумных существовали бы только бактерии. Энергия, которая была образована в результате фотосинтеза дала возможность бактериям эволюционировать.

Все процессы, происходящие в природе, требуют немало энергии, которая поступает непосредственно от ближайшей к Земле звезды. Но свет способен получить особую форму только после того, как его перерабатывают растения.

Но растения пускают в дело только незначительную часть энергии, а оставшуюся они длительное время накапливают. В итоге зелень употребляют в пищу олени и другие животные, которые становятся едой хищников и людей. То есть, каждое живое существо получает энергию солнца и множество ценных веществ.

Кислород, который является побочным компонентом биохимической реакции, необходим для поддержания жизни всем живым организмам. Дыхание — это процесс, который является полной противоположностью фотосинтезу. Органические вещества окисляются и в конце концов разрушаются. В итоге организм начинает использовать энергию для поддержания жизни и других задач.

Когда растений на земном шаре было очень мало, кислород на планете фактически отсутствовал, полностью растворяясь. Однако примитивным формам удавалось получать минимальное количество энергии, но другими методами. Но этого не хватало для развития. По этой причине повышение количество кислорода открыло для примитивных организмов новые возможности.

Другой функцией является защита организмов от воздействия ультрафиолетового излучения. Это озоновый слой, который располагается на расстоянии в двадцать-двадцать пять километров от земли. Озоновый слой образуется именно за счёт кислорода, который видоизменяется под влиянием солнечных лучей. Если бы не было этой защиты, то смогли бы существовать лишь подводные организмы.

Живые существа при дыхании выделяют углекислый газ, который является одним из самых важных составляющих фотосинтеза. В ином случае углекислый газ бы попросту скапливался в верхних слоях атмосферы, из-за чего влияние парникового эффекта бы значительно усилилось.

Что такое фотосинтез мы уже разобрались, но какие функции он выполняет? Среди них можно выделить создание озонового слоя, образование энергии и питательных веществ, выделение кислорода.

Понятие и формула

Но что такое фотосинтез в биологии? Определение произошло от сочетания пары слов: фото и синтез. Если их перевести с древнегреческого языка, то получится «свет» и «соединение». В итоге энергия света преобразуется в энергию связей органических веществ.

Если составить схему, то получится:

Углекислый газ + вода + свет = углевод + кислород.

Химическая формула выглядит таким образом:

6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2.

Что фотосинтез дает растениям

Что такое фотосинтез у растений? Каждому растению для развития и роста требуется две составляющие: энергия и питательные вещества. Именно фотосинтез даёт им возможность обеспечить себя всеми необходимыми компонентами. Основной целью этой процедуры является Создание органический веществ. Выделение кислорода — это всего лишь побочная реакция.

По своей природе растения уникальны, так как им для получения энергии не требуются другие организмы. Именно по этому они входят в группу автотрофов. В переводе с древнегреческого языка это слово означает «питаюсь сам».

Как протекает процесс

Что такое фотосинтез в клетке? Процесс протекает в зелёных частях растений, которые называют хлоропластами. Они являются частью всех растительных клеток. В хлоропластах есть другие вещества — хлорофиллы. Так называется основной фотосинтетический пигмент, который лежит в основе всей реакции. Кроме того, именно хлорофиллы позволяют растению иметь зелёный цвет.

Способность поглощать солнечные лучи характерна именно для этого пигмента. В результате в клетках растений запускается целая биохимическая «лаборатория», где вода и СО2 начинают преобразовываться в кислород и углеводы.

В само растение вода попадает сквозь корневую систему, а газ сквозь листья. Свет — это полноценный мощнейший источник энергии. Как только свет начинает воздействовать на хлорофилл, начинается активация молекулы. Но в молекулы воды кислород остается как бы «бесхозным». Это побочный продукт реакции, который совершенно не нужен растению, но необходим для жизни человека и других живых организмов.

Фазы фотосинтеза

Что такое фотосинтез в природе уже известно, настала пора выявить основные фазы. Весь процесс делится на две фазы: световую и теневую. Они протекают единомоментно, однако в разных частях хлоропласта. Название фаз говорит само за себя. Для светозависимой фазы необходимы частицы света. Но для светонезависимой фазы наличие света не нужно.

Перед рассмотрением каждой из фаз стоит подробнее изучить строение хлоропласта. Оно напрямую связано с обеими фазами. Хлоропласт представляет собой разновидность пластид, а внутри клетки находится один из её компонентов. По форме он больше напоминает зёрнышко.

В состав хлоропласта входят части, которые участвуют в процессе фотосинтеза. Среди них можно выделить: две мембраны, строму, то есть, внутреннюю жидкость, тилакоиды и люмены — просветы внутри тилакоидов.

Световая фаза

Дневная фаза фотосинтеза происходит в мембранах тилакоидов. Как только на них попадает свет, то начинают высвобождаться и дополнительно накапливаться электроны, которые заряжены негативно. В итоге фотосинтетические пигменты теряют все заряженные электроны, после чего начинают распадаться молекулы воды.

Протоны водорода, которые образуются в процессе, отличаются положительным зарядом. Они скапливаются на внутренней мембраны тилакоида. В результате положительные и отрицательные электроны делятся лишь тонкой мембраной. Кислород вырабатывается как побочный компонент. Когда электронов и протонов водорода становится чересчур много, то начинает работать фермент АТФ-синтеза. Он необходим для перемещения протонов водорода из мембраны тилакоида в жидкую среду хлоропласта, которая называется стромой.

В итоге с водородом начинает контактировать еще один переносчик — НАДФ. Этот вид фермента помогает ускорить окислительные реакции в клетках. Но в этом случае он транспортирует протоны водорода в реакции углеводов.

Уже на этой стадии начинается процесс фотофосфорилирования, за счет чего и вырабатывается очень много энергии. Его источником является АТФ.

Светонезависимая фаза фотосинтеза

Теневая фаза происходит в самой строме. Это своеобразный ряд ферментативных реакций. Углекислый газ, который был поглощён на световой стадии, растворяется в жидкости и восстанавливается до глюкозы. Также в процессе образовываются достаточно сложные органические компоненты.

Все реакции, которые происходят непосредственно во время светонезависимой фазы можно разделить на три категории. Они напрямую связаны с видом метаболизма растительных форм жизни, в клетках которых и происходит фотосинтез:

С3-растения, С4-растения и САМ-растения.

Любопытный факт: Морской слизень, которого называют Elysia chlorotica является уникальным животным, которое способно осуществлять фотосинтез. В рационе слизня находятся преимущественно водоросли, хлоропласты которых могут проникать в клетки пищеварительного тракта и фотосинтезировать там долгие месяцы. Углеводы, которые вырабатываются в процессе, помогают слизню поддерживать жизнь.

Вот мы и разобрались, что такое фотосинтез простыми словами и для чего он нужен в природе.