Фотосинтез рослин грає важливу роль в диханні живих організмів, перебігу процесів окислення в неживій природі, завдяки йому відбувається постійне поповнення кисню в атмосфері.
Що таке фотосинтез?
Фотосинтез - це процес синтезу органічних сполук з вуглекислого газу (СО2) і води (Н2О) з використанням енергії світла і за участю фотосинтетичних пігментів: (хлорофіл у рослин, хлорофіл, бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій).
Цей дуже складний процес можна спрощено записати як реакцію утворення глюкози з вуглекислого газу і води з виділенням кисню.
Формула фотосинтезу має вигляд: 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
До процесу фотосинтезу здатні вищі рослини, деякі водорості і бактерії і найпростіші організми, відомі разом як фототрофи.
Реакція фотосинтезу відбувається в таких клітинних органелах, як хлоропласти. Завдяки досконалій будові фотосинтетичного апарату зелених рослин, забезпечується висока ефективність фотосинтезу. У клітинах зеленого листя рослин міститься в середньому від 20 до 100 хлоропластів, кожен з яких представляє собою відокремлену двумембранную структуру. Іноді хлоропласти спостерігаються в клітинах стебел і плодів, проте головним органом фотосинтезу зелений лист рослини, завдяки особливостям своєї будови. Структурним компонентом хлоропластів є хлорофіл - зелений пігмент, який має здатність поглинати світло. Також в хлоропластах є такі структури, як ДНК, РНК (носії спадкової інформації) і рибосоми, здійснюють синтез білка. У клітинах більшості водоростей фотосинтетична система - це хроматофори, які представляють собою особливі внутрішньоклітинні органели, а в клітинах фотосинтезуючих бактерій - тилакоїди, що містять бактеріохлорофіл. Необхідною умовою фотосинтезу є наявність світла, води і вуглекислого газу.
Фотосинтез рослин має дві послідовних стадії. Перша стадія називається світлова (фотохімічна). На цьому етапі світлова енергія перетворюється в хімічну енергію для зв'язків високоенергетичних сполук, а також в універсальний відновник. На другій стадії, яка називається темновую (метаболічна), отримана хімічна енергія і універсальний відновник проходять цикл для фіксації і відновлення вуглекислоти, в результаті чого утворюються вуглеводи. Механізм фотосинтезу розділяє світлову і темновую стадії не тільки в часі, але і в просторі. Світловий етап проходить в спеціальних тілакоідних енергопреобразующіх мембранах, в той час як темні реакції проходять або в стромі хлоропласта, або в цитоплазмі.
На інтенсивність процесу фотосинтезу впливає спектральний склад і інтенсивність світла, температура, водний режим рослини і його мінеральне живлення, концентрація СО2 і О2, а також інші фактори навколишнього середовища.
Великий внесок у вивчення ролі світла і хлорофілу в процесі фотосинтезу зробив видатний російський вчений К. А. Тімірязєв. За його словами, зелені рослини відіграють космічну роль завдяки тому, що вони здатні засвоювати сонячну енергію. Ця енергія, акумульована в органічних речовинах, використовується всіма живими організмами нашої планети.
Значення фотосинтезу в природі
- Фотосинтез - єдиний процес у біосфері, що веде до збільшення її вільної енергії за рахунок зовнішнього джерела.
- Щорічно в результаті фотосинтезу на Землі утворюється 150 млрд. Тонн органічної речовини і виділяється близько 200 млн. Тонн вільного кисню.
- Кругообіг кисню, вуглецю та інших елементів, що беруть участь у фотосинтезі, підтримує сучасний склад атмосфери, необхідний для життя на Землі. Фотосинтез перешкоджає збільшенню концентрації СО2, запобігаючи перегрів Землі внаслідок так званого «парникового ефекту».
