Фотосинтезата е процес што го користат растенијата, алгите и некои бактерии за да ја искористат енергијата од сончевата светлина и да ја претворат во хемиска. Оваа статија ги опишува општите принципи на фотосинтеза и примената на фотосинтезата за развој на чисти горива и обновливи извори на енергија.
Постојат два вида на фотосинтетички процеси: кислороден фотосинтезаи аноксигенски фотосинтеза... Општите принципи на аноксигена и кислородна фотосинтеза се многу слични, но најчеста е кислородната фотосинтеза, која е забележана кај растенијата, алгите и цијанобактериите.
За време на кислородната фотосинтеза, светлосната енергија го олеснува преносот на електрони од вода (H 2 O) до јаглерод диоксид (CO 2). Реакцијата произведува кислород и јаглеводороди.
Оксигена фотосинтезаможе да се нарече процес спротивен на дишењето во кој постои апсорпција на јаглерод диоксид произведен од сите организми за дишење и ослободување на кислород во атмосферата.
Од друга страна, водата не се користи како донатор на електрони во аноксигена фотосинтеза. Овој процес најчесто се забележува кај бактерии како што се пурпурните бактерии и зелените сулфурни бактерии, кои главно се наоѓаат во различни водни средини.
Со аноксигена фотосинтеза, кислородот не се произведува, па оттука и името. Резултатот од реакцијата зависи од донаторот на електрони. На пример, многу бактерии користат водород сулфид како донатор, и како резултат на оваа фотосинтеза, се формира цврст сулфур.
Иако двата вида на фотосинтеза се сложени и повеќестепени процеси, тие можат грубо да се претстават во форма на хемиските равенки подолу.
Оксигена фотосинтезае напишано на следниов начин:
6CO 2 + 12H 2 O + Светлосна енергија → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O
Тука, шест молекули на јаглерод диоксид (CO2) се комбинираат со 12 молекули вода (H2O) користејќи светлосна енергија. Како резултат на реакцијата, се формираат една молекула на јаглени хидрати (C6H12O6 или гликоза) и шест молекули на кислород и шест молекули на вода.
Слично различни реакции аноксигена фотосинтезаможе да се претстави во форма на една генерализирана формула:
CO 2 + 2H 2 A + Светлосна енергија → + 2A + H 2 O
Буквата А во равенката е променлива, а H 2 A претставува потенцијален донатор на електрони. На пример, А може да биде сулфур во водород сулфид (H 2 S).
Фотосинтетички апарат
Подолу се дадени клеточните компоненти потребни за фотосинтеза.
Пигменти
ПигментиДали молекулите даваат боја на растенијата, алгите и бактериите, но тие се исто така одговорни за ефикасно снимање на сончева светлина. Пигменти со различни бои апсорбираат различни бранови должини на светлина. Подолу се прикажани три главни групи.
- ХлорофилиДали зелените пигменти се способни да заробат сина и црвена светлина. Хлорофилите имаат три подтипови наречени хлорофил a, хлорофил b и хлорофил c. Хлорофил а се наоѓа во сите фотосинтетички растенија. Исто така постои и бактериска варијанта, бактериохлорофил, која апсорбира инфрацрвена светлина. Овој пигмент главно се наоѓа во виолетова и зелена сулфурна бактерија, која врши аноксигена фотосинтеза.
- КаротеноидиДали се црвени, портокалови или жолти пигменти кои апсорбираат сино-зелена светлина. Примери за каротеноиди се ксантофил (жолта) и каротин (портокалова), кои на морковите им даваат боја.
- ФикобилиниДали се црвени или сини пигменти кои апсорбираат долги бранови должини на светлина, кои не се толку добро апсорбирани од хлорофилите и каротеноидите. Може да се видат во цијанобактерии и црвени алги.
Пластид
Фотосинтетичките еукариотски организми содржат органели во цитоплазмата наречена пластиди... Пластидите со две мембрани во растенијата и алгите се сметаат за примарни пластиди, а пластидите со повеќе мембрани пронајдени во планктоните се нарекуваат секундарни пластиди, се вели во написот на Nature Education од авторите Чонг Ксин Чан и Дебашиш Батахарија, истражувачи од Универзитетот Рутгерс во Newу ерси.
Пластидите обично содржат пигменти или можат да складираат хранливи материи. Безбојни и непигментирани леукопласти складираат масти и скроб, додека хромопластите содржат каротеноиди, а хлоропластите содржат хлорофил.
Фотосинтезата се одвива во хлоропласти; особено, во областите на граната и стромата. Грана се наредени рамни везикули или мембрани наречени тилакоиди. Сите фотосинтетички структури се наоѓаат во зрна. Тука се случува преносот на електрони. Празните простори помеѓу колоните на граната ја сочинуваат стромата.
Хлоропластите се како митохондриите, енергетските центри на клетките, по тоа што имаат свој геном или збирка на гени содржани во циклична ДНК. Овие гени кодираат протеини потребни за органела и фотосинтеза. Како и митохондриите, се смета дека хлоропластите еволуирале од примитивни бактериски клетки преку ендосимбиоза.
Антени
Молекулите на пигментот се врзуваат за протеините, што им овозможува да се движат во правец на светлината и едни кон други. Според објавување на Вим Вермас, професор на Државниот универзитет во Аризона, збир од 100-5000 молекули на пигмент е „ антени". Овие структури ја зафаќаат светлината од сонцето во форма на фотони.
На крајот на краиштата, светлосната енергија мора да се пренесе во пигментно-протеинскиот комплекс, што може да ја претвори во хемиска енергија во форма на електрони. Во растенијата, на пример, светлосната енергија се пренесува на пигменти на хлорофил. Транзицијата кон хемиска енергија се случува кога пигментот на хлорофил поместува електрон, кој потоа може да се пренесе на соодветниот примач.
Центри за реакција
Пигменти и протеини кои ја претвораат светлината во хемиска и го иницираат процесот на пренос на електрони се познати како центри за реакција.
Процес на фотосинтеза
Реакциите на фотосинтезата на растенијата се поделени на оние што бараат присуство на сончева светлина и не бараат. И двата вида реакции се случуваат кај хлоропластите: реакции зависни од светлина кај тилакоиди и реакции независни од светлината во стромата.
Реакции зависни од светлина (светлосни реакции)кога светлосен фотон го погодува центарот за реакција, а пигментната молекула како што е хлорофилот ослободува електрони. Во овој случај, електронот не треба да се врати во првобитната положба, и тоа не е лесно да се избегне, бидејќи сега хлорофилот има „електронска дупка“ што привлекува електрони во близина.
Ослободениот електрон успева да „избега“ движејќи се по електронскиот транспортен синџир, што ја генерира енергијата неопходна за да се добие АТП (аденозин трифосфат, извор на хемиска енергија за клетките) и NADP. „Електронската дупка“ во оригиналниот пигмент на хлорофил е исполнета со електрони од водата. Како резултат на тоа, кислородот се ослободува во атмосферата.
Темни реакции(кои се независни од присуството на светлина и се познати и како циклус Калвин). За време на темните реакции, се произведуваат АТП и НАДП, кои се извори на енергија. Циклусот Калвин се состои од три фази на хемиска реакција: фиксација на јаглерод, редукција и регенерација. Овие реакции користат вода и катализатори. Јаглеродните атоми од јаглерод диоксид се „фиксираат“ кога се инкорпорирани во органски молекули, кои на крајот формираат три-јаглеродни јаглехидрати (лесни шеќери). Овие шеќери потоа се користат за производство на гликоза или се рециклираат за повторно започнување на Калвиновиот циклус.
Фотосинтеза во иднина. Употреба на фотосинтеза
Фотосинтетичките организми се потенцијално средство за производство на еколошки горива како водород или дури и метан. Неодамна, истражувачка група на Универзитетот во Турку во Финска ја примени способноста на зелените алги да произведуваат водород. Зелените алги можат да произведат водород за неколку секунди ако прво бидат изложени на отсуство на светлина и кислород, а потоа се изложени на светлина. Тимот разви начин за продолжување на производството на водород на алги до три дена, како што беше објавено во публикација во 2018 година во списанието Energy & Environmental Science.
Научниците, исто така, направија напредок во вештачката фотосинтеза. На пример, група истражувачи од Универзитетот во Калифорнија во Беркли разви вештачки систем за фаќање на јаглерод диоксид со помош на полупроводнички наножици и бактерии. Комбинацијата на сет биокомпатибилни наножици што апсорбираат светлина со одредена популација на бактерии, користејќи ја енергијата на сончевата светлина, го претвора јаглерод диоксидот во гориво или полимери. Тим научници го објавија својот проект во 2015 година во списанието Нано писма.
Во 2016 година, научниците од истата група објавија студија во списанието Science, која опиша друг систем за вештачка фотосинтеза во кој специјално создадени бактерии се користат за производство на течни горива со помош на сончева светлина, вода и јаглерод диоксид. Во принцип, растенијата можат да користат само 1% од енергијата на сонцето и да ја користат за време на фотосинтезата за производство на органски соединенија. Спротивно на тоа, системот за вештачка фотосинтеза можеше да искористи 10% од сончевата енергија за производство на органски соединенија.
Истражувањето на природните процеси како што е фотосинтезата им помага на научниците да развијат нови начини за искористување на различни обновливи извори на енергија. Сончевата светлина е широко користена од растенијата и бактериите во фотосинтезата, така што вештачката фотосинтеза е логичен чекор за создавање еколошко гориво.
Написот користеше материјали од livescience.com
(Прегледано1 663 | Прегледано денес 1)
Најдобрите затворени растенија што го прочистуваат воздухот
Фотосинтезае процес на синтеза на органски супстанции од неоргански поради енергијата на светлината. Во огромно мнозинство на случаи, фотосинтезата се спроведува од растенија користејќи клеточни органели како што се хлоропластисодржи зелен пигмент хлорофил.
Ако растенијата не беа способни да синтетизираат органска материја, тогаш скоро сите други организми на Земјата нема да имаат од што да се хранат, бидејќи животните, габите и многу бактерии не можат да синтетизираат органски супстанции од неоргански. Ги апсорбираат само готовите, ги делат на поедноставни, од кои повторно составуваат сложени, но веќе карактеристични за нивното тело.
Ова е случај ако зборуваме за фотосинтеза и неговата улога многу кратко. За да ја разберете фотосинтезата, треба да кажете повеќе: кои специфични неоргански супстанции се користат, како се одвива синтезата?
За фотосинтеза се потребни две неоргански супстанции - јаглерод диоксид (CO 2) и вода (H 2 O). Првиот се апсорбира од воздухот од воздушните делови на растенијата главно преку стомите. Вода - од почвата, од каде што се доставува до фотосинтетичките клетки со спроводливиот систем на растението. Исто така, за фотосинтезата е потребна енергија на фотони (hν), но тие не можат да се припишат на материјата.
Севкупно, фотосинтезата произведува органска материја и кислород (О 2). Обично, органската материја обично се нарекува гликоза (C 6 H 12 O 6).
Органските соединенија се претежно составени од атоми на јаглерод, водород и кислород. Тие се оние што се наоѓаат во јаглерод диоксид и вода. Меѓутоа, за време на фотосинтезата, се ослободува кислород. Нејзините атоми се земени од вода.
Накратко и генерално, равенката на реакцијата на фотосинтезата обично се пишува како што следува:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Но, оваа равенка не ја одразува суштината на фотосинтезата, не ја прави разбирлива. Погледнете, иако равенката е избалансирана, таа има вкупно 12 атоми во слободен кислород.Но, ние рековме дека тие доаѓаат од вода, а има само 6 од нив.
Всушност, фотосинтезата се одвива во две фази. Првиот се вика светлина, второто е темно... Ваквите имиња се должат на фактот дека светлината е потребна само за фазата на светлина, темната фаза е независна од неговото присуство, но тоа не значи дека оди во темнина. Фазата на светлина се јавува на хлоропластичните тилакоидни мембрани, темната фаза - во стромата на хлоропластот.
Во светлосната фаза, не се случува врзување на CO 2. Постои само фаќање на сончева енергија од комплекси на хлорофил, негово складирање во АТП, употреба на енергија за намалување на NADP на NADP * H 2. Протокот на енергија од хлорофил возбуден со светлина се обезбедува со електрони, кои се пренесуваат долж синџирот на транспорт на електрони на ензими вградени во тилакоидните мембрани.
Водородот за NADP се зема од вода, која под влијание на сончевата светлина се распаѓа во атоми на кислород, водородни протони и електрони. Овој процес се нарекува фотолиза... Кислород од вода не е потребен за фотосинтеза. Атомите на кислород од две молекули на вода се комбинираат за да формираат молекуларен кислород. Реакцијата за реакција за светлосната фаза на фотосинтезата е накратко како што следува:
H 2 O + (ADP + F) + NADP → ATP + NADP * H 2 + ½O 2
Така, кислородот се ослободува за време на светлосната фаза на фотосинтеза. Бројот на АТП молекули синтетизирани од АДП и фосфорна киселина по фотолиза на една молекула на вода може да биде различен: една или две.
Значи, ATP и NADP * H 2 влегуваат во темната фаза од светлината. Тука енергијата на првото и силата на намалување на втората се трошат за врзување на јаглерод диоксид. Оваа фаза на фотосинтеза не може да се објасни едноставно и кратко, бидејќи не се одвива така што шест молекули на CO 2 се комбинираат со водородот ослободен од молекулите NADP * H 2 за да формираат гликоза:
6CO 2 + 6NADP * H 2 → C 6 H 12 O 6 + 6NADP
(реакцијата продолжува со трошење на енергија АТП, која се распаѓа во АДП и фосфорна киселина).
Горенаведената реакција е само прекумерно поедноставување за да се олесни разбирањето. Всушност, молекулите на јаглерод диоксид се врзуваат едно по едно, се врзуваат за готовата органска материја од пет јаглерод. Се формира нестабилна органска материја од шест јаглерод, која се распаѓа во три-јаглеродни молекули на јаглени хидрати. Некои од овие молекули се користат за ресинтеза на оригиналната пет-јаглеродна супстанција за врзување на CO 2. Обезбедена е таква ресинтеза Циклус Калвин... Малцинство од три-јаглеродни молекули на јаглени хидрати го напуштаат циклусот. Сите други органски супстанции (јаглехидрати, масти, протеини) се синтетизираат од нив и други супстанции.
Тоа е, всушност, три-јаглеродни шеќери, а не гликоза, се ослободуваат од темната фаза на фотосинтезата.
Човечкиот живот, како и целиот живот на Земјата, е невозможен без дишење. Вдишуваме кислород од воздухот и издишуваме јаглерод диоксид. Но, зошто кислородот не истекува? Излезе дека воздухот во атмосферата постојано се храни со кислород. И оваа заситеност се јавува токму поради фотосинтеза.
Фотосинтезата е едноставна и јасна!
Секој е должен да разбере што е фотосинтеза. За да го направите ова, воопшто не треба да пишувате сложени формули, доволно е да ја разберете важноста и магијата на овој процес.
Растенијата ја играат главната улога во процесот на фотосинтеза - трева, дрвја, грмушки. Во лисјата на растенијата, милиони години имаше неверојатна трансформација на јаглерод диоксид во кислород, што е толку неопходно за живот за оние кои сакаат да дишат. Ајде да се обидеме да го расклопите целиот процес на фотосинтеза по ред.
1. Растенијата земаат вода од почвата со минерали растворени во неа - азот, фосфор, манган, калиум, разни соли - вкупно повеќе од 50 различни хемиски елементи. На растенијата им е потребна за исхрана. Но, од земјата, растенијата добиваат само 1/5 од потребните супстанции. Останатите 4/5 излегуваат од воздух!
2. Растенијата апсорбираат јаглерод диоксид од воздухот. Истиот јаглерод диоксид што го издишуваме секоја секунда. Растенијата дишат јаглерод диоксид исто како и јас и ти кислородот. Но, ова не е доволно.
3. Неопходна компонента во природна лабораторија е сончевата светлина. Сончевите зраци во лисјата на растенијата предизвикуваат извонредна хемиска реакција. Како се случува ова?
4. Има неверојатна супстанција во лисјата на растенијата - хлорофил... Хлорофилот е во состојба да зафати сончеви зраци и неуморно да ја обработува добиената вода, елементи во трагови, јаглерод диоксид во органска материја неопходна за секое живо суштество на нашата планета. Во овој момент, растенијата ослободуваат кислород во атмосферата! Ова е дело на хлорофил што научниците го нарекуваат сложен збор - фотосинтеза.
Презентација на тема Фотосинтеза може да се преземе на образовниот портал
Значи, зошто тревата е зелена?
Сега кога знаеме дека растителните клетки содржат хлорофил, на ова прашање е многу лесно да се одговори. Не без причина хлорофилот е преведен од старогрчкиот јазик како „зелен лист“. За фотосинтеза, хлорофилот ги користи сите зраци на сончева светлина, освен зелената. Гледаме трева, лисја од растенија зелени токму затоа што хлорофилот излегува дека е зелен.
Важноста на фотосинтезата.
Важноста на фотосинтезата не може да се прецени - без фотосинтеза, премногу јаглерод диоксид ќе се акумулира во атмосферата на нашата планета, повеќето живи организми едноставно нема да можат да дишат и да умрат. Нашата Земја ќе се претвори во безживотна планета. За да спречи тоа да се случи, секој човек на планетата Земја треба да запомни дека сме многу должни на растенијата.
Затоа е толку важно да се создадат што е можно повеќе паркови и зелени површини во градовите. Заштитете ја тајгата и џунглата од уништување. Или само засади дрво до твојата куќа. Или да не се скршат гранките. Само учеството на секој човек на планетата Земја ќе помогне да се зачува животот на матичната планета.
Но, важноста на фотосинтезата не е ограничена само на конверзија на јаглерод диоксид во кислород. Како резултат на фотосинтезата, озонската обвивка беше формирана во атмосферата, која ја штити планетата од штетните зраци на ултравиолетово зрачење. Растенијата се храна за повеќето живи суштества на Земјата. Потребна и здрава храна. Хранливата вредност на растенијата е исто така заслуга за фотосинтеза.
Неодамна, хлорофилот активно се користи во медицината. Луѓето одамна знаат дека болните животни инстинктивно јадат зелени лисја за да заздрават. Научниците открија дека хлорофилот е сличен на супстанција во човечките крвни клетки и е способен да прави чуда.
Растенијата добиваат с everything што им е потребно за раст и развој од околината. Така тие се разликуваат од другите живи организми. За да се развијат добро, потребна е плодна почва, природно или вештачко наводнување и добро осветлување. Ништо нема да расте во темница.
Почвата е извор на вода и хранливи материи органски соединенија, елементи во трагови. Но, дрвјата, цвеќињата, тревите исто така имаат потреба од сончева енергија. Под влијание на сончевата светлина се јавуваат одредени реакции, како резултат на што јаглерод диоксидот, апсорбиран од воздухот, се претвора во кислород. Овој процес се нарекува фотосинтеза. Хемиската реакција што се јавува кога е изложена на сончева светлина, исто така, произведува гликоза и вода. Овие супстанции се од витално значење за растението да се развива.
На јазикот на хемичарите, реакцијата изгледа вака: 6CO2 + 12H2O + светлина = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Поедноставена форма на равенката: јаглерод диоксид + вода + светлина = гликоза + кислород + вода.
Буквално "фотосинтеза" се преведува како "заедно со светлина". Овој збор се состои од два едноставни збора „фотографија“ и „синтеза“. Сонцето е многу моќен извор на енергија. Луѓето го користат за производство на електрична енергија, изолација на куќи и загревање вода. Исто така, на растенијата им е потребна енергија од сонцето за да го одржат животот. Гликозата од фотосинтезата е едноставен шеќер кој е еден од најважните хранливи материи. Растенијата го користат за раст и развој, а вишокот се депонира во лисја, семиња, овошја. Не целата гликоза останува непроменета во зелените делови на растенијата и овошјето. Едноставните шеќери имаат тенденција да се претворат во посложени, кои вклучуваат скроб. Таквите резерви на растенија се трошат за време на периоди на недостаток на хранливи материи. Токму тие ја одредуваат хранливата вредност на билки, овошја, цвеќиња, лисја за животните и луѓето кои јадат растителна храна.
Како растенијата апсорбираат светлина
Процесот на фотосинтеза е доста сложен, но може да се опише накратко за да стане разбирлив дури и за децата на училишна возраст. Едно од најчестите прашања се однесува на механизмот на апсорпција на светлина. Како светлосната енергија влегува во растенијата? Процесот на фотосинтеза се одвива во лисјата. Во лисјата на сите растенија има зелени клетки - хлоропласти. Тие содржат супстанција наречена хлорофил. Хлорофилот е пигмент што им дава зелена боја на лисјата и е одговорен за апсорпција на светлосната енергија. Многу луѓе не размислуваа зошто лисјата на повеќето растенија се широки и рамни. Излезе дека природата го обезбедила тоа со причина. Широката површина ви овозможува да апсорбирате повеќе сончева светлина. Од истата причина, соларните панели се направени широки и рамни.
Горниот дел од лисјата е заштитен со восочен слој (живец) од загуба на вода и негативни ефекти од временските услови, штетници. Тоа се нарекува палисада. Ако внимателно го погледнете листот, можете да видите дека горната страна е посветла и помазна. Богата боја се добива поради фактот што има повеќе хлоропласти во овој дел. Вишокот на светлина може да ја намали способноста на растението да произведува кислород и гликоза. Хлорофилот е оштетен од изложување на светлото сонце и тоа ја забавува фотосинтезата. Забавувањето се случува и со доаѓањето на есента, кога светлината станува помала, а лисјата почнуваат да пожолтуваат поради уништувањето на хлоропластите во нив.
Улогата на водата во фотосинтезата и животот на растенијата не може да се потцени. Водата е потребна за:
- обезбедување на растенија со минерали растворени во него;
- одржување на тонот;
- ладење;
- можноста за хемиски и физички реакции.
Дрвјата, грмушките, цвеќињата апсорбираат вода од почвата за корените, а потоа влагата се крева долж стеблото, поминува во лисјата долж вените, кои се видливи дури и со голо око.
Јаглерод диоксидот влегува низ мали дупки во долниот дел на листот - стомите. Во долниот дел на листот, клетките се наредени така што јаглерод диоксидот може да навлезе подлабоко. Исто така, овозможува кислородот произведен за време на фотосинтезата лесно да го напушти листот. Како и сите живи организми, растенијата се опремени со способност да дишат. Покрај тоа, за разлика од животните и луѓето, тие апсорбираат јаглерод диоксид и емитуваат кислород, а не обратно. Таму каде што има многу растенија, воздухот е многу чист и свеж. Затоа е толку важно да се грижи за дрвјата, грмушките, да се постават плоштади и паркови во големите градови.
Светли и темни фази на фотосинтеза
Процесот на фотосинтеза е сложен и се состои од две фази - светло и темно. Фазата на светлина е можна само во присуство на сончева светлина. Под влијание на светлината, молекулите на хлорофил се јонизираат, што резултира со формирање на енергија, која служи како катализатор за хемиска реакција. Редоследот на настаните во оваа фаза изгледа вака:
- молекулата на хлорофил прима светлина, која се апсорбира од зелениот пигмент и ја трансформира во возбудена состојба;
- се јавува поделба на вода;
- АТП се синтетизира, што е акумулатор на енергија.
Темната фаза на фотосинтезата се одвива без учество на светлосна енергија. Во оваа фаза, се формираат гликоза и кислород. Важно е да се разбере дека формирањето на гликоза и кислород се случува деноноќно, а не само ноќе. Темната фаза се нарекува бидејќи присуството на светлина повеќе не е потребно за нејзиниот проток. Катализаторот е АТП, кој беше синтетизиран порано.
Важноста на фотосинтезата во природата
Фотосинтезата е еден од најзначајните природни процеси. Неопходно е не само да се поддржи животот на растенијата, туку и за целиот живот на планетата. Фотосинтезата е потребна за:
- обезбедување храна и животни на луѓе;
- отстранување на јаглерод диоксид и оксигенација на воздухот;
- одржување на циклусот на хранливи материи.
Сите растенија зависат од брзината на фотосинтеза. Сончевата енергија може да се гледа како фактор што предизвикува или спречува раст. На пример, во јужните региони и региони на сонце има многу и растенијата можат да растат доста високи. Ако земеме предвид како се одвива процесот во водните екосистеми, на површината на морињата, океаните нема недостаток на сончева светлина и во овие слоеви се забележува обилен раст на алги. Во подлабоките слоеви на вода, постои недостаток на сончева енергија, што влијае на стапката на раст на водната флора.
Процесот на фотосинтеза придонесува за формирање на озонската обвивка во атмосферата. Ова е многу важно, бидејќи помага да се заштити целиот живот на планетата од штетните ефекти на ултравиолетовите зраци.
Фотосинтезае синтеза на органски соединенија во лисјата на зелените растенија од вода и јаглерод диоксид во атмосферата со помош на сончева (светлина) енергија адсорбирана од хлорофил во хлоропласти.
Благодарение на фотосинтезата, енергијата на видливата светлина се зафаќа и се претвора во хемиска енергија, се складира (складира) во органски супстанции формирани за време на фотосинтезата.
Датумот на откривање на процесот на фотосинтеза може да се смета за 1771. Англискиот научник J.. Пристли го привлече вниманието на промената на составот на воздухот поради виталната активност на животните. Во присуство на зелени растенија, воздухот повторно стана соодветен и за дишење и за горење. Последователно, работата на голем број научници (Ј. Ингенхаус, Ј. Сенебиер, Т. Сосир, Ј. Б. Бусинго) откри дека зелените растенија апсорбираат СО2 од воздухот, од кој се формира органска материја со учество на вода во светлината. Токму овој процес во 1877 година германскиот научник В.Пфефер го нарече фотосинтеза. Законот за зачувување на енергијата, формулиран од Р. Мајер, беше од големо значење за откривање на суштината на фотосинтезата. Во 1845 година, Р. Мајер сугерираше дека енергијата што ја користат растенијата е енергијата на Сонцето, која растенијата ја претвораат во хемиска енергија за време на фотосинтезата. Оваа позиција беше развиена и експериментално потврдена во студиите на извонредниот руски научник К.А. Тимиријазев.
Главната улога на фотосинтетичките организми:
1) трансформација на енергијата на сончевата светлина во енергија на хемиски врски на органски соединенија;
2) заситеност на атмосферата со кислород;
Како резултат на фотосинтезата на Земјата, се формираат 150 милијарди тони органска материја и се ослободуваат околу 200 милијарди тони слободен кислород годишно. Спречува зголемување на концентрацијата на СО2 во атмосферата, спречувајќи прегревање на Земјата (ефект на стаклена градина).
Атмосферата создадена со фотосинтеза ги штити живите суштества од деструктивно УВ зрачење со краток бран (кислород-озонски екран на атмосферата).
Само 1-2% од сончевата енергија се пренесува на земјоделските растенија; загубите се должат на нецелосна апсорпција на светлина. Затоа, постои огромна перспектива за зголемување на приносите поради изборот на сорти со висока фотосинтетичка ефикасност, создавање структура на култури поволна за апсорпција на светлина. Во овој поглед, развојот на теоретските основи за контрола на фотосинтезата станува особено итен.
Важноста на фотосинтезата е огромна. Само да забележиме дека снабдува гориво (енергија) и атмосферски кислород неопходни за постоење на сите живи суштества. Оттука, улогата на фотосинтезата е планетарна.
Планетарната природа на фотосинтезата е исто така одредена од фактот дека благодарение на циркулацијата на кислород и јаглерод (главно) се одржува модерниот состав на атмосферата, што пак го одредува понатамошното одржување на животот на Земјата. Можеме да кажеме понатаму дека енергијата што се складира во производите на фотосинтеза е во суштина главниот извор на енергија што сега го има човештвото.
Вкупна реакција на фотосинтеза
CO 2 + Н 2 O = (CH 2 О) + О 2 .
Хемијата на фотосинтезата е опишана со следниве равенки:
Фотосинтеза - 2 групи реакции:
фаза на светлина (зависи од осветлување)
темна фаза (зависи од температурата).
Двете групи на реакции продолжуваат истовремено
Фотосинтезата се одвива во хлоропластите на зелените растенија.
Фотосинтезата започнува со фаќање и апсорпција на светлина од пигментот хлорофил, кој е содржан во хлоропластите на зелените растителни клетки.
Ова е доволно за да се смени спектарот на апсорпција на молекулата. 
Молекулата на хлорофил апсорбира фотони во виолетова и сина боја, а потоа и во црвениот дел од спектарот, и не комуницира со фотоните во зелениот и жолтиот дел од спектарот.
Затоа, хлорофилот и растенијата изгледаат зелено - тие едноставно не можат на кој било начин да ги користат зелените зраци и ги оставаат да одат под бело светло (со што станува позелено).
Фотосинтетичките пигменти се наоѓаат на внатрешната страна на тилакоидната мембрана.
Пигментите се организирани во фото системи(полиња за антени за снимање светлина) - содржат 250-400 молекули од различни пигменти.
Фото -системот се состои од:
центар за реакцијафотосистеми (молекула на хлорофил а),
молекули на антена
Сите пигменти во фотосистемот се способни да пренесуваат возбудена состојба на енергија едни на други. Фотонската енергија апсорбирана од овој или оној пигмент молекул се пренесува на соседната молекула додека не стигне до реакциониот центар. Кога системот за резонанца на реакциониот центар се возбудува, тој пренесува два возбудени електрони во молекулата на акцепторот и со тоа се оксидира и добива позитивен полнеж.
Во растенијата:
фотосистем 1(максимална апсорпција на светлина на бранова должина од 700 nm - P700)
фотосистем 2(максимална апсорпција на светлина на бранова должина од 680 nm - P680
Разликите во оптималната апсорпција се должат на малите разлики во структурата на пигментите.
Двата системи работат заедно, како дво-парчен транспортер наречен нециклична фотофосфорилација .
Сумарната равенка за нециклична фотофосфорилација:
Ф - симболично означување на остатоци од фосфорна киселина
Циклусот започнува со фотосистем 2.
1) молекулите на антената фаќаат фотон и пренесуваат побудување на молекула на активниот центар P680;
2) возбудената молекула P680 дава два електрони на кофакторот Q, додека се оксидира и добива позитивен полнеж;
Кофактор(кофактор). Коензим или која било друга супстанција потребна за да функционира ензимот
Коензими (коензими)[од лат. co (cum) - заедно и ензими], органски соединенија од не -протеинска природа, кои учествуваат во ензимската реакција како прифаќачи на одделни атоми или атомски групи, расцепкани од ензимот од молекулата на подлогата, т.е. за спроведување на каталитичкото дејство на ензимите. Овие супстанции, за разлика од протеинската компонента на ензимот (апоензим), имаат релативно мала молекуларна тежина и, по правило, се термостабилни. Понекогаш коензимите значат какви било супстанции со мала молекуларна тежина, чие учество е неопходно за манифестација на каталитичко дејство на ензимот, вклучувајќи јони, на пример. K+, Mg 2+ и Mn 2+. Понудите се лоцирани. во активниот центар на ензимот и заедно со подлогата и функционалните групи на активниот центар формираат активиран комплекс.
За манифестација на каталитичка активност, повеќето ензими бараат присуство на коензим. Исклучок се хидролитичките ензими (на пример, протеази, липази, рибонуклеаза), кои ја извршуваат својата функција во отсуство на коензим.
Молекулата е намалена за P680 (со дејство на ензими). Во овој случај, водата се дисоцира на протони и молекуларен кислород,оние водата е донатор на електрони што обезбедува надополнување на електрони во P 680.
ФОТОЛИЗА ВОДА- разделување на молекула на вода, особено за време на фотосинтезата. Поради фотолизата на водата, се формира кислород, кој се ослободува од зелените растенија на светлина.
Се вчитува ...