Процесс сообщения фотосинтеза

Система сообщения фотосинтеза

В процессе фотосинтеза участвуют следующие клеточные органоиды:

• хлоропласты (особенные органоиды растительной клетки, состоящие из стромы, гран, двух мембран и имеющие собственную ДНК);
• свет (кванты света, заключенные в солнечных лучах, способны перевести хлорофилл в возбуждённое состояние и запустить процесс отдачи электрона),
• вода (вещество, которое является диполем и легко диссоциирует в нужный момент),
• углекислый газ (или активатор темновой фазы фотосинтеза);
• температура.

Для высших растений характерно протекание фотосинтеза в хлоропластах или пластидах, органоидах овальной формы, в которые имеют зеленый цвет за счет нахождения в них хлорофилла. Кроме того, этот процесс может протекать в хромопластах или пластидах, имеющих каротиноиды ли пигменты жёлтого, бурого и красного цветов. Также существуют лейкопласты, которые концентрируют внутри пигменты прозрачного оттенка и работают в зимний период.

Что касается водорослей, то «пигмент фотосинтеза» содержится внутри хроматофоров. Бурые и красные водоросли обитают на значительной глубине и имеют в своих клетках различные пигменты.

При анализе пищевой пирамиды всех живых существ можно выявить место фотосинтезирующих организмов, которые находятся у ее основания. В связи с этим они являются одним из основных компонентов питательной базы всех живых организмов в целом. Важнейшей стороной фотосинтеза является тот факт, что в ходе данного процесса образуется кислород. Из него формируется озоновый экран, который защищает поверхность Земли от ультрафиолетового излучения. Эта тенденция позволила всему живому выйти на сушу.

Кислород также обеспечивает процесс дыхания растений и животных. При окислении глюкозы при участии кислорода внутри митохондрий запасается в десятки раз больше энергии, чем без него. Это делает возможность сделать использование пищи максимально эффективным и развить высокий уровень обмена веществ.

Содержание процесса фотосинтеза

В ходе фотосинтеза выделяют несколько этапов:

• свет попадает на хлоропласты и заряжает хлорофилл. При этом хлоропласты начинают интенсивно потреблять воду из почвы и расщеплять ее на водород и кислород. Эта реакция называется фотолизом воды;
• в последствии часть кислорода выделяется в атмосферу, и другая часть идет на процессы окисления веществ в растении;
• углекислый газ, который содержится в пиреноидах и смешивается с водородом, формируя молекулы сахара. Результатом данной реакции также является выделение кислорода;
• в дальнейшем сахар соединится с поступающим из почвы азотом, фосфором, серой, витаминами и другими сложными соединениями. В результате этого образуются жиры, белки, углеводы, витамины и другие соединения, которые необходимы для жизни растительного организма.

Лучше всего фотосинтез проходит под воздействием естественного солнечного света, но многие растения вполне успешно обходятся и без него и используют искусственное освещение.

К основным условиям фотосинтеза относят тот факт, что он проходит интенсивнее в весеннее – летний период, когда солнечный свет находится в избытке. При наступлении света день значительно укорачивается и листья желтеют, потом опадают.

С точки зрения химической науки фотосинтез определяют как процесс преобразования энергии света в энергию химической связи органических веществ на свету.

В процессе фотосинтеза выделяют две фазы: световую и темновую. Световая фаза происходит в тилакоидах гран, а темновая в строме хлоропластов. Световая фаза отличается тем, что хлорофилл поглощает кванты света и образует молекулы АТФ и НАДФН.

АТФ представляет собой особый тип органических молекул, которые иногда трактуют как «энергетическую валюту». Внутри молекул содержаться высокоэнергетические связи и являются источником энергии для любых процессов, протекающих в организме. Что касается НАДФН, то эта молекула представляет собой источник водорода и используется при синтезе высокомолекулярных соединений. Ими являются углеводы и процесс их образования происходит в темновой фазе фотосинтеза.

Что касается световой фазы фотосинтеза, то она основывается на работе светособирающих комплексов, которые находятся внутри. Эти центры находятся в фотосистемах, которых у растений две: фотосистемы II и фотосистемы I. Возбужденные электроны обладают достаточно высокой энергией, отрываются и поступают в цепь белков – переносчиков. Суть световой фазы заключается в переносе электронов и перемещении ионов водорода через мембрану и их накопления внутри тилакоида. Так как их там становится очень много, они перемещаются наружу с помощью особого сопрягающего фактора, который на рисунке оранжевого цвета, изображен справа и похож на гриб. Завершается световая фаза конечным этапом транспорта электрона и образования НАДН и АТФ.

Темновая фаза фотосинтеза протекает при участии обязательного компонента – углекислого газа. В связи с этим растению необходимо постоянно поглощать данный газ из атмосферы практически постоянно. Это становится возможным благодаря наличию в клетках так называемых устьиц. Когда они открываются, СО2 поступает именно внутрь листа, растворяется в воде и вступает в реакцию световой фазы фотосинтеза.

Дальнейший синтез в хлоропластах происходит весьма сложно и в конце образуется шестиуглеродное соединение, как основа синтеза крахмала и сахарозы, а также глюкозы. В виде подобных соединений растение накапливает энергию. Несмотря на тот факт, что основным органом фотосинтеза является лист, в нем остается лишь небольшое количество энергии. В основном энергия идет на обеспечение процессов жизнедеятельности растений. Например, она концентрируется возле точек роста, так как там происходит интенсивное деление образовательной ткани.