Світлова фаза фотосинтезу: природа процесу
Фотосинтез як хімічне явище являє собою процес, в ході якого відбувається формування органічних сполук при взаємодії води і вуглекислого газу. Неодмінною умовою є протікання процесу на світлі, при безпосередній участі фотосинтетических речовин. Для рослинного світу такими речовинами є хлорофіл, для бактерій - бактеріохлорофіл.
Ця реакція за своєю природою багатоетапна і носить квантовий характер. Багатоетапність проявляється в тому, що в ході фотосинтезу послідовно протікають процеси прийому, перетворення і використання прийнятої квантової енергії світла. Одним з таких перетворень є процес трансформації вуглекислого газу в органічну речовину. А процесом, в ході якого з`являються енергонасичені молекули і АТФ-з`єднання, називається світлова фаза фотосинтезу. Головною умовою і чинником протікання цієї фази є наявність світлової енергії. Механізм забезпечення такого перетворення як світлова фаза фотосинтезу схематично можна представити таким чином. Хлорофіл, який знаходиться на мембранах в хлоропластах рослин, поглинає світлові потоки сонячної енергії. Потім ця енергія сприяє з`єднанню елементів фосфорної кислоти з елементами молекул АТФ і АДФ. Однак і на цьому робота енергії світла не закінчується. Крім впливу на процес злиття молекул, ця енергія дає можливість здійснити реакцію розщеплення елементів води. Тут світлова фаза фотосинтезу протікає у вигляді реакції 2H20 = 4H + + 4e- + O2. Як бачимо, результатом цієї реакції виступає виділився кисень, який потім у вільній формі просто надходить в природне оточення.
Наступним етапом, в ході якого реалізується світлова фаза фотосинтезу, є активізація молекул хлорофілу. У ході цього процесу під впливом квантів світла електрон молекули хлорофілу переміщається на більш високий електронний рівень в структурі молекули. Каталізаторами і переносниками цього електрона виступають елементи білків хлоропласта. Проходячи через деяку послідовність даних білків-переносників, електрон молекули хлорофілу змушений втрачати свою енергію, і витрачається вона на підтримання окислювально-відновного процесу в молекулах АТФ.
Втратили таким чином свою енергію і елементи (електрони), молекули хлорофілу відновлюються за рахунок приєднання електронів, які з`явилися в результаті протікання вже згадуваної вище реакції розщеплення молекули води. Утворений ж водень в процесі цього розщеплення синтезується з іншим речовиною, яке буде здатне виконувати роль його транспортера в межах хлоропласта.
Рослини, природно, існують і в умовах темряви, тобто тоді, коли потік світловий енергії відсутня. Тому відбувається і темновая стадія фотосинтезу, яка здійснюється в просторі, укладеному між оболонкою і тилакоїди хлоропласта. Для цієї фази світлова енергія не потрібна, а сама реакція складається з процесів послідовної трансформації молекул вуглекислого газу, що надходять їх атмосферного повітря. Результатом таких перетворень виступає формування молекул глюкози, насамперед, та інших органічних сполук. Такими сполуками є амінокислоти, нуклеотиди, а також всім відомий гліцерин.
Крім поділу на фази фотосинтезу, в науці розглядається класифікація даного природного процесу за типами. Основними з них є С3-фотосинтез, і С4-фотосинтез, при яких утворюються, відповідно, трьох- і четирехуглеродние з`єднання.
Кругообіг речовин в біосфері Практично кожен школяр знає, що круговорот речовин у біосфері, що супроводжується перетворенням енергії, є основою існування природи і всього, що з нею пов'язано. Дуже схематично цей кругообіг можна представити таким чином. Існуючі в природі живі…
Внутрішня енергія газу Як відомо, будь-яке тіло володіє своє власної неповторної структурою, яка визначається його хімічним складом і будовою. При цьому, частинки, що становлять цю структуру, рухливі, вони взаємодіють між собою, а, отже, мають деякою кількістю внутрішньої…
Класифікація вуглеводів, значення і загальні відомості про них. Вуглеводи - органічні сполуки, до складу яких часто входять три хімічних елементи: Карбон, Гідроген і Оксиген. Багато вуглеводів крім цих елементів містять Фосфор, Сульфур і Нітроген. Дані біополімери широко поширені в природі. Біосинтез вуглеводів…
Окислювально-відновні реакції Слово "окислення" спочатку мало на увазі взаємодію конкретної речовини з киснем, з утворенням оксиду, так як кисень був історично визнаний першим окислювачем. Під окисленням розуміли приєднання кисню, а під відновленням - віддачу його. Так що…
Цикл Кребса - основні етапи та значення для біологічних систем Основна маса хімічної енергії вуглецю вивільняється в аеробних умовах за участю кисню. Цикл Кребса називають ще циклом лимонної кислоти, або клітинним диханням. У розшифровці окремих реакцій цього процесу взяли участь багато вчених: А. Сент-Дьордь,…
Енергія активації Хімічні реакції можуть протікати з різними швидкостями. Одні з них завершуються протягом декількох секунд, інші можуть тягнутися годинами, днями і навіть десятиліттями. Для того щоб визначити продуктивність і розмір необхідної апаратури, а також…
Енергетичний обмін Обмін речовин - це невід'ємний компонент життєдіяльності організму. Він включає в себе кілька процесів. Енергетичний обмін передбачає розщеплення органічних речовин і вивільнення енергії хімічних сполук і зв'язків. Відзначено, що її подальший…
Пластичний обмін, його суть і роль для організму Пластичний обмін носить ще назву анаболізму або асиміляції і є сукупністю всіх ферментативних біохімічних реакцій, в результаті яких синтезуються биоорганические з'єднання.Пластичний обмін включає біосинтез протеїнів, ліпідів, вуглеводів,…
Дихання рослин Дихання - це універсальна властивість всього живого, що є на Землі. Основною властивістю дихального процесу є поглинання кисню, що взаємодіє з органічними сполуками живих тканин з утворенням води і вуглекислоти. Дихання рослин супроводжується…
Чому листя зелене? Для чого їм це потрібно? Рослини - одне з п'яти царств живих організмів нашої планети. Вони належать до еукаріотів, тобто істотам, клітини яких містять ядро.Будова рослиниВони можуть бути як одноклітинними, так і багатоклітинними. Другі поділяються на такі відділи, як…
Значення рослин у природі. Роль рослин у природі Всі живі організми на планеті діляться на клітинні та неклітинні, до останніх відносяться тільки віруси. Перші ж підрозділяються на еукаріоти (ті, в клітинах яких є ядро) і прокаріоти (ядра немає, ДНК не має додаткового захисту). До останніх…
Що таке хлоропласт? Хлоропласти: будову і функції Рослинний світ - одне з головних багатств нашої планети. Саме завдяки флорі на Землі є кисень, яким ми всі дихаємо, є величезна харчова база, від якої залежить все живе. Рослини унікальні тим, що можуть перетворювати хімічні сполуки неорганічної…
Органічні речовини їх характеристика та класифікація Органічні речовини - це такі сполуки, які мають у своєму складі атом Карбону. Ще на ранніх етапах розвитку хімії всі речовини поділяли на дві групи: мінеральні та органічні. У ті часи вважали, що для того, щоб синтезувати органічну речовину…