Где происходит фотосинтез в растении: Где происходит фотосинтез?

Содержание

Автотрофное питание. Фотосинтез 10 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Тема: Основы цитологии

Урок: Автотрофное питание. Фотосинтез

Введение

Солнце было и остается неисчерпаемым источником энергии для нашей планеты. Важнейшим ароморфозом архейской эры было возникновение фотосинтеза, процесса, с помощью которого некоторые живые организмы научились синтезировать органические вещества с использованием солнечного света в качестве основного источника энергии.

Фотосинтез – этот процесс, чрезвычайно важный для всего живого населения нашей планеты. Он происходит в клетках зеленых растений, водорослей и в клетках некоторых бактерий, например цианобактерий, и осуществляется с помощью различных пигментов, в частности, с помощью хлорофилла.

Хлорофилл

Хлорофилл у высших растений сосредоточен в хлоропластах, а основным органом фотосинтеза у высших растений является лист. Хлорофилл обладает особой химической структурой, которая позволяет ему улавливать кванты света (рис. 1).

Рис. 1. Спектр поглощения хлорофиллов

Хлорофилл поглощает, главным образом, красный и синий свет. Зеленый свет они отражают, и поэтому придают растениям характерную зеленую окраску, если только её не маскируют другие пигменты. Существуют несколько форм молекул хлорофилла, различающиеся по длине волны улавливаемого света (рис. 2).

Рис. 2. Спектр поглощаемого хлорофиллом света

Хлорофилл у высших растений сосредоточен в хлоропластах, что обусловливает их строение.

Хлоропласт

Структурной и функциональной единицей хлоропластов являются тилакоиды – плоские мембранные мешочки, уложенные в стопки (граны) (рис. 3).

Рис. 3. Строение хлоропласта

Отдельные граны соединены друг с другом ламеллами.

В мембранах тилакоидов расположены особые комплексы, в которые входит молекула хлорофилла, а также молекула переносчиков электронов – цитохромов. Мембранная система – это то место, где протекают световые реакции фотосинтеза.

Строма хлоропластов по своему строению напоминает гель – здесь протекают темновые реакции.

Избыток углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза, запасается в виде зерен крахмала.

Фотосинтетические пигменты

Фотосинтетические пигменты бывают двух типов: главные и вспомогательные. Пигменты второго типа передают испускаемые ими электроны главному пигменту. Электроны, испускаемые главным пигментом, непосредственно доставляют энергию для реакции фотосинтеза. Основными ловцами световых частиц являются две формы хлорофилла а, которые обозначают как П700 и П680 (П – пигмент, 680 – 700 это максимум поглощения в нм). Другие пигменты выполняют вспомогательную роль.

В настоящее время принято считать, что существуют две фотосинтетические единицы, которые называют фотосистема 1 и фотосистема 2. Каждая их этих единиц состоит из набора вспомогательных пигментов, которые передают энергию на молекулу главного пигмента, а именно на молекулу хлорофилла а (рис. 4).

Рис. 4. Строение фотосистемы и антенного комплекса собирающих свет пигментов

Эта молекула называется реакционным центром. В реакционном центре энергия используется для осуществления химической реакции.

Рис. 5. Перемещение электронов к реакционному центру

Именно здесь происходит преобразование световой энергии в энергию химических связей, что является центральным событием фотосинтеза (рис. 5).

Фазы фотосинтеза

Фотосинтез происходит в две фазы, а именно в световую фазу и темновую фазу.

Во время световой фазы происходит образование энергии, которая затем расходуется на темновые реакции. Процесс световой фазы фотосинтеза включает в себя нециклическое фотофосфорилирование и фотолиз воды. В качестве побочного продукта реакции в результате фотолиза воды выделяется кислород. Реакция происходит на мембранах тилакоидов.

Квант красного света, поглощенный хлорофиллом П680 (фотосистема ІІ), переводит электрон в возбужденное состояние (рис. 6). Возбужденный светом электрон приобретает большой запас энергии, вследствие чего перемещается на более высокий энергетический уровень. Такой электрон захватывается акцептором электронов Х, перемещаясь с одной ступени на другую, то есть от одного акцептора к другому, он теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ.

Рис. 6. Схема процессов световой фазы фотосинтеза

Место вышедших электронов молекулы хлорофилла П680, занимают электроны воды, так как вода под действием света подвергается фотолизу, где в качестве побочного продукта образуется кислород. Фотолиз происходит в полости тилакоида (рис. 7).

Рис. 7. Фотолиз воды

В фотосистеме І возбужденные электроны под действием фотона света также переходят на более высокий уровень и захватываются акцептором Y. В конце концов, электроны доходят от Y до переносчика – НАДФ, и, взаимодействуя с ионами водорода, выделенными при фотолизе воды, образуют восстановленный НАДФН. НАДФ расшифровывается как – никотинамидадениндинуклеотидфосфат.

Рис. 8. Взаимодействие фотосистемы I и фотосистемы II

Место вышедших электронов в молекуле П700 занимают электроны, полученные от фотосистемы II П680 (рис. 8). Таким образом, на свету электроны перемещаются от воды к фотосистемам II и I, и затем к НАДФ. Такой однонаправленный поток электронов носит название нециклического потока электронов, а образование АТФ, которое при этом происходит, носит название нециклического фотофосфорилирования. Таким образом, в световой фазе образуются АТФ и восстановленный НАДФ, богатые энергией, и в качестве побочного продукта реакции выделяется кислород.

Темновая фаза фотосинтеза. Если световая фаза протекает только на свету, то темновая фаза не зависит от света. Темновая фаза протекает в строме хлоропластов, куда переносятся богатые энергией соединения, а именно АТФ и восстановленный НАДФ, кроме этого, туда же поступает углекислый газ в качестве источника углеводов, который берется из воздуха и поступает в растения через устьица. В реакциях темновой фазы углекислый газ восстанавливается до глюкозы с помощью энергии, запасенной молекулами АТФ и НАДФ.

Превращение углекислого газа в глюкозу в ходе темновой фазы фотосинтеза получило название цикла Кальвина – по имени его первооткрывателя.

Первая стадия фотосинтеза – световая – происходит на мембранах хлоропласта в тилакоидах.

Вторая стадия фотосинтеза – темновая – протекает внутри хлоропласта, в строме.

Суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом. При взаимодействии 6 молекул углекислого газа и 6 молекул воды образуется одна молекула глюкозы и выделяется шесть молекул кислорода. Этот процесс протекает на свету в хлоропластах у высших растений.

Таким образом, фотосинтез – процесс превращения вещества и энергии.

Значение фотосинтеза

В результате фотосинтеза растения накапливают органические вещества и обеспечивают постоянство углекислого газа и кислорода в атмосфере. В верхних слоях воздушной оболочки из кислорода образуется озон, который имеет химическую формулу O₃. Озоновый экран защищает все живое нашей планеты от проникновения опасных коротковолновых ультрафиолетовых лучей.

К. А. Тимирязев (рис. 9) говорил: «Едва ли какой процесс, совершающийся на поверхности Земли, заслуживает в такой степени всеобщего внимания, как тот далеко еще не разгаданный процесс, который происходит в зеленом листе, когда на него падает луч солнца. Рассматриваемый с химической точки зрения, – это тот процесс, в котором неорганическое вещество, углекислота и вода превращается в органическое. Рассматриваемый с физической, динамической точки зрения, – это тот процесс, в котором живая сила солнечного луча превращается в химическое напряжение, в запас работы. Рассматриваемый с той и другой точки зрения это процесс, от которого в конечной инстанции, зависят все проявления жизни на нашей планете».

Рис. 9. Портрет К.А. Тимирязева

Пигменты хлоропластов

Все фотосинтезирующие организмы содержат пигменты, которые способны улавливать солнечный свет, а именно видимую часть солнечного спектра, запуская тем самым реакции фотосинтеза. Из фотосинтезирующих организмов, в частности из растений, пигменты экстрагируют с помощью различных растворителей, таких как спирт и ацетон. Затем разделение пигментов осуществляется с помощью хроматографии. Впервые это на колонке сорбентов проделал русский ученый М. С. Цвет в 1903 г. – в качестве сорбента он использовал мел и сахарную пудру (рис. 10).

Рис. 10. Адсорбционная колонка, предложенная М.С. Цветом (На фото)

М. С. Цвет изобрел принципиально новый метод разделения пигментов, и выделил следующие пигменты: хлорофилл a, хлорофилл b и несколько фракций желтых пигментов (рис. 11).

Рис. 11. Хроматограмма хлорофиллов a и b

Метод адсорбционной хроматографии сейчас широко используется в научной практике для разделения веществ.

Растительные организмы содержат несколько видов пигментов, которые выполняют определенные функции. Как правило, в пластидах высших растений и водорослей содержится три класса основных пигментов – хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины. Хлорофиллы и каротиноиды, как правило, нерастворимы в воде, а фикобилины растворимы.

Таблица 1.

Распространение пигментов у фотосинтезирующих эукариотических организмов.

Хлорофилл a встречается у всех представленных в таблице 1 фотосинтезирующих организмов, потому что он является главным пигментом фотосинтеза.

Каротиноиды в качестве вспомогательных пигментов также встречаются у всех представленных в таблице 1 фотосинтезирующих организмов, тогда как фикобилины находятся только у красных водорослей.

Наличие пигментов связано и с распространением фотосинтезирующих организмов вглубь мирового океана (рис. 13). Например, зеленые водоросли распространены до 30 м, поскольку более активно поглощают красный свет.

Рис. 13. Поглощение солнечных лучей живыми организмами в мировом океане

Фикобилины (рис. 14) поглощают свет в желто-зеленых областях спектра.

Рис. 14. Поглощение солнечных лучей фикобилином

Эта особенность позволяет красным водорослям (рис. 15), живущим в глубине моря, осуществлять фотосинтез, используя слабый голубоватый зеленый свет, который проникает через толщу воды.

Рис. 15. Красные водоросли

Кроме этого, в красных водорослях содержится фикоэритрин – или фикобилин красного цвета. Он и придает красным водорослям характерную окраску.

Полуавтономность хлоропластов

Хлоропласты, как и митохондрии, являются полуавтономными структурами. Они содержат кольцевую молекулу ДНК, рибосомы и различные формы РНК, то есть собственную белоксинтезирующую систему. Это позволяет им частично обеспечивать себя белком. Кольцевая молекула ДНК характерна также и для бактерий.

Для эукариотов характерна линейная ДНК. Рибосомы у хлоропластов такие же, как и у бактерий, относящиеся к 70S типу. То есть хлоропласты скорее напоминают бактерии, которые потеряли свою самостоятельность. Большой интерес представляет вопрос о возникновении хлоропластов в процессе эволюции. Хлоропласты, независимо от ядра, способны к делению, дифференцировке и синтезу собственных белков. Однако, они все-таки находятся в частичной зависимости от ядра из-за того, что не все необходимые для жизнедеятельности белки могут синтезировать сами.

Считается, что раньше хлоропласты были свободноживущими цианобактериями (рис. 16), которые поглотила гетеротрофная клетка.

Рис. 16. Цианобактерии – фотосинтезирующие прокариоты

Но по какой-то причине она не переварила цианобактерии, а стала использовать их в качестве симбионтов. С течением времени эти свободно живущие цианобактерии, которые вошли в симбиоз с гетеротрофной клеткой, потеряли свою самостоятельность и стали находиться внутри этой клетки в виде органелл. Это событие привело к возникновению фотосинтезирующих организмов.

К примеру, изолированные клетки млекопитающих могут захватывать путем фагоцитоза хлоропласты, при этом хлоропласты в клетках млекопитающих сохраняют свою структуру и жизнеспособность на протяжении 6 клеточных делений. И выделенные из клеток млекопитающих хлоропласты способны к фотосинтезу.

Эффект усиления Эмерсона

Впервые идею о существовании двух фотосинтезирующих систем в растениях высказал Роберт Эмерсон (рис. 17), изучая зависимость эффективности фотосинтеза от длины световой волны.

Рис. 17. Роберт Эмерсон

У одноклеточной водоросли хлореллы (рис. 18) он анализировал влияние длины световой волны на квантовый выход фотосинтеза, то есть количество кислорода, выделившегося в процессе фотосинтеза в расчете на 1 квант поглощенной энергии.

Рис. 18. Одноклеточная водоросль хлорелла

Эмерсон установил, что у хлореллы наиболее эффективным для фотосинтеза был красный свет с длиной волны от 650 до 680 нм, и синий свет с длиной волны от 400 до — 460 нм. Именно этот свет поглощается хлорофиллом. Он также вычислил, что фотосинтетическая эффективность красного света была на 36% выше, чем синего.

В следующих опытах было показано, что если клетки освещать красным светом с длиной волны от 650 до 680 нм, то квантовый выход был достаточно высок.

Однако при дальнейшем увеличении длины волны света свыше 685 нм, квантовый выход фотосинтеза резко падал.

Если же хлореллу освещать и коротковолновым (650 нм) и длинноволновым (700 нм) красным светом суммарный эффект будет больше, чем при действии каждого луча в отдельности. Это явление получило название эффекта усиления Эмерсона, и дало возможность Эмерсону предположить, что в растениях существуют две фотосинтезирующие системы, которые должны работать согласованно.

Таким образом, фотосинтез – процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). Это важнейший ступенчатый энергетический процесс – основа существования современной биосферы.

Домашнее задание

1. Какие организмы называют автотрофными?

2. Какие организмы способны автотрофно питаться за счет фотосинтеза?

3. Что такое фотосистема? Почему у растений существуют две фотосистемы?

4. Где протекают реакции световой фазы фотосинтеза? Что происходит в процессе фотосинтеза с водой на свету?

5. Что происходит во время темновой фазы? Как называют совокупность темновых реакций?

6. Что происходит в ходе фотосинтеза с веществом и энергией?

7. Какие выводы можно сделать из полуавтономности хлоропластов?

8. Назовите ученых, которые внесли большой вклад в изучение процесса фотосинтеза. В чем состоит значение работы Р. Эмерсона по изучению процесса фотосинтеза у растений?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Энциклопедия Кругосвет (Источник).

2. Википедия (Источник).

3. Академик (Источник).

4. Химик (Источник).

Список литературы

1. Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.

2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П. В. Ижевский, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина и др. – 2-е изд. , переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.

3. Беляев Д. К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.

4. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин и др. – 5-е изд., стереотип. – Дрофа, 2010. – 388 с.

5. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Фотосинтез у растений, как фотосинтетическая реакция

01/04/2023

Фотосинтез — это биохимический процесс, в ходе которого растения, организмы некоторых бактерий и грибов преобразуют энергию света в химическую энергию углеводов, таких как глюкоза.

Этот процесс происходит в хлорофилле — специальном органе в хлоропластах растений.

Фотосинтез разделяется на две части: фотосинтетическую реакцию, в ходе которой создается углеродное соединение, и фотохетеротрофную реакцию, в ходе которой углеродное соединение разлагается, выделяя энергию. Обе реакции происходят в разных частях хлорофилла и требуют разных фотосинтетических фосфорилирующих систем.

Этапы фотосинтеза

Фотосинтез — это сложный процесс, который включает в себя несколько шагов.

Обычно он разделяется на два основных этапа: производство энергии (фотосинтез I) и синтез органических соединений (фотосинтез II).

Фотосинтез I (производство энергии):

Принятие солнечной энергии: Солнечная энергия поглощается хлорофиллом, специальным пигментом, расположенным в хлоропластах растений.
Трансфер электронов: Солнечная энергия используется для активации электронов в хлорофилле, которые затем переносятся по цепочке энергетических реакций.
Образование ATP: Энергия, полученная в результате цепочки реакций, используется для синтеза ATP (аденозин-трифосфата), который является основным носителем энергии

Фотосинтез II (синтез органических соединений):

Синтез CO2: С помощью ATP и натрия растения синтезируют углекислый газ (углерод).
Образование глюкозы: Углекислый газ соединяется с водой с помощью фосфата и нитрата, что приводит к образованию глюкозы, основного источника энергии для растений.
Во время фотосинтеза также происходит реакция, называемая фотофизическим циклом, которая приводит к образованию кислорода. Эта реакция называется так, потому что она включает в себя оба этапа фотосинтеза — производство энергии и синтез органических соединений. Фотофизический цикл происходит в так называемой транспортной цепочке, которая расположена в хлоропластах растений.

Фитохром

Фитохромы это пигменты, которые обеспечивают цвет листьев, цветков и плодов растений. Они также участвуют в фотосинтезе, защищая растение от увеличенного воздействия солнечного света. Существует два основных типа фитохромов: фитобласт и фитоцианин. Фитобласты обеспечивают красный, оранжевый и желтый цвет, а фитоцианины — зеленый цвет.

01/06/2023

Цикадный ритм

Цикадный ритм — это регулярное изменение функций или процессов в растении с регулярным периодом, который может быть независим от времени суток. Примерами таких ритмов являются ритмическое изменение размера листьев растений, ритмическое изменение фотосинтеза и т.п. Цикадный ритм у разных растений может быть разным и обычно определяется генетически….

Где происходит фотосинтез?

Фотосинтез – это физико-химический процесс, при котором зеленые растения используют световую энергию для создания смеси природных смесей. Это составное направленное анаболическое взаимодействие. Фотосинтез является предпосылкой жизни на Земле, поскольку он является основным источником всей пищи на планете и отвечает за поступление в климат. Хлорофилл, свет и ожидается для фотосинтеза. Это происходит только в зеленом листе и при наличии света.

Ранние эксперименты

Джозеф Пристли в 1770 году на основе своих опытов показал фундаментальную роль воздуха в развитии зеленых растений. Мышь, содержащаяся в замкнутом пространстве, может задохнуться и умереть, но если растение мяты будет храниться в контейнере с звонком, то ни свеча не задохнется, ни мышь не сдохнет. Он рассудил, что грязный воздух, доставляемый существами, растениями превращают в чистый воздух. Пристли обнаружил газообразный кислород в 1774 году.

Julius Von Sachs в 1854 году показывает, что зеленая часть растений производит глюкозу, которая откладывается в виде крахмала. Крахмал является основным видимым результатом фотосинтеза. Т.В.Энгельманн (1843-1909) использовал кристалл, чтобы разделить свет на его части, а затем просветленный (зеленый нарост) поместить в суспензию потребляющих кислород микробов. Он обнаружил, что микроскопические организмы, собранные в синем и красном свете, расщепляют спектр. Таким образом он обнаружил влияние различной частоты света на фотосинтез (диапазон активности). Корнелиус Ван Нил (1897-1985) на основе исследований пурпурных и зеленых серных микробов показали, что фотосинтез является светозависимой реакцией, при которой соединение водорода восстанавливается до каркасного сахара.

В зеленых серных микробах, когда вместо того, чтобы использоваться в качестве источника водорода, не было продвинуто. Он пришел к выводу, что развитие зеленых растений происходит от, но не от того, как считалось ранее

Фотосинтез, внутренний цикл растений, который преобразует световую энергию в пищу, происходит по большей части в листьях растений. Растения и деревья используют определенные конструкции, чтобы вызывать сложные реакции, необходимые для превращения дневного света в синтетические вещества, которые растения могут использовать. Растениям также требуется углекислый газ для выполнения вводных реакций, который они поглощают через крошечные поры, расположенные на их листьях и стеблях.

Процесс фотосинтеза

Это взаимодействие использует солнечную энергию для реакции углекислого газа и воды на образование глюкозы. Углекислый газ поступает в растения через маленькие поры в нижней части листьев. Вода поступает разными путями, обычно корнями, но при этом без особых усилий. Энергия солнца, потребляемая зеленым веществом хлорофиллом, приводит в действие сложную реакцию. Затем он соединяет частицы углекислого газа с атомами воды, образуя глюкозу. Глюкоза может содержаться в натуральных продуктах, корнях и стеблях растений. Его очень хорошо можно доставлять через обратный ход дыхания, когда кислород используется для разделения глюкозы на углекислый газ и воду, а также для высвобождения отложенной энергии.

Хлоропласты в клетках зеленых растений

Основная часть фотосинтеза происходит в хлоропластах. Эти маленькие производственные линии фотосинтеза покрыты внутри хлорофиллом, зеленым оттенком, выделяющимся в пленках хлоропластов. Хлорофилл сохраняет широкий спектр дневного света, давая растению как можно больше энергии для своих реакций. Существенный сегмент светового спектра, который хлорофилл не поглощает, — зеленый, что объясняет, почему листья обычно имеют зеленый оттенок. Эти зеленые хлоропласты живут внутри листа. Эпидермис, или внешний слой листа, защищает циклы.

Сглаженные тилакоиды

Хлоропласты включают в себя различные выровненные круги, называемые тилакоидами, уложенные друг на друга для формирования гран. Хлорофилл образуется в гране, и именно там дневной свет превращается в составную энергию, используемую для последующих циклов. Этот цикл происходит только в листьях; не многие растения производят хлорофилл в своих листьях.

Вялые реакции

Вялые реакции не ожидают, что дневной свет сработает. Этот второй период фотосинтеза берет частицы сложной энергии, произведенной в тилакоидах, и превращает их в основные сахара, которые могут быть использованы или отложены растением в зависимости от его энергетических потребностей. Этот ответ происходит еще в одном сегменте стромы. Находясь в голубую луну, некоторые растения, особенно те, которые живут в пустыне, накапливают углекислый газ или другие важные элементы фотосинтеза в различных отсеках внутри растительной структуры. Это позволяет им воспроизводить различные этапы фотосинтеза в любом случае, когда они не могут открывать поры для ассимиляции компонентов из воздуха или получения энергии от дневного света.

Химическое уравнение фотосинтеза

Курс фотосинтеза обычно составлен как:

6CO ₂ + 6H ₂ O → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6005 292 + 60053 + 2.

Это означает, что реагенты, шесть частиц двуокиси углерода и шесть атомов воды, преобразуются световой энергией, уловленной хлорофиллом (обозначено болтом), в атом сахара и шесть атомов кислорода, т.е.

Концептуальные вопросы

Вопрос 1: Какого цвета хлорофилл?

Ответ:

Хлорофилл – это оттенок, который придает растениям зеленый оттенок и помогает растениям производить себе пищу посредством фотосинтеза.

Вопрос 2: Где происходит фотосинтез?

Ответ:

Хлоропласты. Фотосинтез большей частью происходит в зеленых частях растений, имеющих хлоропласты. Клетки мезофилла в листьях имеют бесчисленное количество хлоропластов. Это связано с тем, что хлоропласты могут найти идеальное количество дневного света, необходимое им для фотосинтеза, на краях клеток мезофилла листьев.

Вопрос 3. По какой причине в растениях происходит как бы фотосинтез?

Ответ:

Фотосинтез присутствует в растениях, зеленых насаждениях и некоторых организмах. Таким образом, растения ни в коем случае не единственные, кто занимается фотосинтезом. Фундаментальной необходимостью фотосинтеза является дневной свет, вода, углекислый газ и хлорофилл, содержащийся в хлоропластах. Растения удовлетворяют этому большому количеству предпосылок, следовательно, в растениях присутствует фотосинтез.

Вопрос 4: Происходит ли фотосинтез в вечернее время?

Ответ:

Фотосинтез не происходит в вечернее время. В момент, когда нет фотосинтеза, происходит чистое поступление углекислого газа и чистое поглощение кислорода. При достаточном освещении днем: темп фотосинтеза выше темпа дыхания.

Вопрос 5: Как можно вывести фотосинтез на новый уровень?

Ответ:

Фотосинтез может быть расширен за счет увеличения связывания углекислого газа, включающего Rubisco, либо за счет компонентов, концентрирующих CO2, используемых растениями C4, цианобактериями и зелеными растениями, либо за счет улучшения окружающей среды, что происходит потому, что использования человеком невозобновляемых источников энергии.

Где происходит фотосинтез?

••• Тимофей Задворнов/iStock/GettyImages

Обновлено 17 апреля 2018 г.

Тайлер Лакома

Фотосинтез, внутренний процесс растения, в ходе которого световая энергия преобразуется в пищу, происходит в основном в листьях растений. Растения и деревья используют специальные структуры для проведения химических реакций, необходимых для преобразования солнечного света в химические вещества, которые растения могут использовать. Растениям также требуется углекислый газ для выполнения начальных реакций, который они поглощают через крошечные поры, расположенные на их листьях и стеблях.

Хлоропласты в клетках зеленых растений

••• Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Наиболее важная часть фотосинтеза происходит в хлоропластах. Эти маленькие фабрики фотосинтеза, спрятанные в листьях, содержат хлорофилл — зеленый пигмент, выделяемый мембранами хлоропластов. Хлорофилл поглощает широкий спектр солнечного света, давая растению столько энергии, сколько оно может для своих реакций. Основная часть светового спектра, которую хлорофилл не поглощает, — зеленая, что объясняет, почему листья обычно имеют зеленый оттенок. Эти зеленые хлоропласты находятся внутри листа. Эпидермис, или поверхность листа, защищает процессы, происходящие под ним.

Уплощенные тилакоиды

••• Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images

Хлоропласты состоят из ряда уплощенных дисков, называемых тилакоидами, уложенных друг на друга и образующих граны. Встраиваясь в строму — поддерживающую ткань — хлоропласта, хлорофилл вырабатывается в гране, а также там, где солнечный свет становится химической энергией, используемой для более поздних процессов. Этот процесс происходит почти исключительно в листьях; очень немногие растения производят хлорофилл где-либо, кроме своих листьев.

Темные реакции

••• NA/AbleStock. com/Getty Images

Темная реакция не требует солнечного света для работы. Эта вторая фаза фотосинтеза берет атомы химической энергии, созданной в тилакоидах, и превращает их в простые сахара, которые могут использоваться или накапливаться растением в зависимости от его энергетических потребностей. Эта реакция происходит в другом отделе стромы. Редко некоторые растения, особенно те, которые живут в пустыне, хранят углекислый газ или другие необходимые компоненты фотосинтеза в других отсеках внутри растительной структуры. Это позволяет им выполнять различные этапы фотосинтеза, даже если они не могут открывать поры для поглощения элементов из воздуха или получения энергии от солнечного света.

Статьи по теме

Ссылки

Университет Иллинойса: Процесс фотосинтеза
Общественный колледж Эстрелла-Маунтин: Фотосинтез

Об авторе

Тайлер Лакома после окончания Фокса несколько лет работал писателем и редактором журнала Университет со степенью в области управления бизнесом и письма/литературы.