Зарегистрироваться

Фотосинтез

Категории Физиология и биохимия растений | Под редакцией сообщества: Биология

Фотосинтез - раздел физиологии растений, посвящённый исследованию одноимённого процесса в растении и связанных с ним явлений.

 

Фотосинтез - основной источник пищи и энергии для зелёного растения. В ходе фотосинтеза растение при помощи энергии солнечного света создаёт углеводы из углекислого газа и воды. Побочным продуктом фотосинтеза является кислород, который необходим для дыхания (см. раздел Дыхание) большинству живых организмов на Земле, в том числе и самим растениям.

Фотосинтез проходит в зелёных органах растения - листьях (см. Ботаника), в некоторых случаях - стеблях (см. Ботаника) и плодах (см. Ботаника). Зелёный цвет этим органам растения придаёт хлорофилл. Хлорофилл - основной пигмент фотосинтеза. Его молекулы хранятся в хлоропластах.

Процесс фотосинтеза подразделяют на две стадии: световую и темновую. На световой стадии растение улавливает энергию света и переводит её в энергию, запасённую в виде АТФ (см. Биохимия). «Ловушками» для солнечных лучей служат молекулы хлорофилла, находящиеся на тилакоидных мембранах хлоропластов. Там же, на тилакоидных мембранах, происходят и остальные процессы световой стадии фотосинтеза. Энергия солнечного света «выбивает» из молекулы хлорофилла электрон (см. Физика), и он вступает в цепь окислительно-восстановительных реакций, которая осуществляется цепью белковых (см. Биохимия) комплексов. По мере продвижения электрона по цепи эти комплексы формируют на тилакоидной мембране электрохимический градиент протонов (∆µН+), энергия которого может быть использована для синтеза АТФ. А электрон, пройдя всю цепь, присоединяется к молекуле никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфата (НАДФ) (см. Биохимия). Клетка может использовать это соединение для восстановления других химических соединений. Чтобы восстановить электрон, отнятый у молекулы хлорофилла, растение окисляет (см. Химия) воду. Одним из продуктов этого окисления является кислород, который выделяется при фотосинтезе.

Образованием АТФ и восстановленного НАДФ (НАДФН) завершается световая стадия фотосинтеза. На темновой стадии фотосинтеза происходит фиксация углекислого газа и синтез углеводов. Фиксация углекислого газа происходит в цикле Кальвина - биохимическом цикле, который идёт в строме хлоропласта. Основной фермент цикла Кальвина - рибулозобисфосфаткарбоксилаза-оксигеназа ( Рубиско). Этот фермент присоединяет молекулу CO2 к пятиуглеродному сахару рибулозо-1,5-бисфосфату (РуБФ). В результате образуется две трёхуглеродные молекулы углеводов. Большая часть этих трёхуглеродных молекул идёт на синтез глюкозы, фруктозы, и из них - сахарозы или крахмала. Часть их идёт на синтез других соединений, в том числе и на восстановление РуБФ.

В современных исследованиях фотосинтеза можно выделить три основных направления.

  • Во-первых, это исследование молекулярных и биофизических механизмов световой стадии фотосинтеза: механизмов миграции энергии, переноса электрона и синтеза АТФ. Много внимания уделяется также изучению эволюции фотосинтеза.
  • Во-вторых, это экология фотосинтеза: исследование действия на этот процесс различных факторов среды, механизмов защиты фотосинтетического аппарата от неблагоприятных воздействий, изучение роли растительных сообществ в формировании климата и круговороте веществ.
  • В-третьих, это исследование взаимосвязи фотосинтеза с продуктивностью растений, разработка рекомендаций для выведения новых сортов и создания современных сельхозтехнологий.

 

Литература:

1. Физиология растений: Учебник для студ. вузов / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; Под ред. И.П. Ермакова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 640 с.

2. П. Зитте, Э.В. Вайлер и др. «Ботаника» т. 2 «Физиология растений» под ред. В.В. Чуба. М., Издательский центр «Академия», 2008.

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.