Параграф 11 Биология 9 класс Пономарев | Конспект

Биосинтез углеводов — фотосинтез

Понятие о фотосинтезе

Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических с использованием энергии солнечного света. Важнейшая роль в этом процессе принадлежит хлорофиллу и другим пигментам, которые поглощают световую энергию и преобразуют её в химическую. Фотосинтез происходит в хлоропластах — специализированных органоидах растительных клеток, где световая энергия превращается в энергию химических связей. Основным продуктом фотосинтеза являются углеводы, которые накапливаются в виде крахмала. Фотосинтез — основа существования жизни на Земле, так как он обеспечивает растения энергией и образует кислород, необходимый для дыхания всех живых существ.

Строение хлоропласта и его функции

Хлоропласт — это органоид растительных клеток, состоящий из двойной мембраны, внутреннее пространство которого заполнено стромой. Внутри хлоропласта расположены мембранные структуры — тилакоиды, образующие стопки, называемые гранами. В мембранах тилакоидов находятся пигменты, такие как хлорофилл, которые и захватывают энергию света. Внутреннее пространство тилакоидов заполнено жидкостью, где происходят световые реакции фотосинтеза. Хлоропласты обладают собственной ДНК и способны к самостоятельному делению, что делает их независимыми от ядра клетки. Фотосинтез в хлоропластах делится на два этапа: световую и темновую фазы.

Первая фаза фотосинтеза — световая

Световая фаза фотосинтеза происходит в мембранах тилакоидов и включает превращение световой энергии в химическую. Под воздействием света молекулы хлорофилла возбуждаются и передают энергию на электронные переносчики. Эта энергия используется для синтеза молекул АТФ и восстановления НАДФ+ до НАДФ-Н. В процессе световой фазы происходит расщепление воды (фотолиз) с образованием кислорода, который выделяется в окружающую среду. Образовавшийся кислород — побочный продукт световой фазы, а АТФ и НАДФ-Н используются в следующей фазе фотосинтеза.

Вторая фаза фотосинтеза — темновая

Темновая фаза (цикл Кальвина) происходит в строме хлоропластов и заключается в фиксации углекислого газа (CO₂) и его превращении в углеводы. Этот процесс может происходить как на свету, так и в темноте, так как он не требует непосредственного участия света. Углекислый газ вступает в цикл реакций с рибулозодифосфатом (сахар с пятью углеродными атомами), образуя промежуточные соединения, которые затем преобразуются в глюкозу. Цикл Кальвина использует энергию АТФ и восстановительную силу НАДФ-Н, синтезированные на световой фазе. В результате темновой фазы углекислый газ превращается в органические соединения, которые накапливаются в клетках.

Условия протекания и значение фотосинтеза

На интенсивность фотосинтеза влияют освещённость, температура, концентрация CO₂ и вода. Оптимальные условия для фотосинтеза обеспечивают его максимальную скорость, при которой растение накапливает больше углеводов. При недостатке воды или избытке CO₂ фотосинтез замедляется, что снижает продуктивность растения. Фотосинтез обеспечивает зелёные растения энергией и образует кислород, который необходим для дыхания всех аэробных организмов. Этот процесс является основой биосферы, так как поддерживает круговорот углерода и формирование органического вещества.

Значение фотосинтеза для жизни на Земле

Фотосинтез — единственный процесс на Земле, который преобразует солнечную энергию в химическую, делая её доступной для всех живых организмов. Растения и цианобактерии, обладающие способностью к фотосинтезу, служат основой всех пищевых цепей, обеспечивая питание гетеротрофных организмов. Фотосинтез поддерживает кислородный баланс атмосферы и является источником всей органической материи. Он играет ключевую роль в регулировании климатических условий и формировании почвы. Благодаря этому процессу, Земля поддерживает жизнь в её многообразии и устойчивости.