что такое фотосинтез?

Фотосинтез — процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий) . В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

Типы фотосинтеза

Аноксигенный
Осуществляется пурпурными и зелёными бактериями, а также геликобактериями.

Основная статья: Аноксигенный фотосинтез

[править] Оксигенный
Оксигенный гораздо более широко распространён. Осуществляется растениями, цианобактериями и прохлорофитами.

Этапы фотосинтеза:

фотофизический
фотохимический
химический.
На первом этапе происходит поглощение квантов света пигментами, их переход в возбуждённое состояние и передача энергии к другим молекулам фотосистемы. (На первом этапе происходит поглощение частиц светового спектра (световой волны) пигментным материалом, их возбуждение и передача био-энергии к другим элементам фотосистемы. ) На втором этапе происходит разделение зарядов в реакционном центре, перенос электронов по фотосинтетической электронотранспортной цепи, что заканчивается синтезом АТФ и НАДФН. Первые два этапа вместе называют светозависимой стадией фотосинтеза. Третий этап происходит уже без обязательного участия света и включает в себя биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии. Чаще всего в качестве таких реакций рассматривается цикл Кальвина и глюконеогенез, образование сахаров и крахмала из углекислого газа воздуха.

Первые процессы фотосинтеза у цианобактерий появились ещё в архейскую эру.



http://www.krugosvet.ru/articles/116/1011698/1011698a1.htm
http://www.bigpi.biysk.ru/encicl/articles/03/1000335/1000335A.htm
http://elementy.ru/trefil/21192

Фотосинтез является основным источником биологической энергии

Фотосинтез – это способ питания.
По типу питания живые организмы делятся на две группы – автотрофы и гетеротрофные.
Зеленые растения способны при помощи пигмента хлорофилла, содержащегося в хлоропластах, преобразовывать световую энергию Солнца в энергию химических связей органических веществ. В частности, из энергетически бедных веществ СО2 и Н2О они синтезируют богатые энергией углеводы и выделяют кислород. Этот процесс называется фотосинтезом.

Световая фаза фотосинтеза протекает в гранах хлоропластов только на свету.
Процессы темновой фазы протекают в строме хлоропластов как на свету, так и в темноте.

Процесс фотосинтеза начинается с момента освещения хлоропластам видимым светом.
1. При поглощении молекулой хлорофилла кванта света один из ее электронов «убегает от молекулы» и передается при помощи переносчиков (переходит в «возбужденное» состояние и поднимается на более высокий энергетический уровень) к наружнему слою мембраны. Два электрона соединяются с ионом Н+, который пришел из стромы, и уже совместно присоединяются к молекуле переносчику водорода – НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) , который при это переходит в восстановленную форму НАДФ•Н, который в свою очередь переходит в строму.
2е-+Н++НАДФ+ -> НАДФ•Н

1.1. Одновременно с процессом 1 внутри тилакоидов под действием света происходит расложение (фотолиз) воды с образованием ионов Н+ и ОН.
2Н2О -> 4е- + 4Н+ + О2 – побочный продукт фотосинтеза.
Электроны возвращаются молекулам хлорофилла, утратившим свои электроны.
2. Освободившиеся гидроксил-ионы отдают свои электроны и превращаются в свободные радикалы ОН, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют воду и свободный кислород: 4ОН→2Н2О+О2.

В процессе переходов 1, 1.1., 2. протоны и электроны накапливаются по разные стороны мембраны граны хлоропласта (протоны на внутренней, а электроны на наружной поверхности) и создают разность потенциалов. Когда разность потенциалов достигает критического уровня, протоны проходят по специальным каналам мембран, в которых находятся ферменты, синтезирующие АТФ. Энергия протонов и электронов используется ферментами для присоединения остатка фосфорной кислоты к АМФ или АДФ.

Таким образом, в световую фазу фотосинтеза, происходят следующие процессы: фотолиз воды с выделением кислорода, восстановление НАДФ и синтез АТФ.

В темновую фазу фотосинтеза накопленная в световую фазу энергия используется для синтеза моносахаридов из диоксида углерода (поступает из воздуха через устьица) и водорода (отщепляется от НАДФ•Н) путем сложных ферментативных реакций в матриксе тилакоидов. Итог темновой стадии:
6СО2+ 24Н→С6Н12О6 глюкоза + 6Н2О.

В дальнейшем могут образовываться ди-, полисахариды и другие органические соединения (аминокислоты, жирные кислоты и др.) .
Этот процесс не требует прямого участия света, поэтому его и называют темновой фазой фотосинтеза.

Коэффициент полезного действия фотосинтеза достигает 60 %.