Разумевање значаја и улоге хлоропласта, хлорофила, гране, тилакоидних мембрана и строме у фотосинтези Положај, значај и механизми фотосинтезе. Проучите улогу хлоропласта, хлорофила, гране, тилакоидних мембрана и строме у фотосинтези. Енцицлопӕдиа Британница, Инц. Погледајте све видео записе за овај чланак
фотосинтеза , поступак којим зелено биљке а одређени други организми трансформишу светлосну енергију у хемијску. Током фотосинтезе у зеленим биљкама, светлосна енергија се хвата и користи за претварање воде , угљен-диоксид и минерали у кисеоник и енергетски богате органске једињења .
фотосинтеза Дијаграм фотосинтезе који приказује како биљка апсорбује воду, светлост и угљен-диоксид да би произвела кисеоник, шећере и више угљен-диоксида. Енцицлопӕдиа Британница, Инц.
Фотосинтеза је пресудна за постојање велике већине живота на Земљи. То је начин на који практично сва енергија у биосфери постаје доступна живим бићима. Као примарни произвођачи, фотосинтетски организми чине основу прехрамбених мрежа Земље и конзумирају их директно или индиректно сви виши облици живота. Поред тога, готово сав кисеоник у атмосфери је услед процеса фотосинтезе. Ако би фотосинтеза престала, ускоро би на Земљи било мало хране или других органских материја, већина организама би нестала, а Земљина атмосфера би временом постала готово без гасовитог кисеоника.
Процес фотосинтезе обично се записује као: 6ЦОдва+ 6ХдваО → Ц.6Х.12ИЛИ6+ 6Одва. То значи да се реактанти, шест молекула угљен-диоксида и шест молекула воде, претварају помоћу светлосне енергије коју хвата хлорофил (означена стрелицом) у молекул шећера и шест молекула кисеоника, производа. Шећер користи организам, а кисеоник се ослобађа као нуспроизвод.
Способност фотосинтезе налази се у оба еукариотски и прокариотски организми. Најпознатији примери су биљке, јер све осим врло мало паразитских или микохетеротрофних врста садрже хлорофил и производе сопствену храну. Алге су друга доминантна група еукариотских фотосинтетских организама. Све алге, које укључују масивне келпе и микроскопске дијатомеје, важни су примарни произвођачи. Цијанобактерије а одређене сумпорне бактерије су фотосинтетски прокариоти, у којима је еволуирала фотосинтеза. Сматра се да ниједна животиња није способна за фотосинтезу, мада смарагдно зелени морски пуж може привремено да угради хлоропласте алги у своје тело за производњу хране.
Еукариоти Сазнајте више о еукариотима. Прокариоти Сазнајте више о прокарионима.Било би немогуће преценити значај фотосинтезе у одржавању живота на Земљи. Ако фотосинтеза престане, на Земљи би ускоро било мало хране или других органских материја. Већина организама би нестала, а временом би Земљина атмосфера постала готово без гасовитог кисеоника. Једини организми који би могли постојати у таквим условима биле би хемосинтетске бактерије, које могу да користе хемијску енергију одређених неорганских једињења и стога нису зависне од конверзије светлосне енергије.
Енергија произведена фотосинтезом коју су биљке спровеле пре милиона година одговорна је за фосилна горива (тј. Угаљ, уље и гас) који покрећу индустријско друштво. У прошлим вековима, зелене биљке и мали организми који су се хранили биљкама повећавали су се брже него што су их конзумирали, а њихови остаци су се таложили у Земљиној кори седиментацијом и другим геолошким процесима. Тамо, заштићено од оксидација , ови органски остаци полако су претварани у фосилна горива. Ова горива не само да дају велики део енергије која се користи у фабрикама, домовима и транспорту, већ такође служе као сировина за пластику и друге производе синтетички производи. Нажалост, модерна цивилизација користи за неколико векова вишак фотосинтетске производње нагомилане милионима година. Сходно томе, угљен-диоксид који је уклоњен из ваздуха да би створио угљене хидрате у фотосинтези током милиона година враћа се невероватно брзом брзином. Концентрација угљен-диоксида у Земљиној атмосфери расте најбрже што је икада имала у историји Земље, а очекује се да ће овај феномен имати велике последице на Земљи клима .
Захтеви за храном, материјалима и енергијом у свету у којем човече популација брзо расте створили су потребу за повећањем количине фотосинтезе и ефикасност претварања фотосинтетичких резултата у производе корисне људима. Један одговор на те потребе - тзв Зелена револуција , започета средином 20. века - постигла је огромна побољшања у пољопривредном приносу употребом хемијских ђубрива, сузбијањем штеточина и биљних болести, оплемењивањем биљака и механизованим обрађивањем, жетвом и прерадом усева. Овај напор ограничио је јаку глад на неколико подручја света упркос брзом порасту становништва, али није елиминисао широко распрострањену потхрањеност. Штавише, почетком раних 1990-их, стопа по којој су се повећавали приноси главних усева почела је да опада. Ово се посебно односило на пиринач у Азији. Растући трошкови повезани са одржавањем високих стопа пољопривредне производње, који су захтевали све веће уносе ђубрива и пестицида и стални развој нових биљних сорти, такође су постали проблематични за пољопривреднике у многим земљама.
Друга пољопривредна револуција, заснована на биљкама генетски инжењеринг , прогнозирало се да ће довести до повећања продуктивности биљака и тиме делимично ублажити неухрањеност. Од 1970-их, молекуларни биолози поседују средства за промену биљног генетског материјала (деоксирибонуклеинска киселина или ДНК) са циљем постизања побољшања у отпорности на болести и сушу, приносу и квалитету производа, отпорности на мраз и другим пожељним својствима. Међутим, такве особине су по својој природи сложене, а процес уношења промена у биљке усјева генетским инжењерингом показао се сложенијим него што се очекивало. У будућности такав генетски инжењеринг може довести до побољшања у процесу фотосинтезе, али до првих деценија 21. века још увек није показао да може драматично повећати приносе усева.
Још једно интригантно подручје у проучавању фотосинтезе било је откриће да су одређене животиње у стању да претворе светлосну енергију у хемијску. Смарагдно зелени морски пуж ( Елисиа цхлоротица ), на пример, стиче гене и хлоропласте од Вауцхена шљунковито , ан алга троши, дајући му ограничену способност да производи хлорофил. Када је довољно хлоропласта асимилиран , пуж се може одрећи гутања хране. Грашка уш ( Ациртхосипхон писум ) може да користи светлост за производњу енергетски богатих једињење аденозин трифосфат (АТП); ова способност је повезана са производњом каротеноидних пигмената уши.
Проучавање фотосинтезе започело је 1771. године посматрањем енглеског духовника и научника Џозефа Пристлија. Приестлеи је запалио свећу у затвореном контејнеру све док ваздух у контејнеру више није могао да издржава сагоревање . Затим је ставио гранчицу од као што биљка у контејнеру и открио да је након неколико дана нана произвела неку супстанцу (касније препознату као кисеоник) која је омогућила да затворени ваздух поново подржава сагоревање. 1779. холандски лекар Јан Ингенхоусз проширио је Приестлеиево дело, показујући да је биљка морала бити изложена светлости да би се запаљива супстанца (тј. Кисеоник) обновила. Такође је показао да овај процес захтева присуство зелених ткива биљке.
1782. године показано је да се гас који подржава сагоревање (кисеоник) формира на штету другог гаса или фиксног ваздуха, који је годину раније идентификован као угљен-диоксид. Експерименти размене гаса 1804. године показали су да је добитак на тежини биљке узгајане у пажљиво одмереном лонцу резултат уноса угљеника који је у потпуности произашао из апсорбованог угљен-диоксида и воде коју узима корен биљака; равнотежа је кисеоник, пуштен назад у атмосферу. Прошло је скоро пола века пре него што се концепт хемијске енергије развио у довољној мери да омогући откриће (1845. године) да се светлосна енергија сунца складишти као хемијска енергија у производима насталим током фотосинтезе.
који се кандидовао за председника 2008. године
У хемијском смислу, фотосинтеза је под светлом процес оксидације-редукције . (Оксидација се односи на уклањање електрона из молекула; смањење се односи на добитак електрона молекулом.) У фотосинтези биљака, енергија светлости се користи за покретање оксидације воде (ХдваО), производећи гас кисеоника (Одва), јони водоника (Х.+) и електрони. Већина уклоњених електрона и јона водоника на крају се преноси у угљен-диоксид (ЦОдва), која се своди на органске производе. Остали електрони и јони водоника користе се за редукцију нитрата и сулфата до амино и сулфхидрил група у аминокиселинама, које су градивни блокови протеина. У већини зелених ћелија угљени хидрати - посебно скроб и шећер сахароза - су главни директни органски производи фотосинтезе. Укупна реакција у којој угљени хидрати - представљени општом формулом (ЦХдваО) - настају током фотосинтезе биљака, може се означити следећом једначином:
Ова једначина је само резиме, јер процес фотосинтезе заправо укључује бројне реакције катализоване ензимима (органским катализаторима). Ове реакције се јављају у две фазе: фаза светлости, која се састоји од фотохемијских (тј. Реакција хватања светлости); и тамна позорница, који обухвата хемијске реакције контролисане ензимима. Током прве фазе, енергија светлости се апсорбује и користи за погон низа преноса електрона, што резултира синтезом АТП и никотин аденин динуклеотид фосфат (НАДПХ) редуковани електронским донорима. Током мрачне фазе, АТП и НАДПХ настали у реакцијама хватања светлости користе се за смањење угљен-диоксида у органска једињења угљеника. Ова асимилација неорганског угљеника у органска једињења назива се фиксација угљеника.
Током 20. века поређења између фотосинтетских процеса у зеленим биљкама и неких фотосинтетских сумпорних бактерија пружила су важне информације о фотосинтетском механизму. Сумпорне бактерије користе водоник-сулфид (Х.дваС) као извор атома водоника и производе фото сумпор уместо кисеоника током фотосинтезе. Укупна реакција је
Тридесетих година 20. века холандски биолог Цорнелис ван Ниел препознао је да је коришћење угљен-диоксида за формирање органских једињења слично код две врсте фотосинтетских организама. Сугеришући да разлике постоје у фази зависности од светлости и у природи једињења која се користе као извор атома водоника, предложио је да се водоник преноси из водоник-сулфида (у бактеријама) или воде (у зеленим биљкама) у непознати акцептор ( под називом А), која је сведена на Х.дваА. Током мрачних реакција, које су сличне и код бактерија и код зелених биљака, редуковани акцептор (ХдваА) реаговао са угљен-диоксидом (ЦОдва) да би се добио угљени хидрат (ЦХдваО) и да оксидира непознати акцептор у А. Ово претпостављени Реакција се може представити као:
Ван Ниелов предлог био је важан јер је популарна (али нетачна) теорија гласила да се кисеоник уклања из угљен-диоксида (уместо водоник из воде, ослобађајући кисеоник) и да се угљеник затим комбинује са водом да би створио угљене хидрате (уместо да се водоник из воде комбинује са ЦОдвада се формира ЦХдваИЛИ).
До 1940. хемичари су користили тешке изотопе да прате реакције фотосинтезе. Вода означена изотопом кисеоника (18О) је коришћен у раним експериментима. Биљке које су фотосинтезовале у присуству воде која садржи Х.два18О производи кисеоник који садржи гас18О; они који су фотосинтезовали у присуству нормалне воде производили су нормалан гас кисеоник. Ови резултати пружили су коначну подршку ван Ниеловој теорији да кисеоник који настаје током фотосинтезе потиче из воде.
