Тема 7 образование органического вещества в растительных организмах (фотосинтез)

Происходящий за счет световой энергии процесс усвоения диоксида углерода зеленым растением и образования органического вещества получил название фотосинтеза. Этот процесс – основной источник органических соединений на нашей планете. В процессе фотосинтеза СО₂ под влиянием солнечного света, поглощенного хлорофиллом, восстанавливается до гексозы и выделяется свободный кислород.

Суммарное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

Количество световой энергии, затрачиваемой при фотосинтезе на образование одного моля гексозы, равно 2870 кДж (при дыхании эта энергия выделяется).

Значение фотосинтеза:

- Является основным источником кислорода на нашей планете.

- В результате фотосинтеза образуются все органические соединения: углеводы, белки, липиды и т.д.

- В продуктах фотосинтеза накапливается огромное количество энергии. Ежегодно в результате фотосинтеза усваивается из атмосферы 3, 5× 10¹¹ т диоксида углерода, выделяется в атмосферу 2, 5× 10¹¹ т кислорода и образуется 2, 3× 10¹¹ т органических веществ (в пересчете на сухое вещество).

- Утилизирует диоксид углерода, предотвращая быстрое развитие парникового эффекта.

Фотосинтез свойственен не только зеленным растениям, но и низшим эукаротическим формам, таким, как водоросли. Обладают способностью к фотосинтезу и некоторые прокариоты (например цианобактерии и некоторые другие). Не менее половины всего фотосинтеза на Земле протекают в морях, озерах и реках, где его осуществляют множество самых разнообразных микроорганизмов, составляющих фитопланктон.

Фотосинтезирующие организмы можно подразделить на два класса:

1. Образующие кислород – зеленые клетки листьев высших растений;

2. Не образующие кислород – фотосинтезирующие бактерии (за исключением цианобактерии).

Зеленые растения для восстановления СО₂ используют в качестве донора водорода воду и при этом выделяется кислород (оксигенный процесс):

nН₂О + nСО₂ (СН₂О)_n + nО₂,

где n – обычно считают равным 6, т.к. конечным продуктом восстановления СО₂ является гексоза – С₆Н₁₂О₆.

Фотосинтезирующие бактерии в качестве доноров водорода используют или неорганические соединения, например сероводород (H₂S), или органические, например лактат (аноксигенный процесс):

2Н₂S + СО₂ (СН₂О) + Н₂О + 2S

В последствии было также установлено, что молекулярный кислород, образующийся в процессе фотосинтеза растений, образуется целиком из воды.