Биохимия растений
жүктеу/скачать 1.32 Mb. Pdf көрінісі
|
| IV. ФОТОСИНТЕЗ
Фотосинтез – это процесс поглощения растением лучистой энергии света и перевод ее в энергию химических соединений (орга- нических и неорганических). Главную роль в этом процессе играет использование энергии света для восстановления СО 2 до уровня угле- водов. Общее уравнение фотосинтеза: 6СО 2 + 6Н 2 О + световая энергия → С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 . В этом уравнении выражена суть явления, состоящая в том, что на свету в зеленом растении из предельно окисленных веществ – ди- оксида углерода и воды образуются органические вещества и высво- бождается молекулярный кислород. Причем в процессе фотосинтеза восстанавливаются не СО 2 , но и нитраты или сульфаты, а энергия может быть направлена на различные процессы. Фотосинтез является фактором сбалансированности биосфер- ных процессов на Земле, включая постоянство содержания кислорода и диоксида углерода в атмосфере, состояние озонового слоя, содер- жание гумуса в почве, парниковый эффект и т. д. Глобальная чистая продуктивность фотосинтеза составляет 78•10 8 т углерода в год. Из которых 7 % непосредственно использует- ся на питание, топливо и строительные материалы. Ежегодно в ходе фотосинтеза в атмосферу поступает 70-120 млрд. т. кислорода, обес- печивающего дыхание всех организмов. Существенным фактором фотосинтеза является так же стабилизация содержания СО 2 в атмо- сфере. В настоящее время содержание СО 2 составляет 0,03 % по объ- ем у воздуха, или 711 млрд. т. в пересчете на углерод. Диоксид угле- рода в атмосфере, а также вода поглощают инфракрасные лучи и со- храняют значительное количество теплоты на Земле, обеспечивая не- обходимые условия жизнедеятельности. 94 Следовательно, фотосинтез – один из важнейших движущих факторов круговорота веществ и энергии на Земле. Весь процесс фотосинтеза протекает в зеленых пластидах - хло- ропластах. Различают три вида пластид: лейкопласты (бесцветные), хромопласты (оранжевые), хлоропласты (зеленые). В хлоропластах сосредоточен зеленый пигмент хлорофилл, который играет важней- шую роль в процессе фотосинтеза. Хлорофилл – сложный эфир ди- карбоновой кислоты хлорофиллина, у которой одна карбоксильная группа этерифицирована остатком метилового спирта (СН 3 ОН), а другая – остатком одноатомного спирта фитола (С 20 Н 39 ОН). Известно около 10 хлорофиллов, которые отличаются по химическому составу, окраске и распространению среди живых организмов. У всех высших растений содержатся хлорофиллы а и b (рис. 9). Наряду с зелеными пигментами в хлоропластах содержатся пигменты, относящиеся к группе каротиноидов. Каротиноиды – это желтые, оранжевые и красные пигменты. Каротиноиды содержатся во всех высших растениях и у многих микроорганизмов. Каротинои- ды, содержащие кислород, получили название ксантофиллов. Фикобилины – красные и синие пигменты, содержащиеся в не- которых водорослях. Пигменты хлоропластов объединены в функциональные ком- плексы – пигментные системы. Известны две фотосистемы – ФСI и ФСII, которые отличаются по составу. Фотосинтез включает как световые, так и темновые реакции, в связи с этим различают световую и темновую фазы фотосинтеза. Сущность световой фазы состоит в поглощении лучистой энер- гии и ее трансформации в ассимиляционную силу (АТФ и НАДФ•Н), которая необходима для восстановления углерода в темновых реак- циях. |