در نتیجه فتوسنتز، گیاهان روی زمین ظاهر شدند. ماهیت و اهمیت فتوسنتز

فرآیند فتوسنتز برای حیات روی زمین به سادگی نیست مهمو شاید بتوان گفت تعیین کننده است. بدون این فرآیند، بعید است که حیات روی زمین بتواند فراتر از باکتری ها تکامل یابد. برای انجام هر فرآیندی در طبیعت، به انرژی نیاز است. در زمین از خورشید گرفته شده است. نور خورشید توسط گیاهان جذب می شود و به انرژی تبدیل می شود پیوندهای شیمیایی ترکیبات آلی. این تبدیل فتوسنتز است.

سایر موجودات روی زمین (به استثنای برخی از باکتری ها) از مواد آلی گیاهان برای به دست آوردن انرژی برای زندگی خود استفاده می کنند. این بدان معنا نیست که همه موجودات از گیاهان می خورند. به عنوان مثال، گوشتخواران گیاهخواران را می خورند نه گیاهان. اما انرژی ذخیره شده در گیاهخواران توسط آنها از گیاهان به دست می آید.

علاوه بر ذخیره انرژی و تغذیه تقریباً تمام حیات روی زمین، فتوسنتز به دلایل دیگری نیز مهم است.

در طول فتوسنتز، اکسیژن آزاد می شود. اکسیژن برای فرآیند تنفس ضروری است. در طول تنفس، روند معکوس فتوسنتز اتفاق می افتد. مواد آلی اکسید می شوند، از بین می روند و انرژی آزاد می شود که می توان از آن برای فرآیندهای مختلف زندگی (راه رفتن، تفکر، رشد و غیره) استفاده کرد. زمانی که هنوز هیچ گیاهی روی زمین وجود نداشت، تقریباً هیچ اکسیژنی در هوا وجود نداشت. موجودات زنده ابتدایی که در آن روزگار زندگی می کردند، مواد آلی را به روش های دیگری اکسید می کردند، نه با کمک اکسیژن. موثر نبود به لطف تنفس اکسیژن، جهان زنده توانست به طور گسترده و پیچیده توسعه یابد. و اکسیژن در جو به لطف گیاهان و فرآیند فتوسنتز ظاهر شد.

در استراتوسفر (این بالای تروپوسفر است - پایین ترین لایه جو)، اکسیژن تحت تأثیر تابش خورشیدی به ازن تبدیل می شود. ازن از حیات روی زمین در برابر تشعشعات خطرناک فرابنفش خورشید محافظت می کند. بدون لایه اوزون، زندگی نمی توانست از دریا به خشکی تکامل یابد.

در طول فتوسنتز، دی اکسید کربن از جو جذب می شود. دی اکسید کربن در طول تنفس آزاد می شود. اگر جذب نمی شد در اتمسفر تجمع می کرد و همراه با گازهای دیگر تأثیر می گذاشت و به اصطلاح اثر گلخانه ای را افزایش می داد. اثر گلخانه ایشامل افزایش دما در لایه های زیرین جو است. در همان زمان، آب و هوا ممکن است شروع به تغییر کند، یخچال های طبیعی شروع به ذوب شدن می کنند، سطح اقیانوس ها افزایش می یابد، در نتیجه ممکن است زمین های ساحلی سیل زده شوند و پیامدهای منفی دیگری به وجود بیاید.

تمام مواد آلی حاوی عنصر شیمیاییکربن. این گیاهان هستند که آن را به مواد آلی (گلوکز) متصل می کنند و آن را از مواد معدنی (دی اکسید کربن) دریافت می کنند. و این کار را از طریق فرآیند فتوسنتز انجام می دهند. متعاقباً، "سفر" از طریق زنجیره های غذایی، کربن از یک ترکیب آلی به ترکیب دیگر منتقل می شود. در نهایت، با مرگ موجودات و تجزیه آنها، کربن دوباره به مواد معدنی تبدیل می شود.

فتوسنتز نیز برای بشریت مهم است. زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، نفت، گاز طبیعی بقایای گیاهان و سایر موجودات زنده هستند که طی صدها میلیون سال انباشته شده اند. آنها به عنوان منبعی از انرژی اضافی به ما خدمت می کنند که به تمدن اجازه توسعه می دهد.

اهمیت فتوسنتز در طبیعت. اجازه دهید به پیامدهای فتوسنتز که برای وجود حیات روی زمین و برای انسان مهم است توجه کنیم: "حفظ" انرژی خورشیدی. تشکیل اکسیژن آزاد؛ تشکیل ترکیبات آلی مختلف؛ استخراج دی اکسید کربن از جو

یک پرتو خورشید - "مهمان زودگذر سیاره ما" (V.L. Komarov) - فقط در لحظه سقوط مقداری کار تولید می کند ، سپس بدون هیچ اثری از بین می رود و برای موجودات زنده بی فایده است. با این حال، بخشی از انرژی پرتو خورشیدی که بر روی یک گیاه سبز می‌تابد، توسط کلروفیل جذب شده و در فرآیند فتوسنتز استفاده می‌شود. در این حالت انرژی نور به انرژی شیمیایی بالقوه تبدیل می شود مواد آلی- محصولات فتوسنتز این شکل از انرژی پایدار و نسبتاً بی حرکت است. تا زمان فروپاشی ترکیبات آلی، یعنی به طور نامحدود، باقی می ماند. با اکسیداسیون کامل یک گرم گلوکز، همان مقدار انرژی آزاد می شود که در طول تشکیل آن جذب می شود - 690 کیلو کالری. بنابراین، گیاهان سبز، با استفاده از انرژی خورشیدی در فرآیند فتوسنتز، آن را برای استفاده در آینده ذخیره می کنند. ماهیت این پدیده به خوبی با بیان مجازی K.A. تیمیریازف، که گیاهان را "غذای کنسرو شده" نامید. اشعه های خورشید».

مواد آلی تحت برخی شرایط برای مدت بسیار طولانی، گاهی اوقات برای چندین میلیون سال حفظ می شوند. در طی اکسیداسیون آنها، انرژی پرتوهای خورشیدی که در آن زمان های دور به زمین می افتند آزاد می شود و می توان از آن استفاده کرد. انرژی حرارتی آزاد شده در طی احتراق نفت، زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، چوب - همه اینها انرژی خورشید است که توسط گیاهان سبز جذب و تبدیل می شود.

منبع انرژی در بدن حیوانات غذا است که حاوی انرژی "کنسرو شده" از خورشید است. زندگی روی زمین فقط از خورشید می آید. و گیاهان "کانال هایی هستند که انرژی خورشید از طریق آنها جریان می یابد دنیای ارگانیکزمین" (K. A, Timiryazev).

در مطالعه فتوسنتز، یعنی جنبه انرژی آن، دانشمند برجسته روسی K.A. تیمیریازف (1843-1920). او اولین کسی بود که نشان داد قانون بقای انرژی در دنیای ارگانیک نیز صادق است. در آن روزها، این بیانیه اهمیت فلسفی و عملی عظیمی داشت. تیمیریازف دارای بهترین ارائه محبوب در ادبیات جهان درباره نقش کیهانی گیاهان سبز است.

یکی از محصولات فتوسنتز اکسیژن آزاد است که برای تنفس تقریباً همه موجودات زنده ضروری است، در طبیعت، نوع تنفس بدون اکسیژن (بی هوازی) نیز وجود دارد، اما بازده بسیار کمتری دارد: هنگام استفاده از مقادیر مساوی از دستگاه تنفسی. انرژی آزاد چندین برابر کمتر به دست می آید، زیرا مواد آلی به طور کامل اکسید نمی شوند. بنابراین، واضح است که تنفس اکسیژن (هوازی) استاندارد بالاتری از زندگی را فراهم می کند. رشد سریع، تولید مثل فشرده ، توزیع گسترده گونه ها ، یعنی همه آن پدیده هایی که پیشرفت بیولوژیکی را مشخص می کنند.

فرض بر این است که تقریباً تمام اکسیژن موجود در جو منشا بیولوژیکی دارد. که در دوره های اولیهوجود زمین، جو سیاره دارای ویژگی بازسازی شده بود. این شامل هیدروژن، سولفید هیدروژن، آمونیاک و متان بود. با ظهور گیاهان و به تبع آن تنفس اکسیژن و اکسیژن، دنیای ارگانیک به سطح جدید و بالاتری ارتقا یافت و تکامل آن بسیار سریعتر پیش رفت. بنابراین، گیاهان سبز بیش از اهمیت لحظه ای هستند: با آزاد کردن اکسیژن، آنها زندگی را پشتیبانی می کنند. آنها تا حدودی ماهیت تکامل جهان ارگانیک را تعیین کردند.

یکی از پیامدهای مهم فتوسنتز، تشکیل ترکیبات آلی است. گیاهان کربوهیدرات ها، پروتئین ها و چربی ها را در انواع بسیار متنوعی سنتز می کنند. این مواد به عنوان غذا برای انسان و حیوانات و مواد خام برای صنعت استفاده می شود. گیاهان تولید لاستیک، گوتاپرکا، روغن ضروری، رزین ها، تانن ها، آلکالوئیدها و غیره محصولات فرآوری مواد خام گیاهی عبارتند از: پارچه، کاغذ، رنگ، مواد دارویی و مواد منفجره، الیاف مصنوعی، مصالح ساختمانی و موارد دیگر.

مقیاس فتوسنتز بسیار زیاد است. گیاهان هر سال 15.6-10 10 تن دی اکسید کربن (1/16 ذخایر جهان) و 220 میلیارد تن آب جذب می کنند. مقدار مواد آلی روی زمین 1014 تن است و جرم گیاهان به جرم حیوانات 2200:1 مربوط می شود. از این نظر (به عنوان خالق مواد آلی)، گیاهان آبزی و جلبک هایی که در اقیانوس زندگی می کنند نیز مهم هستند که تولید ارگانیک آنها ده ها برابر بیشتر از گیاهان خشکی است.

تاریخچه فتوسنتز.برای هزاران سال، مردم معتقد بودند که یک گیاه منحصراً از طریق ریشه های خود تغذیه می کند و از آنها برای جذب تمام مواد لازم از خاک استفاده می کند. من متعهد شدم که این دیدگاه را بررسی کنم اوایل XIX V. یان ون هلمونت طبیعت شناس هلندی. خاک را در گلدانی وزن کرد و شاخه بید را در آنجا کاشت. او به مدت پنج سال به درخت آب داد، سپس خاک را خشک کرد و آن را وزن کرد و گیاه را وزن کرد. بید هفتاد و پنج کیلوگرم وزن داشت و وزن زمین تنها چند صد گرم تغییر کرد. نتیجه گیری دانشمند این بود که گیاهان می گیرند مواد مغذیاول از همه، نه از خاک، بلکه از آب.

برای دو قرن نظریه تغذیه گیاهان با آب در علم پایه گذاری شد. بر اساس این نظریه، برگ ها فقط به تبخیر رطوبت اضافی گیاه کمک می کنند.

دانشمندان تنها در آغاز قرن نوزدهم به غیرمنتظره ترین اما صحیح ترین فرض در مورد تغذیه هوایی گیاهان رسیدند. نقش مهمی در درک این فرآیند با کشف شیمیدان انگلیسی جوزف پریستلی در سال 1771 ایفا کرد. او آزمایشی را انجام داد و در نتیجه نتیجه گرفت: گیاهان هوا را تصفیه می کنند و آن را برای تنفس مناسب می کنند. بعدها مشخص شد که برای اینکه گیاه هوا را تصفیه کند، به نور نیاز است.

ده سال بعد، دانشمندان دریافتند که این گیاه چیزی بیش از تبدیل دی اکسید کربن به اکسیژن انجام می دهد. دی اکسید کربن برای زندگی گیاهان ضروری است.

تغذیه هوای گیاهان را فتوسنتز می گویند. اکسیژن به عنوان یک محصول غیر معمول در طول فتوسنتز آزاد می شود.

میلیاردها سال پیش هیچ اکسیژن رایگان روی زمین وجود نداشت. تمام اکسیژنی که تقریباً تمام موجودات زنده در سیاره ما تنفس می کنند توسط گیاهان در طی فرآیند فتوسنتز آزاد می شود. فتوسنتز توانسته است کل ظاهر سیاره ما را تغییر دهد.

از دهه 70. در قرن گذشته، پیشرفت های عمده ای در زمینه فتوسنتز در روسیه حاصل شد. آثار دانشمندان روسی پوریویچ، ایوانوفسکی، ریکتر، ایوانف، کوستیچف بسیاری از جنبه های این فرآیند را مورد مطالعه قرار دادند.

اهمیت فتوسنتز تا همین اواخر متوجه نشده بود. ارسطو و دیگر دانشمندان یونانی، با مشاهده اینکه فرآیندهای زندگی حیوانات به مصرف غذا بستگی دارد، معتقد بودند که گیاهان "غذای" خود را از خاک به دست می آورند.

کمی بیش از سیصد سال پیش، در یکی از اولین آزمایش‌هایی که در زیست‌شناسی با دقت طراحی شده بود، پزشک هلندی یان ون هلمونت شواهدی ارائه کرد که نشان می‌دهد خاک تنها غذایی نیست که گیاه را تغذیه می‌کند. ون هلمونت درخت بید کوچکی را در یک گلدان سفالی پرورش داد و فقط به آن آب اضافه کرد.

پس از پنج سال، جرم سوزن ها 74.4 کیلوگرم افزایش یافت، در حالی که جرم خاک تنها 57 گرم کاهش یافت.

در پایان قرن هجدهم، جوزف پریستلی، دانشمند انگلیسی، گزارش داد که «به طور تصادفی روشی را برای تصحیح هوا که با سوزاندن شمع خراب شده بود، کشف کرد.» 17 آگوست 1771 پریستلی «... یک شاخه نعنا زنده را در ظرف دربسته ای قرار داد که در آن سوخت. شمع مومیو در 21 همان ماه متوجه شد که "... شمع دیگری می تواند دوباره در همان ظرف بسوزد." پریستلی معتقد بود: «اصل اصلاحی که طبیعت برای این اهداف استفاده می‌کند، گیاه است.» او مشاهدات خود را گسترش داد و به زودی نشان داد که هوای "تصحیح" توسط گیاه "اصلاً برای موش نامناسب" نیست.

آزمایش‌های پریستلی این امکان را برای اولین بار فراهم کرد که توضیح دهد چرا با وجود سوزاندن آتش‌های بی‌شمار و تنفس بسیاری از موجودات زنده، هوای روی زمین «پاک» باقی می‌ماند و می‌تواند حیات را پشتیبانی کند. او گفت: به لطف این اکتشافات، ما مطمئن هستیم که گیاهان بیهوده رشد نمی کنند، بلکه فضای ما را پاک و زیبا می کنند.

بعدها، پزشک هلندی Jan Ingenhouse (1730-1799) کار پریستلی را تأیید کرد و نشان داد که هوا فقط در نور خورشید و فقط توسط قسمت های سبز گیاه "تصحیح" می شود. در سال 1796، Ingenhouse پیشنهاد کرد که دی اکسید کربن در طی فتوسنتز به C و O 2 تجزیه می شود و O 2 به صورت گاز آزاد می شود. متعاقباً کشف شد که نسبت اتم‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن در قندها و نشاسته به گونه‌ای است که به ازای هر مولکول آب یک اتم کربن وجود دارد، که کلمه «کربوهیدرات‌ها» نشان‌دهنده آن است. به طور کلی پذیرفته شد که کربوهیدرات ها از C و H 2 O تشکیل می شوند و O 2 از دی اکسید کربن آزاد می شود. این فرضیه کاملاً منطقی به طور گسترده پذیرفته شد، اما، همانطور که بعدا مشخص شد، کاملاً اشتباه بود.

محققی که این نظریه عموماً پذیرفته شده را رد کرد، کورنلیوس ون نیل از دانشگاه استمفورد بود که به عنوان یک دانشجوی فارغ التحصیل، متابولیسم باکتری های مختلف فتوسنتزی را بررسی کرد. یک گروه از این باکتری ها، یعنی باکتری های گوگرد بنفش، C را به کربوهیدرات کاهش می دهند اما O2 آزاد نمی کنند. باکتری های گوگرد ارغوانی برای فتوسنتز به سولفید هیدروژن نیاز دارند. در نتیجه فتوسنتز، ذرات گوگرد در داخل سلول های باکتری انباشته می شوند. ون نیل کشف کرد که برای این باکتری ها معادله فتوسنتز را می توان به صورت زیر نوشت:

CO 2 + 2H 2 S (CH 2 O) + H 2 O + 2S.

این واقعیت توجه محققان را به خود جلب نکرد تا اینکه ون نیل اعلامیه ای جسورانه داد و معادله خلاصه زیر را برای فتوسنتز پیشنهاد کرد:

CO 2 + 2H 2 A (CH 2 O) + H 2 O + 2A.

در این معادله، H 2 A یا آب یا ماده قابل اکسیداسیون دیگری مانند سولفید هیدروژن یا H 2 آزاد را نشان می دهد. در گیاهان سبز و جلبک ها، H 2 A = H 2 O. یعنی ون نیل پیشنهاد کرد که H 2 O، و نه دی اکسید کربن، در طول فتوسنتز تجزیه می شود. این ایده درخشان که در دهه سی مطرح شد، بعداً زمانی که محققان با استفاده از ایزوتوپ سنگین O 2 (18 O 2) مسیر اکسیژن را از آب به حالت گازی ردیابی کردند، به صورت تجربی ثابت شد:

CO 2 + 2H 2 18 O 2 (CH 2 O ) + H 2 O + 18 O 2 .

بنابراین، برای جلبک ها یا گیاهان سبز که در آنها آب به عنوان دهنده الکترون عمل می کند، معادله کلی فتوسنتز به صورت زیر نوشته می شود:

6CO 2 + 12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

فرآیندهایی که در یک برگ رخ می دهند.برگ سه فرآیند مهم را انجام می دهد - فتوسنتز، تبخیر آب و تبادل گاز. در طی فرآیند فتوسنتز، مواد آلی در برگها از آب و دی اکسید کربن تحت تأثیر نور خورشید سنتز می شوند. در طول روز، در نتیجه فتوسنتز و تنفس، گیاه اکسیژن و دی اکسید کربن آزاد می کند و در شب - فقط دی اکسید کربن تولید شده در طول تنفس.

اکثر گیاهان قادر به سنتز کلروفیل در نور کم هستند. در نور مستقیم خورشید، کلروفیل سریعتر سنتز می شود.

انرژی نوری مورد نیاز برای فتوسنتز، در حدود معینی، هر چه بیشتر جذب شود، برگ کمتر تیره می شود. بنابراین در فرآیند تکامل، گیاهان این توانایی را پیدا کرده اند که تیغه برگ را به سمت نور بچرخانند تا نور خورشید بیشتری به آن بتابد. برگ های روی گیاه طوری چیده شده اند که یکدیگر را شلوغ نکنند.

تیمیریازف ثابت کرد که منبع انرژی برای فتوسنتز عمدتاً پرتوهای قرمز طیف است. این با طیف جذب کلروفیل نشان داده می شود، جایی که شدیدترین نوار جذب در قسمت قرمز و با شدت کمتر در قسمت آبی-بنفش مشاهده می شود.

کلروپلاست ها حاوی رنگدانه های کاروتن و زانتوفیل همراه با کلروفیل هستند. هر دوی این رنگدانه ها پرتوهای آبی و تا حدی سبز را جذب می کنند و قرمز و زرد را منتقل می کنند. برخی از دانشمندان کاروتن و زانتوفیل را به نقش صفحه‌هایی نسبت می‌دهند که از کلروفیل در برابر اثرات مخرب پرتوهای آبی محافظت می‌کنند.

فرآیند فتوسنتز شامل تعدادی واکنش متوالی است که برخی از آنها با جذب انرژی نور و برخی در تاریکی رخ می دهد. محصولات نهایی پایدار فتوسنتز کربوهیدرات ها (قند و سپس نشاسته) هستند. اسیدهای آلی، اسیدهای آمینه ، پروتئین ها.

فتوسنتز در شرایط مختلف با سرعت های متفاوتی انجام می شود.

شدت فتوسنتز به مرحله رشد گیاه نیز بستگی دارد. حداکثر شدت فتوسنتز در مرحله گلدهی مشاهده می شود.

محتوای معمولی دی اکسید کربن در هوا 0.03 درصد حجمی است. کاهش میزان دی اکسید کربن در هوا باعث کاهش شدت فتوسنتز می شود. افزایش محتوای دی اکسید کربن به 0.5٪ سرعت فتوسنتز را تقریباً به نسبت افزایش می دهد. با این حال، با افزایش بیشتر در محتوای دی اکسید کربن، شدت فتوسنتز افزایش نمی یابد و در 1٪، گیاه آسیب می بیند.

گیاهان مقادیر بسیار زیادی آب را تبخیر می کنند یا به صورت فراتر از آن در می آورند. تبخیر آب یکی از عوامل افزایش جریان است. در اثر تبخیر آب توسط گیاه، مواد معدنی در آن انباشته شده و در هنگام گرمایش خورشیدی کاهش دمای مفیدی برای گیاه رخ می دهد. گاهی اوقات ترانسپراسیون دمای گیاه را تا 6 درجه سانتی گراد کاهش می دهد.

این گیاه فرآیند تبخیر آب را از طریق کار روزنه ها تنظیم می کند. رسوب کوتیکول، یا پوشش مومی، بر روی اپیدرم، تشکیل موهای آن و سایر سازگاری ها با هدف کاهش تعرق تنظیم نشده انجام می شود.

فرآیند فتوسنتز و تنفس مداوم سلول های زنده برگ نیاز به تبادل گاز بین بافت های داخلی برگ و جو دارد. در طول فتوسنتز، دی اکسید کربن جذب شده از جو جذب شده و به عنوان اکسیژن به اتمسفر باز می گردد.

استفاده از روش آنالیز ایزوتوپی نشان داد که اکسیژن برگشتی به اتمسفر (16 O) متعلق به آب است و نه به دی اکسید کربن هوا، که در آن ایزوتوپ دیگر آن، 15 O، در طول تنفس سلول های زنده غالب است (اکسیداسیون مواد آلی داخل سلول توسط اکسیژن آزاد به گاز دی اکسید کربن و آب) نیاز به تامین اکسیژن از جو و بازگشت دی اکسید کربن دارد. این تبادل گاز نیز عمدتاً از طریق دستگاه روزنه انجام می شود.

ایده های مدرن در مورد فتوسنتزدر حال حاضر مشخص است که فتوسنتز دو مرحله را طی می کند، اما تنها یکی از آنها در نور است. شواهدی از یک فرآیند دو مرحله ای برای اولین بار در سال 1905 توسط فیزیولوژیست گیاهی انگلیسی F.F. بلکلین که تأثیر نور و دما را بر میزان فتوسنتز مطالعه کرد.

بر اساس آزمایشات، بلکلین نتایج زیر را انجام داد.

1. یک گروه از واکنش های وابسته به نور وجود دارد که به دما بستگی ندارد. بزرگی این واکنش ها در محدوده نور کم می تواند با افزایش روشنایی افزایش یابد، اما نه با افزایش دما.

2. گروه دومی از واکنش ها وجود دارد که به دما بستگی دارد، نه به نور. مشخص شد که هر دو گروه واکنش برای فتوسنتز ضروری هستند. افزایش حجم تنها یک گروه از واکنش ها، حجم کل فرآیند را افزایش می دهد، اما فقط تا زمانی که گروه دوم واکنش ها شروع به نگه داشتن واکنش اول کنند. پس از این باید واکنش های گروه دوم را تسریع کرد تا اولین ها بدون محدودیت پیش بروند.

بنابراین، نشان داده شد که هر دو مرحله وابسته به نور هستند: "نور و تاریک". مهم است که به یاد داشته باشید که واکنش های تاریکی به طور معمول در نور رخ می دهد و به محصولاتی از مرحله نور نیاز دارد. تعبیر "واکنش های تاریک" به سادگی به این معنی است که نور به عنوان چنین در آنها دخالت ندارد.

حجم واکنش های تاریک با افزایش دما افزایش می یابد، اما فقط تا 30 درجه سانتیگراد، و سپس شروع به کاهش می کند. بر اساس این واقعیت، فرض شد که واکنش‌های تاریک توسط آنزیم‌ها کاتالیز می‌شوند، زیرا تبادل واکنش‌های آنزیمی به دما وابسته است. بعداً مشخص شد که این نتیجه گیری اشتباه انجام شده است.

در مرحله اول فتوسنتز (واکنش های نوری)، انرژی نور برای تشکیل ATP (مولکول آدنوزین تری فسفات) و حامل های الکترون پرانرژی استفاده می شود. در مرحله دوم فتوسنتز (واکنش های تاریک) محصولات انرژیکه در واکنش های نوری ایجاد می شوند، برای کاهش CO 2 به قند ساده (گلوکز) استفاده می شوند.

فرآیند فتوسنتز به طور فزاینده ای توجه دانشمندان را به خود جلب می کند. علم به وضوح نزدیک است مهمترین مسئله- ایجاد مصنوعی با استفاده از انرژی نوری مواد آلی با ارزش از گسترش گسترده مواد معدنی. مسئله فتوسنتز به شدت توسط گیاه شناسان، شیمیدانان، فیزیکدانان و سایر متخصصان مورد مطالعه قرار گرفته است.

که در اخیراقبلاً می توان به طور مصنوعی سنتز فرمالدئید و مواد قندی را از آن به دست آورد محلول آبیاسید کربنات؛ در این مورد نقش جاذب انرژی نور را کربنات های کبالت و نیکل به جای کلروفیل بازی می کردند. اخیراً یک مولکول کلروفیل سنتز شده است.

موفقیت های علم در زمینه سنتز مواد آلی ضربه کوبنده ای به دکترین ایده آلیستی - حیات گرایی وارد می کند ، که استدلال می کرد که تشکیل مواد آلی از مواد معدنی به "نیروی حیاتی" ویژه ای نیاز دارد و شخص نمی تواند سنتز مواد آلی پیچیده

فتوسنتز در گیاهان در کلروپلاست ها اتفاق می افتد. این شامل: تبدیل انرژی (فرایند نور)، تبدیل ماده (فرایند تاریک) است. فرآیند نور در ژیلاکوئیدها و فرآیند تاریک در استرومای کلروپلاست ها اتفاق می افتد. گردش عمومی فتوسنتز به شرح زیر است:

6CO 2 + 12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2.

دو فرآیند فتوسنتز با معادلات جداگانه بیان می شوند:

12H 2 O 12H 2 + 6O 2 + انرژی ATP;

(فرایند سبک)

12H 2 + 6O 2 + انرژی ATP C 6 H 12 O 6 + H 2 O.

(فرآیند تاریک)

اهمیت فتوسنتز در طبیعتفتوسنتز تنها فرآیندی در بیوسفر است که منجر به افزایش انرژی آزاد آن به دلیل یک منبع خارجی می شود. انرژی ذخیره شده در محصولات فتوسنتز منبع اصلی انرژی برای بشریت است.

هر ساله در اثر فتوسنتز، 150 میلیارد تن ماده آلی روی زمین تشکیل می شود و حدود 200 میلیون تن اکسیژن آزاد آزاد می شود.

چرخه اکسیژن، کربن و سایر عناصر درگیر در فتوسنتز حفظ می شود ترکیب مدرنجو لازم برای زندگی روی زمین فتوسنتز از افزایش غلظت CO 2 جلوگیری می کند و از گرم شدن بیش از حد زمین به دلیل به اصطلاح "اثر گلخانه ای" جلوگیری می کند.

از آنجایی که گیاهان سبز منبع تغذیه مستقیم یا غیرمستقیم سایر موجودات هتروتروف هستند، فتوسنتز نیازهای غذایی همه موجودات زنده روی سیاره ما را برآورده می کند. مهمترین پایه کشاورزی و جنگلداری است. اگرچه هنوز امکانات تأثیرگذاری در آن اندک است، اما باز هم تا حدودی از آنها استفاده می شود. با افزایش غلظت دی اکسید کربن در هوا به 0.1٪ (در مقابل 0.3٪ در جو طبیعی)، می توان به عنوان مثال، عملکرد خیار و گوجه فرنگی را سه برابر کرد.

یک متر مربع از سطح برگ در یک ساعت حدود یک گرم شکر تولید می کند. این بدان معنی است که همه گیاهان، طبق یک برآورد تقریبی، سالانه 100 تا 200 میلیارد تن C از جو حذف می کنند. حدود 60 درصد از این مقدار جذب جنگل‌ها می‌شود که 30 درصد از سطح زمین را با یخ پوشانده نشده است، 32 درصد را زمین‌های زیر کشت و 8 درصد بقیه را گیاهان مناطق استپ و بیابانی و همچنین شهرها و شهرک‌ها اشغال می‌کنند.

یک گیاه سبز نه تنها قادر به استفاده از دی اکسید کربن و ایجاد قند است، بلکه می تواند ترکیبات نیتروژن و ترکیبات گوگردی را به مواد تشکیل دهنده بدن خود تبدیل کند. از طریق سیستم ریشه، گیاه یون های نیترات را در آب خاک دریافت می کند و آنها را در سلول های خود به اسیدهای آمینه - اجزای اصلی همه ترکیبات پروتئینی - پردازش می کند. اجزای چربی نیز از ترکیباتی که در طی فرآیندهای متابولیک و انرژی تشکیل می شوند، به وجود می آیند. اسیدهای چرب و گلیسرول چربی و روغن تولید می کنند که عمدتاً به عنوان مواد ذخیره برای گیاه عمل می کنند. دانه های تقریباً 80 درصد گیاهان حاوی چربی به عنوان یک ماده ذخیره غنی از انرژی هستند. گرفتن دانه ها، چربی ها و روغن ها بازی می کند نقش مهمدر صنایع کشاورزی و غذایی

نیازی به تأسف برای رژیم شوروی نیست. کسانی که فکر می کنند دولت شوروی بد است اما دولت روسیه، هیچ چیزی از ماهیت این دولت شوروی (یهودی) نمی فهمند.

برخی از ملاحظات در مورد ماهیت توانایی های ریاضی

با توجه به مدرسه مدرن اروپای شرقی. این نقاشی معمولاً دختری را نشان می دهد که آب را از یک کوزه به کوزه دیگر می ریزد (جریان مداوم نیروهای حیاتی در طبیعت و نیاز به اختلاط برای زندگی

فرآیند فتوسنتز یکی از مهمترین فرآیندهای بیولوژیکی است که در طبیعت رخ می دهد، زیرا به لطف آن است که مواد آلی از دی اکسید کربن و آب تحت تأثیر نور تشکیل می شود و این پدیده را فتوسنتز می نامند. و مهمتر از همه، در طول فرآیند فتوسنتز، رهاسازی رخ می دهد که برای وجود حیات در سیاره شگفت انگیز ما حیاتی است.

تاریخچه کشف فتوسنتز

تاریخچه کشف پدیده فتوسنتز به چهار قرن قبل باز می گردد، زمانی که در سال 1600 دانشمند بلژیکی معینی یان ون هلمونت آزمایش ساده ای را انجام داد. او یک شاخه بید را (پس از ثبت وزن اولیه آن) در کیسه ای قرار داد که 80 کیلوگرم خاک نیز در آن وجود داشت. و سپس به مدت پنج سال گیاه منحصراً با آب آبیاری شد. شگفتی دانشمند چه بود وقتی که پس از پنج سال، وزن گیاه 60 کیلوگرم افزایش یافت، علیرغم این واقعیت که جرم زمین تنها 50 گرم کاهش یافت، که از کجا چنین افزایش چشمگیری در وزن حاصل شد، همچنان یک راز باقی ماند. دانشمند

آزمایش مهم و جالب بعدی که مقدمه ای برای کشف فتوسنتز شد، توسط دانشمند انگلیسی جوزف پریستلی در سال 1771 انجام شد (عجیب است که آقای پریستلی به دلیل ماهیت حرفه خود کشیش کلیسای انگلیکن بود. ، اما او به عنوان یک دانشمند برجسته در تاریخ ثبت شد). آقای پریستلی چه کرد؟ او موش را زیر کاپوت گذاشت و پنج روز بعد مرد. سپس دوباره موش دیگری را زیر کاپوت گذاشت، اما این بار یک شاخه نعناع زیر کاپوت به همراه موش بود و در نتیجه موش زنده ماند. نتیجه به دست آمده دانشمند را به این ایده سوق داد که فرآیند خاصی در مقابل تنفس وجود دارد. یکی دیگر از نتایج مهم این آزمایش، کشف اکسیژن به عنوان حیاتی برای همه موجودات زنده بود (موش اول به دلیل نبود آن مرد، دومی به لطف یک شاخه نعنا زنده ماند که در طی فرآیند فتوسنتز اکسیژن ایجاد کرد).

بنابراین، این واقعیت ثابت شد که قسمت های سبز گیاهان قادر به آزادسازی اکسیژن هستند. سپس، در سال 1782، دانشمند سوئیسی ژان سنبیه ثابت کرد که دی اکسید کربن تحت تأثیر نور به گیاهان سبز تجزیه می شود - در واقع، طرف دیگری از فتوسنتز کشف شد. سپس، 5 سال بعد، دانشمند فرانسوی ژاک بوسنگو کشف کرد که گیاهان در طول سنتز مواد آلی آب را جذب می کنند.

و آخرین آکورد در یک سری اکتشافات علمی مرتبط با پدیده فتوسنتز، کشف گیاه شناس آلمانی جولیوس ساکس بود که در سال 1864 موفق شد ثابت کند که حجم دی اکسید کربن مصرفی و اکسیژن آزاد شده به نسبت 1:1 رخ می دهد.

اهمیت فتوسنتز در زندگی انسان

اگر به صورت مجازی تصور کنید، برگ هر گیاهی را می توان به آزمایشگاه کوچکی تشبیه کرد که پنجره های آن رو به سمت آفتابی است. در همین آزمایشگاه، تشکیل مواد آلی و اکسیژن اتفاق می افتد که اساس وجود حیات آلی در زمین است. به هر حال، بدون اکسیژن و فتوسنتز، زندگی به سادگی روی زمین وجود نخواهد داشت.

اما اگر فتوسنتز برای زندگی و آزادسازی اکسیژن بسیار مهم است، پس چگونه مردم (و نه تنها مردم) زندگی می کنند، مثلاً در بیابان، جایی که حداقل گیاهان سبز وجود دارد، یا مثلاً در یک شهر صنعتی. جایی که درختان کمیاب هستند واقعیت این است که گیاهان خشکی تنها 20 درصد از اکسیژن آزاد شده در جو را تشکیل می دهند، در حالی که 80 درصد باقیمانده توسط دریاها و جلبک های اقیانوسی آزاد می شود. ”

فرمول فتوسنتز

فرمول کلی فتوسنتز را می توان به صورت زیر نوشت:

آب + دی اکسید کربن + نور > کربوهیدرات + اکسیژن

و این فرمول به نظر می رسد: واکنش شیمیاییفتوسنتز

6CO 2 + 6H 2 O = C6H 12 O 6 + 6O 2

اهمیت فتوسنتز برای گیاهان

حال بیایید سعی کنیم به این سوال پاسخ دهیم که چرا گیاهان به فتوسنتز نیاز دارند. در واقع، تامین اکسیژن به جو سیاره ما تنها دلیل وقوع فتوسنتز نیست. فرآیند بیولوژیکیاین نه تنها برای مردم و حیوانات، بلکه برای خود گیاهان نیز حیاتی است، زیرا مواد آلی که در طول فتوسنتز تشکیل می شوند، اساس زندگی گیاهان را تشکیل می دهند.

فتوسنتز چگونه اتفاق می افتد؟

موتور اصلی فتوسنتز کلروفیل است - رنگدانه خاصی که در سلول های گیاهی وجود دارد، که در میان چیزهای دیگر مسئول رنگ سبز برگ درختان و سایر گیاهان است. کلروفیل یک ترکیب آلی پیچیده است که همچنین دارد دارایی مهم- توانایی جذب نور خورشید. با جذب آن، این کلروفیل است که آزمایشگاه کوچک بیوشیمیایی موجود در هر برگ کوچک، در هر تیغه علف و هر جلبک را فعال می کند. بعد، فتوسنتز اتفاق می افتد (به فرمول بالا مراجعه کنید)، که طی آن آب و دی اکسید کربن به کربوهیدرات های لازم برای گیاهان و اکسیژن لازم برای همه موجودات زنده تبدیل می شوند. مکانیسم‌های فتوسنتز خلقت مبتکرانه طبیعت است.

مراحل فتوسنتز

همچنین فرآیند فتوسنتز شامل دو مرحله روشن و تاریک است. و در زیر به تفصیل در مورد هر یک از آنها خواهیم نوشت.

فاز نور فتوسنتز

این مرحله توسط تیلاکوئیدها انجام می شود. این تیالاکوئیدها چیست؟ تیلاکوئیدها ساختارهایی هستند که در داخل کلروپلاست یافت می شوند و توسط یک غشاء محدود می شوند.

ترتیب فرآیندها در فاز نوری فتوسنتز به این صورت است:

• نور به مولکول کلروفیل برخورد می کند و توسط رنگدانه سبز جذب می شود و باعث تحریک آن می شود. الکترونی که وارد این مولکول می شود به سمت بیشتری می رود سطح بالاو در فرآیند سنتز شرکت می کند.
• آب شکافته می شود و طی آن پروتون ها تحت تأثیر الکترون ها به اتم های هیدروژن تبدیل می شوند که متعاقباً برای سنتز کربوهیدرات ها استفاده می شود.
• در آخرین مرحله از فاز نوری فتوسنتز، ATP (آدنوزین تری فسفات) سنتز می شود. ATP یک ماده آلی است که نقش نوعی تجمع کننده انرژی را در فرآیندهای بیولوژیکی ایفا می کند.

فاز تاریک فتوسنتز

این مرحله از فتوسنتز در استرومای کلروپلاست ها اتفاق می افتد. در طی این فرآیند است که اکسیژن آزاد می شود و گلوکز سنتز می شود. ممکن است از این نام فکر کنید که فاز تاریک فتوسنتز منحصراً در تاریکی رخ می دهد. در واقع، اینطور نیست، سنتز گلوکز در تمام ساعات شبانه روز اتفاق می افتد، فقط در این مرحله انرژی نور دیگر مصرف نمی شود و به سادگی مورد نیاز نیست.

فتوسنتز، ویدئو

و در آخر یک فیلم آموزشی جالب در مورد فتوسنتز.

- سنتز مواد آلی از دی اکسید کربن و آب با استفاده اجباری از انرژی نور:

6CO 2 + 6H 2 O + Q نور → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

در گیاهان عالی، اندام فتوسنتز برگ است و اندامک های فتوسنتز کلروپلاست ها هستند (ساختار کلروپلاست ها - سخنرانی شماره 7). غشاهای تیلاکوئیدهای کلروپلاست حاوی رنگدانه های فتوسنتزی هستند: کلروفیل ها و کاروتنوئیدها. چند وجود دارد انواع متفاوتکلروفیل ( آ ب پ ت) اصلی ترین آن کلروفیل است آ. در مولکول کلروفیل، یک "سر" پورفیرین با یک اتم منیزیم در مرکز و یک "دم" فیتول قابل تشخیص است. "سر" پورفیرین یک ساختار مسطح است، آبدوست است و بنابراین روی سطح غشایی که رو به رو است قرار دارد. محیط آبیاستروما فیتول "دم" آبگریز است و به همین دلیل مولکول کلروفیل را در غشاء حفظ می کند.

کلروفیل ها نور قرمز و آبی-بنفش را جذب می کنند، نور سبز را منعکس می کنند و بنابراین رنگ سبز مشخصه خود را به گیاهان می دهند. مولکول های کلروفیل در غشاهای تیلاکوئید به صورت سازماندهی شده اند فتوسیستم ها. گیاهان و جلبک های سبز آبی دارای فتوسیستم-1 و فتوسیستم-2 هستند، در حالی که باکتری های فتوسنتزی دارای فتوسیستم-1 هستند. فقط فتوسیستم-2 می تواند آب را تجزیه کند تا اکسیژن آزاد شود و از هیدروژن آب الکترون بگیرد.

فتوسنتز یک فرآیند پیچیده چند مرحله ای است. واکنش های فتوسنتز به دو گروه تقسیم می شوند: واکنش ها فاز نورو واکنش ها فاز تاریک.

فاز نور

این فاز تنها در حضور نور در غشاهای تیلاکوئید با مشارکت کلروفیل، پروتئین های انتقال الکترون و آنزیم سنتتاز ATP رخ می دهد. تحت تأثیر یک کوانتوم نور، الکترون های کلروفیل برانگیخته می شوند، مولکول را ترک می کنند و وارد قسمت بیرونی غشای تیلاکوئید می شوند که در نهایت بار منفی می شود. مولکول های کلروفیل اکسید شده کاهش می یابند و الکترون ها را از آب واقع در فضای داخل تیلاکوئید می گیرند. این منجر به تجزیه یا فتولیز آب می شود:

نور H 2 O + Q → H + + OH - .

یون های هیدروکسیل الکترون های خود را رها می کنند و به رادیکال های واکنشی تبدیل می شوند.OH:

OH - → .OH + e - .

رادیکال های OH ترکیب می شوند و آب و اکسیژن آزاد را تشکیل می دهند:

4 NO. → 2H 2 O + O 2.

اکسیژن در آن حذف می شود محیط خارجیو پروتون ها در داخل تیلاکوئید در یک "مخزن پروتون" تجمع می کنند. در نتیجه، غشای تیلاکوئید از یک سو به دلیل H + بار مثبت و از سوی دیگر به دلیل الکترون ها بار منفی دارد. زمانی که اختلاف پتانسیل بین بیرون و طرف های داخلیغشای تیلاکوئید به 200 میلی ولت می رسد، پروتون ها از طریق کانال های سنتتاز ATP رانده می شوند و ADP به ATP فسفریله می شود. هیدروژن اتمی برای بازگرداندن حامل خاص NADP + (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید فسفات) به NADPH 2 استفاده می شود:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

بنابراین، در فاز نور، فتولیز آب رخ می دهد که با سه فرآیند مهم همراه است: 1) سنتز ATP. 2) تشکیل NADPH 2. 3) تشکیل اکسیژن. اکسیژن در جو پخش می شود، ATP و NADPH 2 به استرومای کلروپلاست منتقل می شوند و در فرآیندهای فاز تاریک شرکت می کنند.

1 - استرومای کلروپلاست؛ 2 - گرانا تیلاکوئید.

فاز تاریک

این مرحله در استرومای کلروپلاست رخ می دهد. واکنش های آن به انرژی نور نیاز ندارد، بنابراین نه تنها در نور، بلکه در تاریکی نیز رخ می دهد. واکنش‌های فاز تاریک زنجیره‌ای از دگرگونی‌های متوالی دی اکسید کربن (که از هوا می‌آیند) هستند که منجر به تشکیل گلوکز و سایر مواد آلی می‌شوند.

اولین واکنش در این زنجیره تثبیت دی اکسید کربن است. گیرنده دی اکسید کربن یک قند پنج کربنه است. ریبولوز بی فسفات(RiBF)؛ آنزیم واکنش را کاتالیز می کند ریبولوز بی فسفات کربوکسیلاز(RiBP کربوکسیلاز). در نتیجه کربوکسیلاسیون ریبولوز بیس فسفات، یک ترکیب شش کربنه ناپایدار تشکیل می شود که بلافاصله به دو مولکول تجزیه می شود. اسید فسفوگلیسریک(FGK). سپس چرخه ای از واکنش ها رخ می دهد که در آن اسید فسفوگلیسریک از طریق یک سری مواد واسطه به گلوکز تبدیل می شود. این واکنش ها از انرژی ATP و NADPH 2 که در فاز نور تشکیل شده اند استفاده می کنند. چرخه این واکنش ها "چرخه کالوین" نامیده می شود:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

علاوه بر گلوکز، مونومرهای دیگری از ترکیبات آلی پیچیده در طول فتوسنتز تشکیل می شوند - اسیدهای آمینه، گلیسرول و اسید چرب، نوکلئوتیدها. در حال حاضر دو نوع فتوسنتز وجود دارد: فتوسنتز C 3 - و C 4.

ج 3-فتوسنتز

این نوعی فتوسنتز است که اولین محصول آن ترکیبات سه کربنه (C3) است. فتوسنتز C 3 قبل از فتوسنتز C 4 (M. Calvin) کشف شد. این فتوسنتز C3 است که در بالا، تحت عنوان "فاز تاریک" توضیح داده شده است. مشخصات C3-فتوسنتز: 1) پذیرنده دی اکسید کربن RiBP است، 2) واکنش کربوکسیلاسیون RiBP توسط کربوکسیلاز RiBP کاتالیز می شود، 3) در نتیجه کربوکسیلاسیون RiBP، یک ترکیب شش کربنی تشکیل می شود که به دو PGA تجزیه می شود. . FGK به بازیابی می شود تریوز فسفات ها(TF). مقداری از TF برای بازسازی RiBP استفاده می شود و مقداری به گلوکز تبدیل می شود.

1 - کلروپلاست؛ 2 - پراکسی زوم; 3- میتوکندری.

این جذب اکسیژن و آزادسازی دی اکسید کربن وابسته به نور است. در آغاز قرن گذشته مشخص شد که اکسیژن فتوسنتز را سرکوب می کند. همانطور که مشخص شد، برای کربوکسیلاز RiBP، بستر می تواند نه تنها دی اکسید کربن، بلکه اکسیژن نیز باشد:

O 2 + RiBP → فسفوگلیکولات (2C) + PGA (3C).

آنزیم RiBP oxygenase نام دارد. اکسیژن یک بازدارنده رقابتی تثبیت دی اکسید کربن است. گروه فسفات جدا می شود و فسفوگلیکولات به گلیکولات تبدیل می شود که گیاه باید از آن استفاده کند. وارد پراکسی زوم ها می شود و در آنجا به گلیسین اکسید می شود. گلایسین وارد میتوکندری می‌شود، جایی که اکسیده می‌شود و به سرین تبدیل می‌شود و کربن از قبل ثابت شده به شکل CO2 از بین می‌رود. در نتیجه، دو مولکول گلیکولات (2C + 2C) به یک PGA (3C) و CO2 تبدیل می‌شوند. تنفس نوری منجر به کاهش 30-40 درصد عملکرد گیاهان C3 می شود. با 3 گیاه- گیاهانی که با فتوسنتز C 3 مشخص می شوند).

فتوسنتز C 4 فتوسنتزی است که در آن اولین محصول ترکیبات چهار کربنه (C 4) است. در سال 1965 مشخص شد که در برخی از گیاهان (نیشکر، ذرت، سورگوم، ارزن) اولین محصولات فتوسنتز اسیدهای چهار کربنه هستند. به این گیاهان می گفتند با 4 گیاه. در سال 1966، دانشمندان استرالیایی Hatch و Slack نشان دادند که گیاهان C4 عملاً تنفس نوری ندارند و دی اکسید کربن را بسیار موثرتر جذب می کنند. مسیر تبدیل کربن در گیاهان C 4 شروع به نامگذاری کرد توسط Hatch-Slack.

گیاهان C 4 با خاصیت خاصی مشخص می شوند ساختار تشریحیبرگ. همه بسته های عروقی توسط یک لایه دوگانه از سلول ها احاطه شده اند: لایه بیرونی سلول های مزوفیل است، لایه داخلی سلول های غلاف است. دی اکسید کربن در سیتوپلاسم سلول های مزوفیل ثابت می شود، پذیرنده است فسفونول پیرووات(PEP، 3C)، در نتیجه کربوکسیلاسیون PEP، اگزالواستات (4C) تشکیل می شود. فرآیند کاتالیز می شود PEP کربوکسیلاز. برخلاف RiBP کربوکسیلاز، PEP کربوکسیلاز تمایل بیشتری به CO 2 دارد و مهمتر از همه، با O 2 برهمکنش نمی کند. کلروپلاست های مزوفیل دارای دانه های زیادی هستند که در آنها واکنش های فاز سبک به طور فعال رخ می دهد. واکنش های فاز تاریک در کلروپلاست سلول های غلاف رخ می دهد.

اگزالواستات (4C) به مالات تبدیل می شود که از طریق پلاسمودسماتا به سلول های غلاف منتقل می شود. در اینجا کربوکسیله شده و هیدروژنه می شود تا پیروات، CO 2 و NADPH 2 تشکیل شود.

پیرووات به سلول های مزوفیل باز می گردد و با استفاده از انرژی ATP در PEP بازسازی می شود. CO 2 دوباره توسط کربوکسیلاز RiBP برای تشکیل PGA ثابت می شود. بازسازی PEP به انرژی ATP نیاز دارد، بنابراین تقریباً دو برابر انرژی فتوسنتز C 3 نیاز دارد.

معنی فتوسنتز

به لطف فتوسنتز، سالانه میلیاردها تن دی اکسید کربن از جو جذب می شود و میلیاردها تن اکسیژن آزاد می شود. فتوسنتز منبع اصلی تشکیل مواد آلی است. از اکسیژن تشکیل می شود لایه اوزون، از موجودات زنده در برابر اشعه ماوراء بنفش موج کوتاه محافظت می کند.

در طول فتوسنتز، یک برگ سبز تنها حدود 1٪ از انرژی خورشیدی را که بر روی آن می ریزد استفاده می کند.

شیمی سنتز

سنتز ترکیبات آلی از دی اکسید کربن و آب که نه به دلیل انرژی نور، بلکه به دلیل انرژی اکسیداسیون مواد معدنی انجام می شود، نامیده می شود. شیمی سنتز. موجودات شیمیایی شیمیایی شامل برخی از انواع باکتری ها هستند.

باکتری های نیتریفیک کنندهآمونیاک به نیتروژن و سپس به اسید نیتریک اکسید می شود (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

باکتری آهنتبدیل آهن آهنی به آهن اکسیدی (Fe 2+ → Fe 3+).

باکتری های گوگردیسولفید هیدروژن را به گوگرد یا اسید سولفوریک اکسید کنید (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O ، H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

در نتیجه واکنش های اکسیداسیون مواد معدنی، انرژی آزاد می شود که توسط باکتری ها به شکل پیوندهای ATP با انرژی بالا ذخیره می شود. ATP برای سنتز مواد آلی استفاده می شود که مشابه واکنش های فاز تاریک فتوسنتز انجام می شود.

باکتری های شیمیایی شیمیایی به تجمع مواد معدنی در خاک، بهبود حاصلخیزی خاک، ارتقای تصفیه فاضلاب و غیره کمک می کنند.

رفتن به سخنرانی شماره 11مفهوم متابولیسم. بیوسنتز پروتئین ها

رفتن به سخنرانی شماره 13"روش های تقسیم سلول های یوکاریوتی: میتوز، میوز، آمیتوز"