Сложный поэтапный процесс фотосинтеза идет непрерывно, пока зеленые клетки получают световую энергию

На скорость фотосинтеза влияют внешние условия среды: интенсивность освещения, концентрация углекислого газа и температура. Если эти параметры достигают оптимальных величин, происходит усиление фотосинтеза. Благодаря фотосинтезу примерно 1–1,5% энергии Солнца, получаемой зелеными растениями, запасается в органических молекулах. Фотосинтезирующие организмы дают пищу гетеротрофам, а также кислород, необходимый для дыхания всем живым существам на планете. Установлено, что 21% кислорода в современной атмосфере Земли создан главным образом путем фотосинтеза.

Фотосинтез – уникальный процесс создания зелеными клетками органических веществ из неорганических, притом идущий в огромных масштабах на суше и в воде. Ежегодно растения связывают 1,7 млрд т углерода, образуя при этом более 150 млрд т органического вещества и выделяя около 200 млрдт кислорода.

Фотосинтез – единственный на нашей планете процесс превращения энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Таким способом энергия Солнца, поступившая из космоса, преобразуется и запасается клетками зеленых растений в углеводах, белках и липидах, обеспечивая жизнедеятельность всего гетеротрофного населения живого мира – от бактерий до человека.

Вот почему выдающийся русский ученый-естествоиспытатель К.А.Тимирязев эту роль зеленых растений для жизни на Земле назвал космической.

Обеспечение клеток энергией

Всем живым клеткам постоянно нужна энергия. Она используется для обеспечения различных биологических и химических реакций в клетке. Одни организмы для этих реакций используют энергию солнечного света, другие – энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетке путем их расщепления и окисления в процессе дыхания. Поэтому такое дыхание называют биологическим окислением или клеточным дыханием.

Клеточное дыхание – это совокупность окислительных процессов в клетке, сопровождающих расщепление молекул органических веществ и образование органических соединений, богатых энергией.

Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным (от греч. aer – "воздух" и bios – "жизнь"), без кислорода – анаэробным (от греч. an – отрицат. частица, aer – "воздух" и bios – "жизнь"). Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений. В упрощенном виде этот процесс можно представить в виде трех последовательных стадий (этапов) (рис. 18).

Рис.18. Схема процесса биологического окисления

Первая и вторая стадии биологического окисления происходят в цитоплазме клетки, а третья – в митохондриях.

Первая стадия – подготовительная. Поступившие с пищей или созданные путем фотосинтеза биополимерные молекулы органических веществ распадаются под действием ферментов на мономеры. Например, полисахариды распадаются на молекулы глюкозы, белки – на молекулы аминокислот, а жиры – на глицерин и жирные кислоты. Выделяющееся при этом небольшое количество энергии рассеивается в виде тепла.

На второй стадии образовавшиеся мономеры распадаются на еще более простые молекулы. Например, молекула глюкозы (шестиуглеродное соединение С₆Н₁₂О₆) сначала распадается на две трехуглеродные молекулы пировиноградной кислоты (С₃Н₄О₃) с образованием четырех молекул АТФ. Затем пировиноградная кислота преобразуется под действием ферментов и энергии в молочную кислоту, а молекул АТФ остается только две. Весь процесс идет без участия кислорода, поэтому данную стадию называют бескислородной или анаэробной.

Ферментативный и бескислородный (анаэробный) процессы распада органических веществ (главным образом, глюкозы до молочной кислоты) называют гликолизом (от греч. glykys – "сладкий" и lysis – "разложение", "распад").

Поиск по сайту: