10.1: Введення фотосинтезу в контекст

Last updated
Save as PDF

Page ID: 8310

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Все живе вимагає енергії. Вуглеводи - це молекули накопичення енергії. Живі істоти отримують доступ до енергії, розщеплюючи молекули вуглеводів під час процесу клітинного дихання. Рослини виробляють вуглеводи під час фотосинтезу. Тож якщо рослини виробляють молекули вуглеводів під час фотосинтезу, чи виконують вони також клітинне дихання? Відповідь - так, вони роблять. Хоча енергія може зберігатися в молекулах, таких як АТФ, вуглеводи (і ліпіди, які також можуть потрапляти в клітинне дихання як джерело енергії) є набагато більш стабільними та ефективними резервуарами для хімічної енергії. Фотосинтетичні організми також здійснюють реакції дихання, щоб зібрати енергію, яку вони зберігали у вуглеводах під час фотосинтезу. Рослини мають мітохондрії крім хлоропластів.

Загальна реакція на фотосинтез:

\[\ce{6CO2 + 6H2O →⎯ C6H12O6 + 6O2}\nonumber\]

є зворотною загальною реакцією на клітинне дихання:

\[\ce{6O2 + C6H12O6 → 6CO2 + 6H2O}\nonumber\]

Фотосинтез виробляє кисень як побічний продукт, а дихання виробляє вуглекислий газ як побічний продукт. У природі не існує такого поняття, як відходи. Кожен атом речовини зберігається, переробляючись на невизначений термін. Речовини змінюють форму або переходять від одного типу молекули до іншого, але ніколи не зникають (рис.\(\PageIndex{1}\)).

CO ₂ - це не більше форма відходів, що утворюються при диханні, ніж кисень є відпрацьованим продуктом фотосинтезу. Обидва є побічними продуктами реакцій, які переходять до інших реакцій. Фотосинтез поглинає енергію від сонячного світла для побудови вуглеводів в хлоропластах, а аеробне клітинне дихання вивільняє, що накопичується енергія, використовуючи кисень для розщеплення вуглеводів. Обидві органели використовують ланцюги транспортування електронів для генерації енергії, необхідної для управління іншими реакціями. Фотосинтез і клітинне дихання функціонують в біологічному циклі, дозволяючи організмам отримати доступ до життєзабезпечення енергії, яка бере початок за мільйони миль від зірки.

жираф і дерево зі стрілками, що йдуть по колу — **Малюнок\(\PageIndex{1}\):** У вуглецевому циклі реакції фотосинтезу та клітинного дихання поділяють реципрокні реагенти та продукти. (Кредит: модифікація роботи Стюарта Бассиля)

Існує дві основні частини фотосинтезу: світлозалежні реакції та світлозалежні реакції (також відомі як цикл Кальвіна). Під час світлових реакцій енергія від сонячного світла зберігається в молекулах енергоносія. Ці молекули енергоносія потім використовуються для живлення реакцій циклу Кальвіна, де молекули CO ₂ з'єднуються разом для отримання вуглеводів, таких як глюкоза.

На цій ілюстрації показаний хлоропласт із зовнішньою мембраною, внутрішньою мембраною та стопками мембран всередині внутрішньої мембрани, званої тилакоїдами. Весь стек називається гранумом. У світлових реакціях енергія від сонячного світла перетворюється в хімічну енергію у вигляді АТФ і НАДПГ. В процесі використовується вода і виробляється кисень. Енергія від АТФ і NADPH використовується для живлення циклу Кальвіна, який виробляє GA3P з вуглекислого газу. АТФ розбивається до ADP і Pi, а NADPH окислюється до NADP +. Цикл завершується, коли світлові реакції перетворюють ці молекули назад в АТФ і НАДПГ. — **Малюнок\(\PageIndex{2}\):** Огляд процесу фотосинтезу. Під час світлозалежних реакцій енергія сонячного світла використовується хлоропластом для створення енергетичних молекул: АТФ і НАДПГ. Ці енергетичні молекули живлять цикл Кальвіна, який створює вуглеводи (G3P) з СО ₂.

Запит\(\PageIndex{1}\)

Activity

Посилання

Якщо не зазначено інше, зображення на цій сторінці ліцензуються відповідно до CC-BY 4.0 OpenStax.

Текст адаптований з: OpenStax, Біологія. OpenStax CNX. 11 листопада 2017 року. https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10...Photosynthesis