•Фотосинтез растений осуществляется в хлоропластах: обособленных двухмембранных органеллах клетки. Хлоропласты могут быть в клетках плодов, стеблей, однако основным органом фотосинтеза, является лист.

•В листе наиболее богата хлоропластами ткань палисадной паренхимы. У некоторых растений с вырожденными листьями (например, кактусы)

основная фотосинтетическая активность связана со стеблем.

•Свет для фотосинтеза захватывается более полно благодаря плоской форме листа, обеспечивающей большое отношение поверхности к объёму.

•Вода доставляется из корня по развитой сети сосудов (жилок листа). Углекислый газ поступает отчасти посредством диффузии через кутикулу и

эпидермис, однако большая его часть диффундирует в лист через устьица и затем 106 движется по межклеточному пространству.

•Внутреннее пространство хлоропласта заполнено бесцветным содержимым (стромой) и пронизано мембранами (ламеллами), которые соединяясь друг с другом образуют тилакоиды. Последние в свою очередь группируются в стопки, называемые граны.

•Как правило, в фотосинтезе выделяют две фазы:

•1) световую и 2) темновую.

•Световые процессы фотосинтеза протекают в

тилакоидах.

•В период световой стадии протекает совокупность процессов, в результате которых за счет энергии света синтезируются молекулы богатые энергией (АТФ) и молекулы, обладающие высоким восстановительным потенциалом (НАДФ-H).

•Ферменты, катализирующие «темновые» реакции фотосинтеза, растворены в строме.

•В период темновой стадии протекает совокупность биохимических реакций, в результате которых происходит усвоение растениями атмосферной углекислоты (CO2) и образование углеводов. В строме откладывается образуемый при фотосинтезе крахмал.

107

•Цианобактерии, как бы сами являются хлоропластом и в их клетке фотосинтетический аппарат не вынесен в особую органеллу. Их тилакоиды, не образуют стопок, а формируют различные складчатые структуры.

•У единственной цианобактерии Gloeobacter violaceus тилакоиды отсутствуют вовсе, а весь фотосинтетический аппарат находится в цитоплазматической мембране.

108

Значение фотосинтеза

•Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия, получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф), также является запасённой в процессе фотосинтеза.

•Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл.

•Весь свободный кислород атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза.

•Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни выйти на сушу.

111

Фотосинтез и биосфера

•Автотрофные растения Мирового океана (занимающего площадь около 360 млн. км2) по приблизительным

подсчетам способны ежегодно превращать в органическое вещество 20-155 млрд. тонн углерода. При этом они используют всего 0,11% падающей на поверхность Земли солнечной энергии.

•Наземные растения (растущие на площади около 150 млн. км2)

ежегодно фиксируют 16-24 млрд. тонн углерода.

•В результате фотосинтеза на земном шаре ежегодно образуется более 150 млрд. тонн углеводов.

•Фотосинтез — это единственный процесс, восполняющий убыль молекулярного кислорода из атмосферы в

результате дыхания, горения и производственной деятельности человека. Ежегодная биопродукция О2

составляет около 100 млрд. тонн.

112

• Увеличивающееся с каждым годом промышленное потребление О2 достигает почти 5% от его биологической

продукции. Ежегодный дефицит кислорода составляет почти 10 млрд. т. Одновременно регистрируется прирост СО2, ежегодно составляющий до 1,5% от содержания его в

атмосфере. Однако некоторые исследователи считают, что при повышении СО2 в атмосфере скорость фотосинтеза

увеличивается, что устраняет избыточное накопление углекислоты и восполняет убыль кислорода в атмосфере.

• Основные аспекты космической и планетарной

роли зеленых растений:

•- накопление органической массы;

•- обеспечение постоянства содержания кислорода и СО2 в атмосфере;

•предохранение поверхности Земли от парникового эффекта;

•образование озонового экрана в верхних слоях атмосферы.

113

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ В БИОСФЕРЕ

114