Хотя люди и животные едят растения и других животных в качестве пищи, растения могут производить пищу, используя свет и процесс, называемый фотосинтезом. Фотосинтез - это процесс, в котором растения производят пищу, используя углекислый газ, воду и солнечный свет.
Что такое фотосинтез?
Фотосинтез, возможно, и громкое слово, но его можно разделить на два слова поменьше: «фото» и «синтез». Фотография означает свет, а синтез означает соединение. Хотя процесс может быть сложным, его можно просто записать следующим словесным уравнением:
Как происходит фотосинтез
Фотосинтез происходит в листьях растений, в клетках которых живут хлоропласты. В фотосинтезе есть две стадии. Первой стадии нужен свет, а второй - нет. Прежде чем вы сможете понять процесс фотосинтеза, вам необходимо больше узнать о хлоропластах.
Хлоропласты
Как и люди, растения состоят из тысяч клеток. В отличие от клеток животных, растения имеют особую структуру, называемую хлоропластами, в которой происходит фотосинтез.
Хлоропласты - это крошечные капли овальной формы, находящиеся внутри растительных клеток. Иногда в растительных клетках имеется лишь несколько хлоропластов, тогда как другие занимают все пространство внутри клетки. Хлоропласты имеют много слоев. Внешний слой гладкий, а внутренняя часть хлоропласта содержит несколько важных частей.
Внутри хлоропласта находится скопление мешочков, наполненных хлорофиллом, называемым тилакоидами, которые плавают в жидкости, называемой стромой. Тилакоиды похожи на стопку блинов. Хлорофилл придает растениям зеленый цвет и помогает растениям поглощать энергию солнечного света.
Первая стадия: светозависимые реакции
Первая стадия фотосинтеза называется стадией светозависимых реакций. Эта стадия происходит в тилакоидах хлоропластов и может произойти только при наличии солнечного света.
- Солнечный свет попадает на хлорофилл в хлоропластах и возбуждает электроны.
- Возбуждённые электроны вырываются из хлорофилла.
- Поскольку один электрон только что покинул хлорофилл, его необходимо заменить. Молекула воды расщепляется в тилакоидах на кислород (O2) и ион водорода (H+).
- Затем свободные электроны подвергаются химической реакции с образованием АТФ и НАДФН, которые являются молекулами энергии, необходимыми для второй стадии фотосинтеза.
Второй этап: цикл Кальвина
Вторая стадия фотосинтеза, называемая циклом Кальвина, происходит в строме хлоропластов. Для цикла Кальвина солнечный свет не нужен. Углекислый газ и энергия АТФ и НАДФН создают глюкозу. Глюкоза - это простой сахар, который растения накапливают в качестве энергии и могут превращать в другие компоненты, такие как крахмал и целлюлоза, которые важны для структуры клеток.
- Углекислый газ из воздуха поглощается через отверстия в листьях растения.
- Молекула углекислого газа связывается с простым сахаром, называемым RuBP.
- В ходе четырехэтапной химической реакции диоксид углерода и молекула РуБФ соединяются с АТФ и НАДФН на первом этапе, образуя молекулу глюкозы.
Следующее видео демонстрирует процесс от начала до конца:
Фотосинтез важен
Фотосинтез - основа жизни на Земле. Человек не может жить без кислорода. Кислород, вырабатываемый растениями в ходе фотосинтеза, выбрасывается в воздух, которым люди дышат каждый день. Когда люди вдыхают кислород, они выделяют углекислый газ. Растения используют углекислый газ в процессе фотосинтеза. Таким образом, растения отвечают за баланс уровня кислорода и углекислого газа в воздухе. Кроме того, некоторые растения сохраняют глюкозу, образующуюся в процессе фотосинтеза, в плодах и корнях. Некоторые из этих фруктов и корней - яблоки, морковь, клубника и другие вкусные продукты, которые люди любят есть.
