Фотосинтез. Космическая роль зеленых растений, основные аспекты.

Фотосинтез – это процесс, при к-рый энергия солнечнего света превращ-ся в хим-кую энергию. Квант света поглощ-ся хлорофиллом, молек. К-рого переходит в возбужд состоение, при этом электроны переходит на более высокий энергетич уровень. Больш часть энергии исп-ся человеком, это энергия солнца преобраз-ся в зелен-м листе. Иссл-я показали, что процессы дых-я и горения стали возможны только после того, как возник фотосинтез. Все это позволяет говорить ө космическом значении фотосинтеза. Появ-е свободного кислорода на Земле позволило возникновению аэробных орг-мов в условиях кислорода, процессы приобрели биогеохим-й хар-р, произошло окисление соедин-й серы, железо, марганец, изм-ся состав атмосферы – Содержание угл.газа и аммиака снизилось, а кислород и азот возросло, появ-ся озоновый экран, задерж-й УФ радиацию. В натс время сущ-т опасность разруш озон экрана вследствии пром-ти. Датой открытия процесса фотосинтеза можно считать 1771г Пристли обратил внимание на изм-ие состава воздуха вследствии ж\деят-ти жив-х. В присут-вии зеленых растений воздух снова становится пригодным как д\дыхания так и д\горения. Далее была установлено, что раст из воздуха поглощают угл.газ из к-рого при участии воды на свету образ-ся орг вещ-ва. Основным органом фотосинтеза служит лист. Для того, чтобы процесс фотосинтеза протекал нормально, в клетки к зелен пластидам должен непрерывно поступать угл.газ. Угл.газ потреб-й раст в растений в процессе фотосинтеза возвращ-ся в атм. Процессами горения и дыхания, гниения. Опр-е кол-во угл.газа выд=ся при разлож-и почвенных карбонатов, также р-ренных в морской воде. В рез-те поглощения листом угл.газ возникает градиент концентр-ции этого газа, что и вызывает непрерывно дифф-ю угл.газа в направ-и фотосинт-х органов раст. Угл.газ поступает в лист раст ч\з устьица, некот.кол-во ч\з кутикулу. При закрытых устьицах диффузия угл.газа в лист резко сокращ-ся. Закрытие устьица сильнее уменьшает потерю паров воды из листа (транспирацию) по сравн-ю с диффузией угл.газа внутрь листа. Это связано с тем, что скорость диффузии паров воды зависит от размера устьичных щелей, тогда как диффузия угл.газа большее знач.имеет интенсивность его исп-ия в процессе ф-за. Весь процесс ф-за протекает в зелен платидах – хлоропластах. Различ-т 3 вида пластид: лейкопласты – бесцветн, хромопласты – оранж., хлоропласты – зелен. В лейкопластах синтез-ся и отлогается в запас крахмал, в хромопластах – каратиноиды, в хлоропл-ах – хлорофилл и протекает –фотосинтез. Незелен организ-мы –грибы – лишены пластид. Они не обладают способ-тю к ф-зу. Правда, у фотосин-х бактерии пластид еще нет, их роль выпол-т внутрицитоплазм-е мемб-ны (пурпурные бактерии) или особые стр-ры – хлоросомы, локализ-е на мембр-е (зелен бактер). Однако уже у водоросли им-ся спец.образования (хромотофоры) в к-рых сосредоточены пигмент.(спиральные, ленточные, пластинчатое, звездчат). У высш раст пластиды в форме диска. При ф-зе необх –мо фоторец-ры – пигменты. Это ораш-е вещ-ва. Пигменты поглощают свет орпедлен-й волны длины. Непоглощ-е участкм отраж-ся,что и обуславлив-т окраску пигментов. Зеленый – хлорофилл поглощает красные и синие лучи, а зелен в основном отраж-ся. Видимая часть солн.спектра длиной волны 400-700нм. У фотосинтез-х бактерий и водорослей пигмент-й состав разнообраз –ны – хлорофиллы, бактериохлорофиллы, бактериодопсин, каротиноиды, фикобилины. В пластидах – хлорофиллы каротиноиды, фикобилины. В центре хлорофилла расположен магний, к-рый соед-н с 4 атомами азота пирольных группировок. М\у пирр-й груп-й азота и магния 0,24нм, а расс-я м\у пир-ми групп-ки азота состав-т 0,25нм. Значит мадний занимает все пространство. Каротиноиды – это желт.и оранж пигмент алифатич строения. Они содерж-ся во всех м\з и во всех высш раст-х. Каротиноиды содержащие кислород – ксантофиллы: β-каротин(оранж) и ксантофилл(желт). В наст время установлено, что каротиноиды, поглощая опред-ые участки солнеч-го спектра, передают энергии этих лучей на молек.хлорофилла. Тем самым они спос-т испол-ю лучей, к-рые хлорофиллом не погл-ся. Фикобилины – красные и синие пигменты, содер-ся у цианобактерий и некот-х водорослей. Фикобилины пред-ны пигментами: фикоцианином, фикоэритрином и аллофиксационным. Фикоэретрин – окисленный фикацианин. Фикоэритрин у красных водорослей, а фикоцианин – у цианобактерий. Фикобилины поглощают лучи в зелен-й и желт-й часях солнеч-го спектра. В случаях если молекула бесцветны, необх-мы фотосенсибилизаторы (поглащ-т энергии и предают на ту или иную бесцветн часть). Тимирязев определил, сто наиболее интенсивное усвоение уг.газа набл-ся в красных лучах, в зелен части ослабевает (зелен. Спектры хлороф-ом почти не поглощ-ся), а в сине-фиолет части спектра набл-ся второй подъем интенсивности.