Фотосинтез и хемосинтез

1. Фотосинтез и хемосинтез

2. История изучения процесса фотосинтеза

1771 г. – англ. химик Д. Пристли установил, что растения
«исправляют» воздух, «испорченный» горящей свечой.
1782 г. – Жан Сенебье показал, что растения, выделяя O2,
поглощают CO2; предположил, что в вещество растения
превращается C, входящий в состав CO2.
1779 г. – австр. врач Ян Ингенхауз обнаружил, что растения
выделяют O2 только на свету. Он погружал ветку ивы в воду и
наблюдал на свету образования на листьях пузырьков кислорода.
1903 г. – русский учёный К. А. Тимирязев первый обобщил все
данные о фотосинтезе и дал научное объяснение этому процессу в
книге “Жизнь растений»

3. Фотосинтез

Общее определение:
Фотосинтез – это процесс образования органических веществ
из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических
пигментов.
Схема фотосинтеза:
Свет
Хлорофилл
Световая фаза
H2O
АТФ
½ O2
НАДФ · H2
Темновая фаза

4.

С общей точки зрения фотосинтез – это процесс образования
органического вещества и кислорода из неорганических (углекислого
газа и воды) под действием кванта света при участии хлорофилла.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Е
С химической точки зрения фотосинтез – это окислительно–
восстановительный процесс, при котором происходит
восстановление углерода углекислого газа до углерода органического
вещества и окисление кислорода воды, до молекулярного кислорода.
C60H12O6 + 6O20 → 6C4+O2 + 6H2O2- + Е
С энергетической точки зрения фотосинтез – это процесс
поэтапной стабилизации внешней неустойчивой энергии кванта света
во внутреннюю устойчивую энергию химических связей
органического вещества через промежуточные формы энергии:
электрона, ∆pH, макроэргическую связь ATP и NaDPH при участии
хлорофилла.
–С6H12O6 → e → ∆pH → ≈АТФ

5. Суть фотосинтеза

Автотрофы – это все организмы, способные из неорганических
веществ синтезировать органические, т.е. организмы, способные
к фотосинтезу и хемосинтезу.
К автотрофам относят растения и некоторые микроорганизмы.
6CO2 + 6H2O + 2900 кДж → C6H12O6 + 6O2
Вступают в процесс
Результат фотосинтеза
Энергия солнечного света
АТФ (химическая энергия)
вещества, бедные энергией —
CO2, H2O (N, S, P — содержащие
соединения)
глюкоза (вещество, богатое
энергией) и O2

6. Где происходит фотосинтез

Основное вещество, участвующее в многоступенчатом процессе
фотосинтеза – хлорофилл. Именно оно трансформирует
солнечную энергию в химическую.
Хлорофилл встроены в граны хлоропластов:

7. Уникальность фотосинтеза

Уникальность фотофизического этапа заключается в том, что
здесь происходит преобразование внешней неустойчивой энергии
кванта света (hυ), в более устойчивую энергию возбуждения при
участии хлорофилла.
Уникальность фотохимического этапа заключается в том, что
здесь происходит дельнейшая стабилизация энергии электронного
возбуждения до лобильной связи ≈АТФ и NaDPH через
промежуточную форму энергии ∆pH.