Современные представления о фотосинтезе

Для образования органи­ческого вещества энергии одного кванта не хватает, так как ее при этом бы­вает в 2—4 раза меньше, чем нужно для осуществления процесса фотосин­теза.

Поэтому сейчас считают, что на восстановление одной молекулы CO₂ до углеводов требуется от 8 до 12 квантов энергии. Последнее обстоятельство и подчеркивает всю сложность процесса фотосинтеза.

При обычных фотохимических реакциях кванты света посредством сен­сибилизаторов поглощаются молекулами. Молекулы при этом переходят в возбужденное состояние, приобретая дополнительный запас энергии. Та­ким образом, при фотохимической реакции энергия света играет роль толчка, который дает возможность прохождения экзотермической реакции. Можно представить это себе в виде модели. Представим себе наклонную плоскость, в верхней части которой помещен шар, удерживаемый барьером. Если упо­добить шар молекуле, обладающей потенциальной энергией, то квант энер­гии можно уподобить силе, переталкивающей шар через барьер, что даст ему возможность скатиться вниз, т. е. израсходовать свой запас энергии в экзо­термической реакции. При фотосинтезе наблюдается обратная картина. Энергия кванта не растрачивается, а сохраняется в виде продуктов реакции и накапливается. Если мы представим себе нашу наклонную плоскость и шар, то отдельные кванты как бы перебрасывают шар на более и более вы­сокие барьеры, которые не дают ему упасть обратно. Падая на барьер, шар теряет часть приобретенной энергии, но все же остается на более высоком энергетическом уровне (рис. 101).

Рис. 101. Схема переноса энергии в процессе фотосинтеза

Представленный столь просто, в виде модели, процесс аккумулирова­ния энергии при фотосинтезе фактически идет очень сложно. До сих пор мы не знаем его деталей, а только представляем, что он состоит из 8—^отдель­ных фотохимических процессов, или фотоактов, и идет, в противополож­ность другим фотохимическим процессам, не с выделением, а с накоплением энергии. Материал с сайта http://worldof.school

Дальнейшее развитие наших знаний привело к установлению весьма сложной природы фотосинтеза. Оказалось, что фотосинтез не есть только фотохимическая реакция, но включает в себя и химические реакции, назы­ваемые здесь, для противопоставления фотохимическим реакциям, темновыми. Эти темновые реакции протекают гораздо медленнее, чем световые. Если скорость световой реакции составляет 0,00001 секунды, то скорость темновой 0,04 секунды. Основными продуктами фотосинтеза являются угле­воды — крахмал и сахар. Есть основание думать, что вопрос этот сложнее. Еще старыми работами В. В. Сапожникова было установлено наличие бел­ков среди продуктов фотосинтеза. Аналогичные данные получены за последние годы А. А. Ничипоровичем и его сотрудниками. Очевидно, белки об­разуются из углеводов и восстановленного в хлоропластах нитратного азо­та. Крахмал и сахар являются уже конечными продуктами.

В опытах Т. Ф. Андреевой (1960), проведенных с тяжелым азотом (N¹⁵), было показано, что на свету образуется значительно больше белков, чем в темноте. Последнее обстоятельство свидетельствует о происходящем на све­ту синтезе белков в хлоропластах. Таким образом, синтез аминокислот и белка может происходить в зеленом растении как на свету, так и в темноте. На свету синтез белка происходит в хлоропластах за счет процесса фотосин­теза из неорганического азота и первичных продуктов типа фосфоглицериновой кислоты. В темноте синтез белков идет за счет энергии дыхания, неор­ганического азота и углеродных цепочек метаболитов дыхания.

На этой странице материал по темам:

• Современное представление о фотосинтезе