Фотосинтез

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. Он происходит в зелёных частях растения, прежде всего в листьях, и обеспечивает растение пищей, а атмосферу — кислородом.

Что такое фотосинтез

Фотосинтез идёт в клетках, содержащих хлоропласты. Особенно много таких клеток в мякоти листа. Внутри хлоропластов хлорофилл поглощает энергию солнечного света. Корни обычно не фотосинтезируют, потому что не получают света и чаще всего не содержат хлоропластов.

Для фотосинтеза нужны три главных условия: свет, вода и углекислый газ. Вода поступает из почвы через корень и проводящие ткани, а углекислый газ попадает в лист из воздуха через устьица. Свет достигает клеток листа благодаря его плоской форме и тонкости.

Исходные вещества и продукты

Исходными веществами фотосинтеза являются углекислый газ \(\mathrm{CO_2}\) и вода \(\mathrm{H_2O}\). Главный органический продукт — глюкоза. Она относится к органическим веществам растения и может использоваться для получения энергии, роста и образования других веществ.

Часть глюкозы превращается в крахмал и откладывается про запас. Поэтому крахмал часто обнаруживают в зелёных листьях после освещения. Другие продукты фотосинтеза — сахароза, целлюлоза, жиры и белки — образуются с участием глюкозы и минеральных веществ, например соединений азота.

В процессе фотосинтеза выделяется кислород \(\mathrm{O_2}\). Он образуется из воды и выходит из листа в атмосферу через устьица. Кислород необходим большинству организмов для дыхания, а органические вещества служат пищей для животных, грибов и многих микроорганизмов.

Где и когда происходит фотосинтез

Основное место фотосинтеза — зелёные части растения, содержащие хлорофилл: листья, молодые зелёные стебли, иногда незрелые плоды. В клетке фотосинтез проходит в хлоропластах. Строение растительной клетки и роль её органоидов разобраны на странице растительная клетка.

Свет нужен как источник энергии. В темноте образование глюкозы прекращается или резко ослабевает, хотя растение продолжает дышать. Поэтому фраза «растение питается ночью» неверна: ночью оно расходует запасенные органические вещества, а не создаёт их фотосинтезом.

Интенсивность фотосинтеза зависит также от количества воды, концентрации углекислого газа и температуры. При недостатке воды устьица закрываются, и углекислому газу труднее попасть в лист. При слишком низкой или слишком высокой температуре ферменты работают хуже. Подробное влияние условий рассматривается в теме факторы фотосинтеза.

Разбор задания: определить продукты реакции

Рассмотрим типичную экзаменационную ситуацию. Ученик должен назвать вещества, которые растение поглощает и выделяет при фотосинтезе, а также указать условие процесса.

• Не называйте свет исходным веществом: это источник энергии.
• Не утверждайте, что растение получает готовую пищу из почвы: минеральные соли не заменяют органические вещества.
• Не говорите, что весь образовавшийся кислород остаётся в растении: значительная его часть выходит в воздух.
• Не путайте глюкозу с крахмалом: глюкоза образуется непосредственно, а крахмал может формироваться из неё как запасной углевод.

Значение фотосинтеза

Фотосинтез связывает неживую и живую природу. Растения используют углекислый газ и воду, создавая органическое вещество из неорганических веществ. Затем это вещество становится пищей для самого растения и других организмов. Так формируются пищевые цепи.

Фотосинтез поддерживает содержание кислорода в атмосфере и уменьшает количество углекислого газа. Поэтому зелёные растения важны для существования большинства организмов и для круговорота веществ в природе. Однако растения одновременно дышат, поэтому нельзя считать, что они только выделяют кислород.