Образование первичного органического вещества

Первичная продукция на Земле создаётся в клетках зелёных растений под воздействием солнечной энергии, а также некоторыми бактериями вследствие химических реакций.

Фотосинтез – это процесс образования органических веществ из неорганических веществ на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

Усваиваемая энергия фотон преобразуется в энергию связей химических веществ, синтезируемых при этих процессах.

Основная реакция фотосинтеза может быть записана следующим образом:

где Н₂Х – «донор» электронов; Н – водород; X – кислород, сера или другие восстановители (например, сульфобактерии используют в качестве восстановителя Н₂S, другие же виды бактерий – органическую субстанцию, а большинство зеленых растений, осуществляющих хлорофилльную ассимиляцию, – кислород).

Типы фотосинтеза:

1. Бесхлорофильный фотосинтез.

2. Хлорофильный фотосинтез

а). Аноксигенный фотосинтез. Процесс образования органических веществ на свету, при котором не происходит синтеза молекулярного кислорода. Осуществляется пурпурными и зелёными бактериями, а также геликобактериями.

б). Оксигенный фотосинтез с выделением свободного кислорода. Осуществляется растениями, цианобактериями и прохлорофитами.

Основная реакция фотосинтеза, образование органических веществ из углекислого газа и воды с выделением кислорода, осуществляемая растениями, может быть записана следующим образом:

Этапы (фазы) фотосинтеза:

· фотофизический;

· фотохимический;

· химический (или биохимический).

На первом этапе (фотофизическом) происходит поглощение квантов света пигментами, их переход в возбуждённое состояние и передача энергии к другим молекулам фотосистемы.

На втором этапе (фотохимическом) происходит переход энергии возбуждённого состояния в энергию химических связей. Синтезируются аденозинтрифосфат (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ). Его восстановленная форма – НАДФ-Н запасает основную часть энергии света.

На третьем этапе (биохимическом) протекают биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии с образование сахаров и крахмала. Органические вещества преобразуются до образования конечных продуктов фотосинтеза Реакции биохимической фазы происходят с участием ферментов и стимулируются температурой, поэтому эту фазу называют ещё термохимической.

Первые два этапа вместе называют светозависимой стадией фотосинтеза – световой. Третий этап происходит уже без обязательного участия света – темновой.

Фотосинтетически активной радиацией называется часть спектра солнечной радиации (0,38-0,71 мкм), используемая растениями в процессе фотосинтеза.

Прямая радиация солнца в зависимости от высоты светила над горизонтом содержит 28 – 43 % ФАР, рассеянная радиация при облачном небе – 50 – 60 %, рассеянная радиация безоблачного неба – до 90 % ФАР (гл. обр. за счет синей компоненты ФАР).

Наиболее активными среди ФАР являются оранжево-красные (0,6…0,7 мкм) и сине-фиолетовые (0,40…0,50 мкм). Меньше поглощаются желто-зеленые (0,50…0,58 мкм) лучи и практически не поглощаются инфракрасные. Лишь далекие инфракрасные принимают участие в теплообмене растений, оказывая некоторое положительное воздействие, особенно в местах с низкими температурами.

Хемосинтез - способ автотрофного питания (используется бактериями или археями), при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO₂ служат реакции окисления неорганических соединений.

Хемосинтетики для образования органического вещества используют процессы, связанные с окислением соединений серы (тиосульфаты, сульфиты, сульфиды и молекулярная сера, сероводород), аммиака, водорода, соединений железа (II).

Дата добавления: 2014-01-04