Реакция фотосинтеза идет под действием света (поэтому и наз. фотосинтезом), т.к. является эндотермической реакцией. Катализирует эту реакцию хлорофилл, который содержится в зеленых частях растений (хлоропластах). С термодинамической точки зрения эта реакция не может идти самопроизвольно, т.к. из двух газообразных веществ: углекислого газа и паров воды образуются два вещества: глюкоза - твердое, растворимое в воде вещество,которая затем превращается в крахмал в различных органах растений в запасающих тканях, и кислород - газообразное вещество, а ,следовательно, энтропия понижается, а все самопроизвольные реакции идут с увеличением энтропии. Ни один пекарь высокопрофессиональный не произведет эту реакцию в печи: из углекислого газа и паров воды не испечёт никому и никогда хлеба.
Уравнение реакции фотосинтеза:
6nCO2 + 6n H2O == nC6H12O6 + 6nO2 -2920 кДж ; затем глюкоза превращается в крахмал по уравнению: nC6H1O6 == nH2O + (C6H10O5)n. Для поглощения такого количества энергии для осуществления этой самой главной реакции для всего живого на планете Земля и требуется сыет нашего Солнца. Это очень просто об этом сложном процессе.
Для каждого растения свои пределы температуры фотосинтеза. В средней полосе это 0 градусов, в тропиках - 5- 10 градусов. При понижении температуры значительно понижается активность ферментов, участвующих в процессе. Растения высокогорные и ранние могут вести фотосинтез и при отрицательных температурах. Лишайники ассимилируют углекислый газ и при температурах ниже -20 градусах. Для средней полосы температура для фотосинтеза оптимальна 20- 25 градусов. На скорость фотосинтеза оказывает большое влияние уровень освещенности. Пример подсолнечника - при возрастании температуры среды на 10 градусов с 10 до 20 скорость процесса фотосинтеза возрастает в 2.5 раза!
С4 и САМ - метаболизмы — это способы приспособления к понижению активности фотодыхания и, в частности, к высоким температурам воздуха — обитанию в сухих и засушливых условиях. В холодном климате они неэффективны. С4 и САМ — фотосинтезы похожи друг на друга, САМ отличается от С4 лишь тем, что в нём происходит временное разделение этапов поглощения углекислого газа и его использование в ходе цикла Кальвина (темновая стадия).
С4 растения осуществляют путь Хэтча-Слэка: углекислый газ в виде гидрокарбоната поглощается ФЕП-карбоксилазой в клетках мезофилла и прикрепляется к фосфоенолпирувату (ФЕП), образуется, соответственно, оксалоацетат. Оксалоацетат затем восстанавливается до малата, который транспортируется в клетки обкладки проводящего пучка листа. Там он декарбоксилируется, отправив СО2 в цикл Кальвина, образуется пируват, который затем вновь транспортируется в клетки мезофилла листа, превращаясь в фосфоенолпируват с затратой 1 АТФ. Яблочный фермент, превращающий малат в пируват - уникален для растений.
В клетках мезофилла С4-растений не идёт цикл Кальвина, активно идёт фотосинтез (много гран), нет крахмала. В клетках обкладки - идёт цикл Кальвина, нет гран, фотосистема 2 отсутствует (чтобы не образовывался кислород).
У САМ-растений отсутствуют клетки обкладки. СО2 поглощается ночью с помощью также ФЕП-карбоксилазы. Образуется оксалоацетат, а затем происходит восстановление до малата, который загружается в вакуоли мезофилла, чтобы не изменить кислотность (рН) среды. Днём, когда есть солнце, малат высвобождается из вакуоли и идёт в хлоропласт, затем он декарбоксилируется, отдав СО2, который также поступает в цикл Кальвина. Днём устьица закрыты.
Ну зимой в процессах фотосинтеза участвуют только хвойные растения, а их к сожалению на планете не так уж много, ель, лиственница, кедр и так далее.
Для нормального прохождения процесса фотосинтеза требуются не только зеленые растения, но и плюсовая температура , а также наличие светового излучения.
Большинство растений на зиму впадают в спячку, накапливают питательные вещества они летом, в период активизации фотосинтеза.
Конечно зачастую витаминов хватает не всем деревьям, поэтому очень суровые морозы могут погубить некоторые деревья.
Фотосинтезом называют процесс синтеза органического веществ с использованием энергии солнечного света, а хемосинтезом – процесс синтеза органических соединений без обязательного наличия солнечной энергии.
Фотосинтез - результат жизнедеятельности живых существ-автотрофов (растений и некоторых типов бактерий). В результате фотосинтеза ежегодно продуцируется около 150 млрд. тонн органических веществ, в атмосферу поступает около 200 млрд. тонн кислорода, пригодного для дыхания.
Фотосинтез является окослительно - восстановительной реакцией и происходит в пластидах клеток за счет содержания в них хлорофилла, специального пигмента, благодаря которому клетки растений окрашены в зеленый цвет.Под действием солнечной энергии происходит поглощение клеткой растения углекислого газа и воды с выработкой кислорода и глюкозы.
Хемосинтез происходит в клетках бактерий и архей. Хемосинтез представляет собой синтез органических веществ с помощью окислительно-восстановительных реакций.После окисления аммиака, оксида железа, сероводорода и водорода, бактерии и архей используют выделившиеся СО2, водород и кислород для образования молекул АТФ, которые позже тратятся на синтез органики. Реакции происходят без использования энергии солнечных лучей.
В результате хемосинтеза в биосфере происходит круговорот азота (нитрифицирующие бактерии способствуют повышению плодородия грунта); серобактерии выветривают горные породы, создавая условия для почвообразования; водородные бактерии окисляют образовавшиеся в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов опасные объемы водорода; серобактерии способствуют самоочистке сточных вод.
