Фотосинтез и хемосинтез

В процессе фотосинтеза вода и углекислый газ превращаются в органические вещества. При этом солнечная энергия аккумулируется в их химических связях. В результате для организмов становятся доступными энергия и углерод. Кроме того, в процессе фотосинтеза в атмосферу выделяется кислород, необходимый для дыхания. 

Фотосинтез делится на две фазы: световую и темновую, а все реакции, происходящие при этом, можно разделить на две группы:

• реакции, происходящие благодаря солнечной энергии: синтез АТФ, фотолиз воды (образование водорода и связывание его с переносчиком) и одновременное выделение свободного кислорода.

• реакции по фиксации углекислого газа, его активизация за счёт энергии АТФ, восстановление водородом и синтез глюкозы.

Световая фаза

Процесс происходит на мембранах тилакоидов. Энергия света, поглощённая  хлорофиллом, преобразуется в энергию АТФ и НАДФ·2Н. Происходит фотолиз воды, выделение кислорода.

Во время световой фазы протекают следующие параллельные процессы:

1. Возбуждение электронов хлорофилла под действием энергии света, перемещение возбуждённых электронов на мембране тилакоидов.

2. Синтез молекул АТФ за счёт энергии возбуждённых электронов — фосфорилирование.

3. Фотолиз (разложение) молекул воды за счёт энергии света, образование кислорода и протонов водорода: 

4. Соединение протона водорода со специальным переносчиком НАДФ(+) и образование  НАДФ·2Н.

Темновая фаза

Протекает в строме хлоропластов. В результате циклических реакций последовательно происходят:

1. фиксация СО2

2. активирование промежуточных веществ за счёт энергии АТФ

3. восстановление углерода за счёт НАДФ. 2Н

4. синтез глюкозы

Значение фотосинтеза

1. Энергия солнечного света превращается в энергию химических связей органических веществ, за счет чего существуют гетеротрофные организмы

2. Из атмосферы в процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ, который мог бы вызвать парниковый эффект (глобальное потепление).

3. Обеспечение атмосферы кислородом, необходимым для дыхания аэробных организмов.

4. Из кислорода образуется озоновый слой (экран), защищающий живые организмы от ультрафиолетового излучения.

Хемосинтез

Хемосинтез осуществляют только хемосинтезирующие прокариоты. Высвобождающаяся энергия запасается в АТФ и используется для синтеза органических соединений из неорганических.

В зависимости от вещества, которое бактерии используют для выделения энергии, различают: нитрифицирующих бактерий, железобактерий, серобактерий, водородных бактерий.

Источником водорода в окислительно-восстановительных реакциях является не только вода, но и другие неорганические вещества, например сероводород — Н2S и водород — Н2. Углерод бактерии-хемосинтетики извлекают из углекислого газа.