Фотосинтез

1.

Фотосинтез
Ключевой процесс жизни и экологии

2.

Фотосинтез: фундамент жизни на Земле

3.

Что такое фотосинтез?
Фотосинтез – процесс преобразования световой энергии в химическую, осуществляемый ж
Происходит в хлоропластах клеток растений, водорослей и некоторых бактерий.
В результате образуются органические соединения из углекислого газа и воды.
Одновременно выделяется кислород, необходимый для аэробных организмов.
Основная химическая реакция: 6 CO2 + 6 H2O + свет → C6H12O6 + 6 O2.
Обеспечивает энергетическую основу большинства экосистем.

4.

Этапы фотосинтеза
Световая фаза
Темновая фаза (Кальвинов ц
Поглощение фотонов хлорофиллом и другими
пигментами.
Фиксация CO2 ферментом р
3-фосфоглицерата.
Возбуждение электронов и их передача по
фотосистемам.
Восстановление 3-фосфогли
использованием ATP и NAD
Разложение воды с образованием O2, протонов и
электронов.
Регенерация RuBP, необход
цикла.
Синтез ATP через фотосинтетический
фосфорилирование.
Синтез глюкозы и других уг
Связь с другими метаболич

5.

80 %
Около 80 % глобального кислорода производится фотосинтезом растений и
фотосинтетических организмов.

6.

Ключевые пигменты
Хлорофилл a – основной поглотитель света в синем и красном диапазонах.
Хлорофилл b – расширяет спектр поглощения, передавая энергию хлорофиллу a.
Каротиноиды – защищают от избыточного света и участвуют в фотосинтезе.
Фикобилины – пигменты фотосинтетических бактерий, поглощающие инфракрасный свет.
Пигменты адаптируются к условиям освещения, меняя состав листьев.
Содержание пигментов определяет цвет листьев и их фотосинтетическую эффективность.

7.

“
Без фотосинтеза жизнь на планете была бы невозможн
— Учёные-ботаники

8.

Факторы, влияющие на эффективность фото

9.

Физические факторы
Интенсивность света – определяет количество энергии, доступной для реакций.
Спектральный состав света – различные пигменты поглощают разные длины волн.
Температура – влияет на скорость ферментативных реакций и стабильность мембран.
Доступность воды – необходима для фотолиза и транспортных процессов.
Концентрация CO2 – ограничивает скорость фиксации углерода.
Состояние листовой поверхности – наличие загрязнений уменьшает поглощение света.

10.

Экологическое значение
Пищевые цепи
Климат
Поглощение CO2 снижает
замедляет глобальное по
Выделение O2 поддержи
процессы в атмосфере.
Фотосинтетическая активн
биогеохимические циклы
Растения являются автотрофами,
преобразующими неорганический свет в
биомассу.
Травоядные используют эту биомассу как
основной источник энергии.
Все более высокие трофические уровни зависят
от первичной продукции.

11.

Сельское
производс
Более половины мирового производства продовольствия зависит от фотосинтетичес
активности культур.

12.

Технологические применения
Разработка искусственных фотосинтетических систем для получения топлива.
Генетическая модификация растений с целью повышения фотопроизводительности.
Создание фотокаталитических материалов, имитирующих световые реакции.
Вертикальные фермы, использующие оптимизированный световой спектр.
Биоэнергетика: производство биогаза и биодизеля из фотосинтетической биомассы.
Спектроскопический мониторинг состояния растений в реальном времени.

13.

Итоги
Фотосинтез — ключ к устойчивому будущему планеты