Фотасінтэз

Фотасі́нтэз (ад  — святло і  — сінтэз, сумяшчэнне, змяшчэнне разам) — працэс утварэння арганічнага рэчыва з вуглякіслага газу і вады на святле пры ўдзеле фотасінтэтычных пігментаў: хларафіл у раслін, бактэрыяхларафіл і бактэрыядапсін у бактэрый. Гэта адзін з самых важных біяхімічных працэсаў на ЗямліBryant DA., Frigaard NU. Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated. «Trends in microbiology». 11 (14), s. 488-96.

 Апісанне працэсу 
Фотасінтэз адбываецца ў два этапы — этап святла, гэтак званы этап змены энергіі, у якім святло паглынаецца і яго энергія пераўтвараецца ў энергію хімічных сувязяў і ў якасці пабочнага прадукта вылучаецца кісларод, і цёмную фазу, гэтак званы этап змены фазы рэчыва, дзе энергія хімічных сувязяў злучэнняў, якія ўтварыліся ў фазе святла, выкарыстоўваюцца для сінтэзу арганічных злучэнняў. Абедзве фазы адбываюцца адначасова і пры наяўнасці святла. Эфектыўнасць пераўтварэння энергіі святла ў энергію хімічных сувязяў вугляводаў складае 22—33 %.

У гэтым працэсе адбываецца ператварэнне светлавой энергіі ў хімічную, якая назапашваецца ў арганічных рэчывах. Атрыманая ў выніку фотасінтэзу багатая на энергію глюкоза перамяшчаецца з хларапластаў у цытаплазму клеткі і выкарыстоўваецца па чатырох асноўных напрамках:
 ідзе на пабудову яшчэ больш складаных рэчываў, якія патрэбны клетцы для пастаяннага выкарыстання;
 выкарыстоўваецца для дыхання: распадаецца да вуглякіслага газу і вады, выдзеленая пры гэтым энергія выкарыстоўваецца клеткай для падтрымання сваёй жыццядзейнасці;
 ператвараецца ў запасное арганічнае рэчыва — крухмал, які можа выкарыстоўвацца як крыніца энергіі пры адсутнасці святла;
 пераходзіць у іншыя, не асвятляемыя сонцам клеткі, дзе глюкоза выкарыстоўваецца па першых трох напрамках.

Апошняе асабліва важна для мнагаклетачных раслін, бо частка іх цела — карані — знаходзіцца пад зямлёй, куды святло не пранікае. Акрамя таго, многія жывыя клеткі раслін размешчаны ўнутры сцябла і таксама не асвятляюцца сонцам. Такім чынам, дзякуючы хларапластам забяспечваюцца энергіяй і пажыўнымі рэчывамі ўсе астатнія часткі расліны, бо фотасінтэз магчымы толькі ў гэтых пластыдах.

Фотасінтэз з’яўляецца адзіным працэсам у біясферы, які прыводзіць да засваення энергіі Сонца і забяспечвае існаванне як раслін, гэтак і ўсіх гетэратрофных арганізмаўНичипорович А. А. Ничипорович А. А. О Фотосинтезе растений. — М.: Правда, 1948. — 31 с.. Гэты працэс падтрымлівае высокі ўзровень кіслароду ў атмасферы і спрыяе павелічэнню колькасці арганічнага вугляроду, павелічэнню масы арганічнага рэчыва за кошт неарганічнай матэрыі.

 Гісторыя вывучэння 
Першыя доследы па вывучэнні фотасінтэзу былі праведзены Джозефам Прыстлі у 1770—1780-х гадах, калі ён звярнуў увагу на «псаванне» паветра ў герметычным посудзе падпаленай свечкай (паветра пераставала падтрымліваць гарэнне, а змешчаныя ў яго жывёлы задыхаліся) і «выпраўленне» яго раслінамі. Прыстлі зрабіў выснову, што расліны вылучаюць кісларод, які неабходны для дыхання і гарэння, аднак не заўважыў, што для гэтага раслінам патрэбна святло. Гэта паказаў неўзабаве Ян Інгенхауз.

Пазней было ўстаноўлена, што апроч вылучэння кіслароду расліны паглынаюць вуглякіслы газ і пры ўдзеле вады сінтэзуюць на святле арганічнае рэчыва. У 1842 годзе Роберт Маер на падставе закону захавання энергіі пастуляваў, што расліны пераўтвараюць энергію сонечнага святла ў энергію хімічных сувязяў. У 1877 годзе В. Пфэфер назваў гэты працэс фотасінтэзам.

Хларафілы былі ўпершыню выдзелены ў 1818 г.  і Ж. Каванту. Падзяліць пігменты і вывучыць іх паасобку ўдалося М. С. Цвету з дапамогай створанага ім метаду храматаграфіі. Спектры паглынання хларафіла былі вывучаны К. А. Ціміразевым, ён жа, развіваючы палажэнні Маера, паказаў, што менавіта праглынутыя прамяні дазваляюць павысіць энергію сістэмы, стварыўшы замест слабых сувязяў С-О і О-Н высокаэнергетычныя С-С (да гэтага лічылася, што ў фотасінтэзе выкарыстоўваюцца жоўтыя прамяні, якія не паглынаюцца пігментамі ліста). Зроблена гэта было дзякуючы створанаму ім метаду ўліку фотасінтэзу па праглынутаму CO2: у ходзе эксперыментаў па асвятленні расліны святлом розных даўжынь хваль (рознага колеру) аказалася, што інтэнсіўнасць фотасінтэзу супадае са спектрам паглынання хларафіла.

Акісляльна-аднаўленчую сутнасць фотасінтэзу (як аксігеннага, так і анаксігеннага) пастуляваў Карнэліс ван Ніль, ён жа ў 1931 годзе даказаў, што пурпурныя бактэрыі і зялёныя шэрабактэрыі ажыццяўляюць анаксігенны фотасінтэзКондратьева Е. Н. Фототрофные бактерии // Жизнь растений : в 6 т. / гл. ред. Ал. А. Фёдоров. — М. : Просвещение, 1974. — Т. 1 : Введение. Бактерии и актиномицеты / под ред. Н. А. Красильникова, А. А. Уранова. — С. 323. — 487 с. — 300 000 экз.. Акісляльна-аднаўленчы характар фотасінтэзу азначаў, што кісларод у аксігенным фотасінтэзе ўтвараецца цалкам з вады, што эксперыментальна пацвердзіў у 1941 годзе А. П. Вінаградаў ў доследах з ізатопнай меткай. У 1937 годзе Роберт Хіл усталяваў, што працэс акіслення вады (і вылучэння кіслароду), а таксама асіміляцыі CO2 можна раз’яднаць. У 1954—1958 гг. Д. Арнон апісаў механізм светлавых стадый фотасінтэзу, а сутнасць працэсу асіміляцыі CO2 была раскрытая Мелвінам Кальвінам з выкарыстаннем ізатопаў вугляроду ў канцы 1940-х гг., за гэтую працу ў 1961 годзе яму была прысуджана Нобелеўская прэмія.

У 1955 годзе быў вылучаны і ачышчаны фермент рыбулозабісфасфат-карбаксілаза/аксігеназа. С4-фотасінтэз быў апісаны Ю. С. Карпілавым у 1960 годзе і М. Д. Хэтчам і Ч. Р. Слэкам у 1966 годзе.

 Літаратура 
 Біялогія: вучэб. дапам. для 7-га кл. агульнаадукац. устаноў з беларус. мовай навучання / В. М. Ціхаміраў [і інш.]; пад рэд. В. М. Ціхамірава; пер. з рус. мовы Г. І. Кулеш. — Мн.: Нар. асвета, 2010. ISBN 978-985-03-1340-9

 Спасылкі 

 Тыпы фотасінтэзу
 Анімацыя фотасінтэзу
 «Фотасінтэз» у навуковым даведніку 
 Фотасінтэз . Science Aid

Катэгорыя:Фізіялогія раслін
Катэгорыя:Біяхімія
Катэгорыя:Вікіпедыя:Істотныя артыкулы