Фотосинтез

ми. Другие используют энергию, освобождающуюся при окислительно-восстановительных реакциях, и называются хемотрофами.

Зеленые растения являются фототрофами. При помощи содержащегося в особых органоидах — хлоро-пластах — пигмента хлорофилла они осуществляют фотосинтез — преобразование световой энергии Солнца в энергию химических связей. Происходит это следующим образом (рис. 15). Кванты света взаимодействуют с молекулами хлорофилла, в результате чего эти молекулы (точнее, их электроны) переходят в более богатое энергией «возбужденное» состояние. Избыточная энергия части возбужденных молекул преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Другая ее часть передается ионам водорода, всегда находящимся в водном растворе вследствие диссоциации воды. Образовавшиеся атомы водорода непрочно соединяются с молекулами — переносчиками водорода. Ионы гидроксила ОН~ отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН. Радикалы ОН взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуются вода и молекулярный кислород в соответствии с уравнением:

40Н-ч>2Н20+02

Следовательно, источником свободного кислорода, выделяющегося в атмосферу, служит вода. Совокупность реакций, приводящих к разложению воды под действием света, носит название фотолиза. Кроме фотолиза

воды энергия возбужденных светом электронов хлорофилла используется для синтеза АТФ из АДФ и фосфата без участия кислорода. Это очень эффективный процесс^ в хлоропластах образуется в 30 раз больше молекул АТФ, чем в митохондриях тех же растений в результате окислительных процессов с участием кислорода.

Совокупность описанных выше реакций  может происходить только на свету и называется световой или светозависимой фазой фотосинтеза.

Накопленная в результате светозависимых реакций энергия и атомы водорода, образованные при фотолизе воды, используются для синтеза углеводов из СО^:

6С02+24Н^СбН120б+6Н20.

При связывании неорганического углерода (СО^) и синтезе органических углеродсодержащих  соединений не требуется прямого  участия света. Эти реакции называются темновыми, а их совокупность —гемновой фазой фотосинтеза.

Не все  клетки зеленого растения автотрофные. Не содержат хлоропласты и не способны к фотосинтезу клетки корня, лепестков  цветков, камбия и др.

В зеленых  растениях донором водорода, участвующего в фотосинтетических реакциях, служит вода, Именно поэтому образуется свободный кислород, поступающий в атмосферу. Однако когда на начальных этапах эволюции прокариотические организмы приобрели способность использовать для биосинтеза энергию света, донором водорода для них служили такие вещества, как органические соединения (кислоты, спирты, сахара), H2S или молекулярный водород. До сих пор существуют и широко распространены реликтовые прокариотические организмы — пурпурные и зеленые бактерии, у которых фотосинтез протекает без выделения 02.

Другая  группа автотрофных организмов —  хемосин-тезирующие бактерии, или хемотрофы. Для биосинтеза они используют энергию  химических реакций неорганических соединений. Такие бактерии способны окислять ионы аммония, нитрита, сульфида, сульфита двухва^ лентного железа, элементарную серу, молекулярный водород и СО. Так, разные группы нитрифицирующих бактерий последовательно окисляют аммиак до нитрита, а затем из нитрита образуют нитрат.

Деятельность всех этих бактерий — нитрифицирую-

щих, окисляющих железо и серу и переводящих тем самым нерастворимые минералы в легко растворимые сульфаты тяжелых металлов, и многих других — играет важную роль в круговороте веществ в природе.