Фотосинтез - зеленое растение
Cтраница 3
Главным образом круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами. В основном свободный кислород ( О2) поступает в атмосферу в результате фотосинтеза зеленых растений, а потребляется в процессе дыхания животными, растениями и микроорганизмами и при минерализации органических остатков. [31]
К прокариотам относятся около 3000 видов бактерий, в том числе организмы, обычно называемые сине-зелеными водорослями. Особое положение цианобактерии объясняется наличием у них выделяющей кислород фотосинтетической системы, во многом сходной с системой фотосинтеза высших зеленых растений. [33]
Кроме высших растений и водорослей органические соединения из углекислого газа и воды на Земле способны синтезировать фото - и хемосинтезирующие бактерии. Однако общее количество органической массы, создаваемой на земном шаре в процессе фотосинтеза бактерий, неизмеримо меньше того, что образуется в процессе фотосинтеза зеленых растений. [34]
Из всех известных в природе фотохимических процессов наи большее значение имеет фотосинтез. Фотосинтез является основой существования всего живого на земле. Фотосинтез зеленых растений - это единственный первоисточник накопления органического вещества на Земле, которое служит для питания человека и животных. Вся растительность земного шара создает ежегодно около 120 млрд. тонн органического вещества, из них примерно 10 млрд. тонн производит человек, выращивая на площади около 2 5 млрд. гектаров пищевые и кормовые растения. [35]
Из всех известных в природе фотохимических процессов наибольшее значение имеет фотосинтез. Фотосинтез является основой существования всего живого на земле. Фотосинтез зеленых растений - это единственный первоисточник накопления органического вещества на Земле, которое служит для питания человека и животных. Вся растительность земного шара создает ежегодно около 120 млрд. т органического вещества, из них примерно 10 млрд. тонн производит человек, выращивая на площади около 2 5 млрд. га пищевые и кормовые растения. [36]
В роли твердых частиц оказались бактерии, составлявшие, вероятно, первоначальную пищу эукариот-протистов. Поскольку это принципиально иной тип питания, чем фотосинтез зеленых растений, гидролитическая активность грибов и даже всасывание пищи в результате ее переваривания в пищеварительном тракте, его следует рассмотреть специально как фаготрофию - способность осуществлять внутриклеточное переваривание. [37]
После того как началось выделение кислорода фотосинтези-рующими зелеными растениями, вероятно, прошло еще по меньшей мере полмиллиарда лет, прежде чем реакции с использованием кислорода заняли в метаболизме важное место. Лимитирующим фактором в эволюции аэробного энергетического обмена ( дыхания) было, конечно, содержание О2 в атмосфере. В биохимическом отношении организмы были в основном уже преадаптированы к использованию кислорода, так как дыхание по существу представляет собой процесс, обратный фотосинтезу зеленых растений. Как указано в табл. 1, это, возможно, произошло 1 5 - 2 млрд. лет назад. [38]
Термодинамическая трактовка автора, обосновывающая правдоподобность полученных результатов, столь отличных от данных других исследователей, не может устранить скептическое отношение к этим результатам. Автор указывает на то, что количество световой энергии, потребной для восстановления двуокиси углерода, зависит от окислительно-восстановительного потенциала среды, в которой идет восстановление. Он нашел экспериментально, что значение этого потенциала ( в среде, где некоторое время жили бактерии) являлось достаточно положительным для восстановления двуокиси углерода с увеличением свободной энергии всего на 40 кал / моль, и предположил, что, по той же причине, фотосинтез зеленых растений мог бы также требовать лишь 1 кванта света на 1 молекулу двуокиси углерода. [39]
Среди многообразных процессов жизни фотосинтез зеленых растений пожалуй, имеет наибольшее значение для человечества, в настоящее время получающего из этого источника около 99 % всей потребляемой им энергии. Как известно, в результате фотосинтеза, происходящего за счет энергии солнечного света, улавливаемой хлорофиллом, растения накапливают различные органические вещества, для образования которых используется углекислота, поглощаемая из воздуха, и вода, поступающая через корневую систему. Кроме того, при фотосинтезе листья растений выделяют кислород в окружающую атмосферу. Масштабы, в которых осуществляется фотосинтез зеленых растений, достигают колоссальных размеров. Ежегодно фиксируя около 175 миллиардов тонн углерода и освобождая соответственное количество кислорода, растения непрерывно преобразуют атмосферу земли и являются одной из самых мощных движущих сил, вызывающих круговорот элементов на нашей планете. [40]
Цианобактерии используют в качестве донора водорода воду и выделяют на свету кислород. Таким образом, они осуществляют оксигенный фотосинтез. Пигментная система этих бактерий включает хлорофилл а, каротиноиды и фикобилины. Поскольку процесс фотосинтеза у циано-бактерий принципиально не отличается от фотосинтеза зеленых растений, эту группу бактерий до недавнего времени рассматривали совместно с фотосинтезирующими эукариотами и называли сине-зелеными водорослями. [41]
Организмы и сами способны существенно воздействовать на среду. Так, их жизнедеятельность сильно влияет на газовый состав атмосферы. Это связано, в частности, с тем, что в результате фотосинтеза зеленых растений в атмосферу поступает кислород. Диоксид углерода, напротив, извлекается из атмосферного воздуха растениями и вновь поступает туда в процессе разложения остатков погибших организмов. В процессе разложения тел погибших организмов бактерии, грибы и животные участвуют в образовании почвы. Именно жизнедеятельность организмов определяет содержание растворенных органических соединений и минеральных солей в природных водах. Укажем, что организмы, меняя химический состав среды, воздействуют и на ее физические свойства. [42]
Скорость потребления водорода измерялась манометрически. Из света цезиевой лампы при помощи фильтров были выделены линии 852 и 894 лр. По мнению Френча, эти опыты доказывают, что восстановление двуокиси углерода Athiorhodaceae требует 4 квантов на 1 молекулу СО2, подобно фотосинтезу зеленых растений по Варбургу и Негелейну. Ранее уже указывалось, что световые кривые, полученные в опытах Френча, имеют сигмообразную форму; значение - Маво было получено из максимального наклона этих кривых, достигаемого в точке перегиба. Когда делят увеличение выхода в данной области световой кривой на соответствующую величину увеличения поглощения света и определяют полученное отношение как квантовый выход, то предполагают, что увеличение интенсивности света приводит к определенной добавочной величине фотосинтеза, характеризуемой своей собственной величиной квантового выхода. Вассинк, Катц, Доррештейн [29] полагают, что это может иметь место в том случае, если бактерии на слабом свету потребляют преимущественно внутриклеточные органические вещества вместо реагентов, подводимых извне. По мере увеличения интенсивности света фотохимический процесс достигает насыщения ( вследствие ограничения подвода субстрата или ограниченной пропускной способности эн-зиматической системы); нормальное восстановление СО2 за счет внешних восстановителей уступает место восстановлению за счет собственных субстратов. Манометрически определяемый квантовый выход фотохимического процесса, использующего собственные субстраты, может быть меньше, чем нормальная фоторедукция по двум причинам. [43]
Первоначальный источник водорода, присоединяемого к НАДФ, у разных фотосинтезируюгцих организмов различен. Во всех случаях молекула-донор расщепляется на водород и окисленный остаток. Водород восстанавливает НАДФ, а окисленный компонент обычно высвобождается в окружающую среду. У прокариотов, способных к фотосинтезу ( бактериальный фотосинтез), донорами водорода могут быть разные молекулы, но это никогда не бывает вода. Только в фотосинтезе зеленых растений для получения водорода используется расщепление воды. Отход этой реакции - молекулярный кислород - выделяется в окружающую среду. [44]
Фотосинтез - вероятно, наиболее важный из большого числа интересных фотохимических процессов, известных в биологии. От него зависела эволюция атмосферы Земли; животные, поедая растения, также черпают энергию Солнца, запасенную фотосинтезом. Согласно оценке, общая масса органического вещества, созданного зелеными растениями в течение биологической истории Земли, составляет 1 % массы планеты. Каждый год в процессе фотосинтеза запасается энергия, эквивалентная десятикратному годовому ее потреблению человечеством. В этом разделе мы обсудим фотосинтез зеленых растений, хотя существуют также другие фотосинтезирующие организмы ( например, некоторые бактерии), у которых процессы фотосинтеза могут несколько отличаться. [45]
Страницы: 1 2 3 4