우리는 광합성이 무엇인지, 그 특성, 방정식 및 위상에 대해 설명합니다. 또한 이것이 세계 생태계에 중요한 이유입니다.
광합성이란 무엇입니까?
광합성은 생화학적 과정이다. 식물, 조류 및 박테리아 광합성 변환 무기 재료 (이산화탄소와 물) 유기 재료 (설탕), 이용하다 에너지 에서 오는 햇빛. 이것이 의 주요 메커니즘이다. 영양물 섭취 모든 것의 독립 영양 유기체 광합성 과정에 필수적인 색소인 엽록소를 가지고 있습니다.
광합성은 저장하는 유기 영양소의 제조를 포함하기 때문에 지구상에서 가장 중요한 생화학적 메커니즘 중 하나를 구성합니다. 빛 에너지 에서 오는 태양 무관심한 분자 유용한 (탄수화물). 사실 이 과정의 이름은 그리스어에서 따온 것입니다. 사진, "빛과 합성, "구성".
광합성 후 합성된 유기 분자는 화학 에너지 세포 호흡 및 기타 반응과 같은 중요한 과정을 지원하기 위해 대사 의 살아있는 생물.
광합성을 수행하려면 식물과 조류에 독특한 녹색을 부여하는 햇빛에 민감한 색소인 엽록소의 존재가 필요합니다. 이 색소는 엽록체, 전형적인 다양한 크기의 세포 소기관에서 발견됩니다. 야채 세포, 특히 엽면 세포(잎의). 엽록체에는 단백질 와이 효소 광합성 과정의 일부인 복잡한 반응의 발달을 허용합니다.
광합성 과정은 필수 생태계 그리고 위해 삶 유기물의 생성과 순환, 무기물의 고정을 가능하게 하기 때문입니다. 또한 산소 광합성 동안 대부분의 생물이 생산에 필요한 산소가 생성됩니다. 호흡.
광합성의 종류
신체가 반응을 수행하는 데 사용하는 물질에 따라 두 가지 유형의 광합성을 구별할 수 있습니다.
- 산소 광합성. 을 사용하는 것이 특징이다. 물 (H2O)의 감소를 위해 이산화탄소 (CO2) 소비. 이러한 유형의 광합성에서는 신체에 유용한 당이 생성될 뿐만 아니라 반응의 산물로 산소(O2)도 생성됩니다. 식물, 조류 및 남조류는 산소 광합성을 수행합니다.
- 무산소 광합성. 신체는 물을 사용하여 이산화탄소(CO2)를 줄이는 대신 햇빛을 사용하여 황화수소(H2S) 또는 수소 가스(H2) 분자를 분해합니다. 이러한 유형의 광합성은 산소(O2)를 생성하지 않고 대신 반응의 산물로 황을 방출합니다. 무산소 광합성은 식물의 엽록소와 다른 박테리오클로로필이라는 이름으로 그룹화된 광합성 색소를 포함하는 소위 녹색 및 보라색 유황 박테리아에 의해 수행됩니다.
광합성 특성
식물과 조류에서 광합성은 엽록체라고 하는 소기관에서 일어납니다.
일반적으로 광합성은 다음과 같은 특징이 있습니다.
- 태양광을 이용하여 유기화합물을 얻는 생화학적 과정, 즉 물(H2O), 이산화탄소(CO2)와 같은 무기원소로부터 영양분을 합성하는 과정이다.
- 다양한 방법으로 수행할 수 있습니다 독립 영양 유기체, 광합성 색소가 있는 한(가장 중요한 것은 엽록소입니다). 그것은 식물(육상 및 수생 모두), 조류, 식물성 플랑크톤, 광합성 세균. 몇 가지 동물 바다 민달팽이를 포함하여 광합성이 가능합니다. 엘리시아 클로로티카 그리고 점박이 도롱뇽 황반변성 (후자는 덕분에 공생 해초와 함께).
- 식물과 조류에서 광합성은 엽록소가 있는 엽록체라고 하는 특수 소기관에서 발생합니다. 광합성 박테리아도 엽록소(또는 기타 유사한 색소)를 가지고 있지만 엽록체는 없습니다.
- 광합성에는 이산화탄소(CO2)에서 탄소를 고정하는 데 사용되는 물질에 따라 두 가지 유형이 있습니다. 산소 광합성은 물(H2O)을 사용하고 산소(O2)를 생성하며 이는 주변 환경으로 방출됩니다. 무산소 광합성은 황화수소(H2S) 또는 수소 가스(H2)를 사용하며 산소를 생성하지 않고 대신 황을 방출합니다.
- 고대 그리스부터 햇빛과 식물의 관계는 이미 가정되었습니다. 그러나 광합성에 대한 연구와 이해의 발전은 18세기, 19세기 및 20세기의 일련의 과학자들의 공헌 덕분에 중요성을 얻기 시작했습니다. 예를 들어, 식물에서 산소의 생성을 최초로 입증한 사람은 영국의 성직자 Joseph Priestley(1732-1804)이고 광합성의 기본 방정식을 공식화한 최초의 사람은 독일의 식물학자 Ferdinand Sachs(1832-1897)였습니다. 나중에, 생화학 미국의 멜빈 캘빈(1911-1997)은 캘빈 주기(광합성의 단계 중 하나)를 명확히 하여 또 다른 엄청난 공헌을 하여 노벨상을 받았습니다. 화학 1961년.
광합성 방정식
산소 광합성의 일반 방정식은 다음과 같습니다.
이 방정식을 화학적으로 공식화하는 올바른 방법, 즉 이 반응의 균형 방정식은 다음과 같습니다.
광합성의 단계
화학 과정으로서의 광합성은 빛(또는 밝은) 단계와 어두운 단계의 두 가지 다른 단계에서 발생합니다. 첫 번째 단계만 햇빛의 존재에 직접 관련되기 때문에 그렇게 부릅니다(두 번째 단계가 반드시 어둠 속에서 일어난다는 의미는 아닙니다. ).
- 빛 또는 광화학 단계. 이 단계에서 식물 내부에서 빛에 의존하는 반응이 일어납니다. 태양 에너지 엽록소를 통해 ATP와 NADPH를 생성합니다. 모든 것은 엽록소 분자가 태양 복사와 접촉할 때 시작됩니다. 전자 전자 수송 사슬을 생성하는 외부 껍질의 여기, 전기)의 합성에 사용됩니다. ATP (아데노신 트리포스페이트) 및 NADPH(니코틴 아데닌 디뉴클레오티드 포스페이트). "광분해"라고 불리는 과정에서 물 분자가 분해되면 엽록소 분자가 여기될 때 잃어버린 전자를 되찾을 수 있습니다(빛 단계를 수행하려면 여러 클로로필 분자의 여기가 필요합니다). 두 개의 물 분자가 광분해되어 산소 분자가 생성되어 대기 이 광합성 단계의 부산물.
- 어둡거나 합성 단계. 엽록체의 기질이나 기질에서 일어나는 이 단계에서 식물은 이산화탄소를 사용하고 이전 단계에서 생성된 분자(화학 에너지)를 이용하여 엽록체를 합성합니다. 물질 로 알려진 매우 복잡한 화학 반응의 회로를 통한 유기 물질 캘빈-벤슨 주기. 이 주기 동안 그리고 이전에 형성된 ATP와 NADPH인 다른 효소의 개입을 통해 식물이 대기에서 취한 이산화탄소로부터 포도당이 합성됩니다. 이산화탄소의 통합 화합물 유기는 탄소 고정으로 알려져 있습니다.
광합성의 중요성
광합성은 여러 가지 이유로 생물권에서 중요하고 중심적인 과정입니다. 첫 번째이자 가장 분명한 것은 물과 물 모두에서 호흡에 필수적인 기체인 산소(O2)를 생성한다는 것입니다. 공기. 식물이 없으면 대부분의 생물( 인간) 그들은 단순히 생존할 수 없었습니다.
반면 식물은 이산화탄소(CO2)를 주변 환경에서 흡수하여 고정하여 유기물로 전환합니다. 우리가 숨을 쉴 때 내뿜는 이 가스는 특정 한도 내에서 유지되지 않으면 잠재적으로 유독합니다.
식물은 이산화탄소를 이용해 스스로 만들기 때문에 음식, 행성의 식물 수명 감소는 대기에서 이 기체의 증가에 영향을 미치며, 여기서 기체는 지구 온난화. 예를 들어, CO2는 다음의 기체로 작용합니다. 온실 효과, 과잉 방지 열 도달하는 지구 대기에서 방출됩니다. 광합성 유기체는 매년 약 1억 톤의 탄소를 유기물로 고정시키는 것으로 추정됩니다.