Наши партнеры

Когда излучение соответствующей длины волны поглощается хлоропластом, двуокись углерода химически восстанавливатется до cахаров, а газообразный кислород выделяется в объеме, равном объему восcтановленной СО2. Эти изменения противоположны по.направлению изменениям, происходящим при окислении питательных веществ в процессе дыхания; следовательно, важная роль растений в балансе природы связана и с тем, что они возвращают в атмосферу кислород, который необходим для дыхания подавляющему большинству организмов. Обозначив формулой (СН20) элементарную единицу молекулы углевода (молекула глюкозы построена из шести таких единиц), мы можем записать общее уравнение фотосинтеза в следующем виде:

Энергия света

С02 + Н20 -> (СН20) + 02

Двуокись Вода Углевод Кислород
углерода

Все компоненты этой реакции содержат кислород, так что приведенное уравнение ничего не говорит о том, откуда берется выделяющийся при фотосинтезе кислород: из С02 или из Н20. В течение многих лет биологи полагали, что световая энергия расходуется на .расщепление молекулы С02 и перенос атома С на Н20 с образованием (СН20). Однако наблюдения над фото-синтезирующими микроорганизмами поколебали это представление. Биохимические пути у фотосинтезирующих микроорганизмов, в целом аналогичные соответствующим процессам у высших растений, все же несколько отличаются от них. Например, фотосинтезирующие пурпурные бактерии используют при фотосинтезе не Н20, a H2S и в качестве побочного продукта фотосинтеза выделяют не кислород, а серу.

Во многих местах земного шара важным природным источником элементарной серы служат отложения серы, образовавшиеся именно таким путем. Совершенно очевидно, что эта сера может происходить только из H2S, расщепляемого в процессе фотосинтеза. Аналогичным образом ведут себя некоторые водоросли, которые можно «приучить» использовать вместо воды газообразный водород Н2 для восстановления С02 до (СН20), т. е. до уровня углевода.

Ясно, что в обоих этих механизмах световая энергия расходуется на разложение (фотолиз) донора водорода, а восстановительная сила, генерируемая таким путем, используется для превращения С02 в (СН20).

Если у разных организмов существует какой-то общий путь фотосинтеза, то приведенные данные позволяют предположить, что и у высших растений световая энергия расходуется на разложение воды. Убедиться в том, что это предположение верно, удалось, когда биохимики стали применять для изучения фотосинтеза Н20 или С02, меченные тяжелым изотопом кислорода (180). Чтобы получить сбалансированное уравнение, правильно отражающее механизм суммарной реакции, мы должны ввести в обе части этого уравнения еще по одной молекуле воды.

Выделяющийся при фотосинтезе кислород получается из вступающей в реакцию воды, образующаяся же молекула воды отличается от тех двух молекул, которые подверглись фотолизу. На рис. 4.1 приведена схема, которая может помочь читателю нагляднее представить себе общий ход рассматриваемой реакции. Из этой схемы видно, что световая энергия используется для разложения воды. При этом выделяется кислород и образуется также «водород» (или «восстановительная сила»), pacxjдуемый 1) на восстановление СО2 до конечного продукта фотосинтеза (СН20) и 2) на образование новой молекулы воды. Конечно, это самое краткое описание фотосинтеза, и в каждой из представленных здесь простых реакций в действительности имеется много промежуточных этапов. Одни из этих этапов связаны с превращением световой энергии в химическую, другие же могут происходить как на свету, так и в темноте. Эти последние называются «темновыми реакциями» фотосинтеза.

Жизнь растения