Co2 в соединения организме животных соединения с водородом организме растений

Содержание

Образование и обмен углекислого газа в энергетическом обмене (физиология, патология СО2, регуляция, клиническое значение определения углексилоты в артериальной крови, коррекция нарушений обмена веществ)

Введение

Физиология обмена углекислого газа

В организме человека углекислый газ образуется в результате метаболизма углеводов, жиров и аминокислот в процессе, известном как клеточное дыхание. Хотя клеточное дыхание отличается тем, что является источником АТФ, оно также генерирует отходы, CO2.

Выдыхая, организм избавляется от избытка CО2. Однако СО2 в его нормальном диапазоне от 38 до 42 мм рт. ст. играет различную роль в организме человека. Он регулирует рН крови, стимулирует дыхание и влияет на сродство гемоглобина к кислороду (O2). Колебания уровня углекислого газа в значительной степени регулируются и могут вызвать нарушения в организме человека, если нормальный уровень не поддерживается.

Проблема вопроса влияния углекислого газа на дыхание

Периферические хеморецепторы располагаются в теле сонной и аортальной артерий. Центральные хеморецепторы расположены вблизи вентролатеральных поверхностей продолговатого мозга. В то время как периферические хеморецепторы чувствительны к изменениям в основном O2 и CO2 и pH в меньшей степени, центральные хеморецепторы чувствительны к изменениям pCO2 и pH. клетки гломуса в каротидных и аортальных органах обнаруживают состояния гипоксии, гиперкапнии и ацидоза.

С другой стороны, центральные хеморецепторы не обнаруживают состояния гипоксии. Они обнаруживают изменение в PCO2 очень быстро потому что СО2 отражает через гематоэнцефалический барьер (BBB) и в CSF легко. С другой стороны, центральным хеморецепторам требуется больше времени, чтобы обнаружить изменение артериального pH, потому что H+ не пересекает ГЭБ.

При введении состояния гиперкапнии повышается активность центральных хеморецепторов. В результате симпатический отток к сосудистой системе увеличивается, и прилагаются усилия для увеличения частоты дыхания.

Клеточное дыхание и обмен углекислого газа (СО2)

О2, необходимый для клеточного дыхания, получают во время вдоха. Образующийся CO2 удаляется из организма во время выдоха.

Задействованные системы органов ругуляция функции метаболизма углексилого газа в организме

Дыхательная и кровеносная системы, в совокупности, играют важную роль в регулировании СО2.

В то время как дыхательная система отвечает за газообмен, кровеносная система отвечает за транспортировку крови и ее компонентов к тканям и обратно. Газообмен происходит в легких и тканях. Во время вдоха воздух перемещается в конечном счете из атмосферы в альвеолы, где он начинает процесс обмена газа. На альвеолярно-капиллярном интерфейсе О2 выделяется в кровь, а углекислый газ поглощается альвеолами.

Функция углекислого газа

Углексилый газ является регулятором pH крови. В крови CO2 переносится несколькими различными способами. Из всего углекислого газа в организме в воде приблизительно растворяется от 80% до 90%, от 5% до 10% растворяется в плазме, и от 5% до 10% привязано к гемоглобину.

Для оценки состояния пациентов с подозрением на гиперкапнию необходима определения артериальных газов крови (АГ). Гиперкапния определяется как PaCO2, превышающее 42 мм рт.ст. Если PaCO2 больше 45 мм рт.ст., а PaO2 меньше 60 мм рт. ст., то пациент находится в состоянии гиперкапнической дыхательной недостаточности.

Патофизиология углекислого газа в организме

Когда CO2 растворяется в воде, он образует слабую кислоту, известную как угольная кислота (H2CO3). H2CO3 может диссоциировать в ион водорода ион бикарбоната. Следующая химическая реакция представляет собой этот процесс:

Важный энзим, который катализирует преобразование:

является углекислой ангидразой. Углекислотная ангидраза также помогает поддерживать кислотно-щелочной баланс в крови и присутствует в высоких концентрациях в эритроцитах. В ответ на повышенный или пониженный уровень CO2 в крови организм может реагировать гипервентиляцией или гиповентиляцией, соответственно.

Углекислый газ, который связан с гемоглобином, образует карбаминовое соединение. В условиях, когда концентрации СО2 и Н+ высоки, сродство гемоглобина к переносчику О2 снижается. При низких концентрациях СО2 наблюдается повышенное сродство гемоглобина к переносчику О2. Это явление известно как эффект Бора. С другой стороны, если концентрация О2 высока, то увеличенная емкость разгрузить СО2 от тканей. Это явление известно как эффект Холдейна.

Чтобы понять любые факторы, которые могли вызвать ускоренные признаки и симптомы гиперкапнии, необходимо взять тщательный анамнез. У пациентов с гиперкапнией могут наблюдаться тахикардия, одышка, покраснение кожи, спутанность сознания, головные боли и головокружение.

Если гиперкапния развивается постепенно с течением времени, симптомы могут быть легкими или вообще отсутствовать. Другие случаи гиперкапнии могут быть более тяжелыми и приводить к дыхательной недостаточности. В этих случаях можно наблюдать такие симптомы, как судороги, папиллема, депрессия и мышечные подергивания. Если у пациента с ХОБЛ имеются признаки и симптомы гиперкапнии, необходимо немедленно обратиться за медицинской помощью до того, как уровень углекислого газа в крови достигнет угрожающих жизни уровней.

Гиперкапния должна регулироваться путем устранения ее основной причины. Неинвазивная ИВЛ с положительным давлением может оказывать поддержку пациентам, у которых возникают проблемы с нормальным дыханием. Если неинвазивная ИВЛ неэффективна, может быть показана интубация. Бронходилататоры могут также применяться у пациентов, страдающих обструктивным заболеванием дыхательных путей.

В недавних исследованиях было также показано, что использование пищеводного баллона в лечении гиперкапнии у пациента с острым респираторным дистресс-синдромом также является эффективным.

Авторы: Шивани Патель; Джулия Х. Мяо; Сапан Х. Маджмундар.

Полезно знать

© VetConsult+, 2016. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

Источник

Углекислый газ в жизни животных

Углекислый газ (CO2) — бесцветный газ, без запаха, кислый на вкус. Содержание этого газа в атмосферном воздухе колеблется в пределах от 0,03 до 0,04%, то есть 0,3—0,4 мл на 1 л воздуха. Такое колебание гигиенического значения не имеет.

Читайте также:  Приведите примеры пород любых домашних животных 2 класс окружающий мир

Источники углекислого газа атмосферного воздуха: выделения из почвы и недр земли при вулканических извержениях, процессы горения, окисления и гниения органических веществ, дыхание людей, животных и ночное «дыхание» растений. Несмотря на колоссальное количество углекислого газа, выделяемого в атмосферу, содержание его остается более или менее постоянным. Это объясняется, прежде всего, круговоротом газов, диффузией их и движением воздуха. Существенную роль в поддержании постоянного количества углекислого газа в атмосферном воздухе играют следующие факторы: вымывание его дождями, поглощение хлорофильными растениями при дневном свете, а также поглощение водой открытых водоемов (моря, океаны, озера и реки), содержащих большие запасы нестойких двууглекислых соединений.

В хорошо устроенных помещениях для животных, при поддержании соответствующей чистоты, наличии вентиляции и нормальном размещении животных (без перегрузки), содержание углекислого газа повышается не больше, чем в два раза по сравнению с атмосферным воздухом. В помещениях при отсутствии или неудовлетворительной работе вентиляционной и канализационной систем при скученном содержании животных углекислый газ может накапливаться в количествах, превышающих в 20—30 раз его содержание в атмосферном воздухе,

А именно 0,5—1 % и выше.

Основным источником углекислого газа в помещениях служит выдыхаемый воздух и газовый обогрев помещения. Так, взрослая, лошадь весом 400-600 кг выделяет в час 90—136 л СО2; корова весом 600 кг с суточным удоем 30 кг — 200 л; подсосная свиноматка весом 150 кг — 90 л; овца суягная весом 50 кг — 23 л СО2 в час. Углекислый газ играет большую роль в жизни животных, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. Снижение концентрации CO2 в воздухе, однако, не опасно, так как нужное для нормальной работы организма парциальное давление СО2 в крови обеспечивается в результате образования его в процессе обмена веществ.

Воздух закрытых помещений с высоким содержанием углекислого газа с гигиенической точки зрения нельзя считать безвредным для здоровья животных и их продуктивности. При таких условиях в организме подавляются окислительные процессы, снижается температура тела, повышается кислотность тканей, что ведет к выраженным ацидотическим отекам и деминерализации костей. Повышение концентрации СО2 в воздухе до 0,5% и выше уже не безразлично для организма: оно вызывает учащение дыхания, создающее излишнюю нагрузку на дыхательные органы. При концентрации 4—5% углекислый газ раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей, при этом значительно учащается дыхание и пульс; у животных отмечается вялость, снижение аппетита и исхудание. При более высоких концентрациях углекислого газа наступает асфиксия вследствие недостатка кислорода.

В помещениях для животных углекислый газ никогда не содержится в концентрациях, вызывающих острое токсическое действие на организм. Однако длительное (в условиях зимнего стойлового содержания) воздействие на организм животных воздуха, содержащего выше 1 % углекислого газа, может вызвать хроническое отравление животных. Такое состояние проявляется в виде вялости животных, снижения продуктивности и устойчивости их к заболеваниям (А. П. Онегов).

Помимо прямого влияния углекислого газа на животных, содержание его в воздухе имеет косвенное гигиеническое значение. По количеству СО2 в воздухе помещений можно судить в известной мере о качестве воздуха в целом и о степени его обмена.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

ЦИКЛ УГЛЕРОДА

ЦИКЛ УГЛЕРОДА, круговорот углерода, – циклическое перемещение углерода между миром живых существ и неорганическим миром атмосферы, морей, пресных вод, почвы и скал. Это один из важнейших биогеохимических циклов, включающий множество сложных реакций, в ходе которых углерод переходит из воздуха и водной среды в ткани растений и животных, а затем возвращается в атмосферу, воду и почву, становясь снова доступным для использования организмами. Поскольку углерод необходим для поддержания любой формы жизни, всякое вмешательство в круговорот этого элемента влияет на количество и разнообразие живых организмов, способных существовать на Земле.

Источники и резервы углерода.

Основной источник углерода для живых организмов – это атмосфера Земли, где данный элемент присутствует в виде диоксида углерода (углекислого газа, СО2). В течение многих миллионов лет концентрация СО2 в атмосфере, по-видимому, существенно не менялась, составляя ок. 0,03% веса сухого воздуха на уровне моря. Хотя доля СО2 невелика, его абсолютное количество поистине огромно – ок. 750 млрд. т. В атмосфере СО2 переносится ветрами как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Диоксид углерода присутствует в воде, где он легко растворяется, образуя слабую угольную кислоту Н2СО3. Эта кислота вступает в реакции с кальцием и другими элементами, образуя минералы, называемые карбонатами. Карбонатные породы, например известняк, находятся в равновесии с диоксидом углерода, который содержится в контактирующей с ними воде. Аналогичным образом количество СО2, растворенного в океанах и пресных водах, определяется его концентрацией в атмосфере. Общее количество растворенных и осадочных углеродсодержащих веществ оценивается примерно в 1,8 трлн. т.

Углерод в соединении с водородом и другими элементами является одним из основных компонентов клеток растений и животных. Например, в организме человека он составляет ок. 18% массы тела. Многочисленность и очень широкое распространение живых организмов не позволяют удовлетворительно оценить общее содержание в них углерода. Можно, однако, приблизительно оценить суммарное количество углерода, связываемого растениями, а также выделяемого в процессе дыхания растений, животных и микроорганизмов. Установлено, что зеленые растения поглощают в год ок. 220 млрд. т CO2. Почти такое же количество этого вещества выделяется в неорганическую среду в процессе дыхания всех живых организмов, а также в результате разложения и сгорания органических веществ.

При определенных условиях разложения и сгорания созданных живыми организмами веществ не происходит, что ведет к накоплению углеродсодержащих соединений. Так, например, древесина живых деревьев может быть на 3–4 тысячелетия надежно защищена от микробного разложения и от пожара корой, способной противостоять действию микробов и огня. Древесина же, попавшая в торфяное болото, сохраняется еще дольше. В обоих случаях связанный в ней углерод оказывается как бы в ловушке и надолго выводится из круговорота. В условиях, когда органическое вещество оказывается захороненным и изолированным от воздействия воздуха, оно разлагается только частично и содержащийся в нем углерод сохраняется. Если впоследствии в течение миллионов лет эти органические остатки подвергаются давлению вышележащих отложений и нагреванию за счет земного тепла, значительная часть его превращается в ископаемое топливо, например в каменный уголь или нефть. Ископаемое топливо образует природный резерв углерода. Несмотря на интенсивное его сжигание, начавшееся с 1700-х годов, неизрасходованными еще остаются примерно 4,5 трлн. т.

Фотосинтез.

Основной путь, посредством которого углерод из мира неорганического перемещается в мир живого, – это осуществляемый зелеными растениями фотосинтез. Данный процесс представляет собой цепь реакций, в ходе которых растения поглощают из атмосферы или воды диоксид углерода, связывая его молекулы с молекулами специального вещества – акцептора СО2. В ходе других реакций, идущих с потреблением солнечной (световой) энергии, происходит расщепление молекул воды и использование высвобождающихся ионов водорода и связанного СО2 в синтезе богатых углеродом органических веществ, в том числе акцептора СО2.

Читайте также:  Занятие по развитию речи в старшей группе на тему дикие животные и их детеныши

На каждую молекулу СО2, которую поглощает растение, чтобы синтезировать органические вещества, выделяется молекула кислорода, образованная при расщеплении воды. Предполагается, что именно таким путем образовался весь свободный кислород атмосферы. Если бы процесс фотосинтеза на Земле внезапно прекратился и нарушился углеродный цикл, то, согласно имеющимся расчетам, весь свободный кислород исчез бы из атмосферы примерно за 2000 лет. См. также ФОТОСИНТЕЗ.

Другие реакции.

Зеленое растение использует углерод образуемых им органических веществ разными способами. Например, он может накапливаться в составе крахмала, запасаемого в клетках, или целлюлозы – основного структурного материала растений и питательного вещества для многих других организмов. И крахмал и целлюлоза усваиваются в качестве пищи только после расщепления на составляющие их 6-углеродные сахара (т.е. сахара, содержащие по шесть атомов углерода в молекуле). В отличие от крахмала – нерастворимого высокомолекулярного соединения – 6-углеродные сахара легко растворимы и, перемещаясь по растению, служат источником энергии и материалом для роста и обновления клеток, а также для их восстановления в случае повреждений. Проростки, например, расщепляют запасенные в семени крахмал и жиры, получая из них более простые органические вещества, используемые в процессе клеточного дыхания (для высвобождения их энергии) и для роста.

У животных поглощенная пища подвергается аналогичному процессу переваривания. Прежде чем ее основные компоненты могут быть усвоены, они должны быть преобразованы: углеводы – в 6-углеродные сахара, жиры – в глицерин и жирные кислоты, белки – в аминокислоты. Эти продукты переваривания служат животному источниками энергии, высвобождаемой при дыхании, а также строительными блоками, необходимыми для роста организма и обновления его компонентов. Подобно растениям, животные способны переводить питательные вещества в форму, удобную для запасания. Аналог крахмала у животных – это гликоген, образуемый из излишков 6-углеродных сахаров и накапливаемый в качестве энергетического резерва в печени и мышечных клетках. Избыток сахара может превращаться также в жирные кислоты и глицерин, которые вместе с такими же веществами, поступающими с пищей, используются для синтеза жиров, накапливаемых в ткани. Таким образом, процессы синтеза обеспечивают запасание богатых углеродом и связанной энергией веществ, что позволяет организму выживать в периоды нехватки пищи.

Одна из характерных особенностей всего живого – постоянная потребность в энергии. Организм получает энергию посредством дыхания – целой серии процессов, в ходе которых сложные углеродсодержащие молекулы превращаются в простые. Большинство растений и животных способно только к аэробному дыханию, т.е. они поглощают кислород из воздуха, образуя диоксид углерода и воду в качестве конечных продуктов. Однако существуют некоторые бактерии, простейшие и даже многоклеточные животные (кишечные паразиты), являющиеся анаэробами: они способны жить в отсутствие кислорода в среде; при этом конечными продуктами их анаэробного дыхания (брожения разных типов) тоже служит диоксид углерода и вода. Очень немногие организмы (например, дрожжи) могут быть как аэробами, так и анаэробами. В аэробных условиях дрожжи образуют в качестве конечных продуктов диоксид углерода и воду, а в анаэробных – диоксид углерода и этиловый спирт. Таким образом, независимо от типа дыхания оно всегда ведет к высвобождению углерода в форме диоксида, который затем снова вовлекается в глобальный цикл.

После своей смерти растения и животные становятся пищей для т.н. редуцентов – организмов, осуществляющих разложение органического вещества. Большая часть редуцентов представлена бактериями и грибами, клетки которых выделяют наружу, в свое непосредственное окружение, небольшие количества пищеварительной жидкости, расщепляющей субстрат, а затем потребляют продукты такого «переваривания». Как правило, редуценты имеют ограниченный набор ферментов и соответственно используют в качестве пищи и источника энергии только немногие типы органических веществ. Обычные дрожжи, например, перерабатывают только 6- и 12-углеродные сахара, содержащиеся в разрушенных клетках перезрелых фруктов или в густом (с мякотью) соке, полученном при их раздавливании. Однако при достаточной длительности воздействия разнообразных редуцентов все углеродсодержащие вещества растений или животных в конце концов разрушаются до диоксида углерода и воды, а высвобожденная энергия используется организмами, осуществляющими разложение. Многие искусственно синтезированные органические соединения тоже подвержены биологическому разрушению (биодеградации) – процессу, в ходе которого редуценты получают энергию и необходимый строительный материал, а в атмосферу выделяется углерод в форме диоксида углерода.

Источник

Выделение растениями углекислого газа и поглощение кислорода — процесс дыхания

Экологическая обстановка в мире давно уже перестала радовать земные экосистемы. Множество заводов, без которых человечеству просто не обойтись, выбрасывают ежегодно в атмосферу около 10 миллиардов тон углекислого газа. Многие относятся к этому скептически, утверждая, что количество диоксида углерода не меняется в экосистеме Земли.

На деле, проблема не столько в превышении количества CO2, сколько в нарушении обмена веществ в экосистеме Земли. До начала промышленной деятельности человека углекислый газ, при взаимодействии с водой выпадал в осадок в виде карбонатов, потом переходил в почву, откуда служил для многих растений и водорослей удобрениями. Но это процесс, растянутый на десятки и сотни лет. Человечество же использует запасы миллионов лет в сокращенные сроки, перерабатывая твердые формы углерода в виде нефти и угля. При сжигании этих ископаемых в механизмах и на заводах происходит выброс диоксида углерода в воздух.

Единственный выход это воспользоваться другим механизмом и размножить флору. Фотосинтез — это естественный механизм, предусмотренный природой для переработки CO2. Сегодня эта система нужна, как никогда ранее. Производство диоксида углерода растет и соизмеримо выбросам должно расти количество лесов, джунглей, парков и искусственных насаждений. Растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

Дневное дыхание растений

Дневное дыхание связано с двумя процессами: непосредственно дыханием и фотосинтезом. Процесс дыхания, как и у человека, связан с окислением органических соединений и выделением диоксида углерода, воды и энергии. Вместо человеческих легких выступает вся поверхность растения. Химическая формула, описывающая реакции в процессе дыхания растений:

Любое дерево способно дышать всей поверхностью, даже поверхностью плодов. Но наиболее активно процесс дыхания происходит через устья листа, откуда и попадает по межклеточному пространству большая часть необходимых газов.

Если речь идет о дневном времени суток, то дыхание не столь заметно, как ночью. Поскольку работа растения направлена большей частью на постоянное запасание энергии в виде органических соединений (глюкозы). Попадающий в листья газ, при содействии воды и энергии солнечного света в хлоропластах превращается в глюкозу, которую организм запасает для дальнейшего использования. Собственно дыхание и является этим дальнейшим использованием.

Читайте также:  Биология чем отличается клетка растений от клетки животных 5 класс

Запасенная глюкоза, с помощью воды и кислорода разлагается на молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), углекислый газ и водород. АТФ – это твердая энергия. Биологический аккумулятор клеток, который обеспечивает энергетическими запасами все живое на планете. Позднее эти запасы будут использованы в жизнедеятельности каждой молекулы организма.

Кажется, что образуется замкнутый круг: фотосинтез происходит с образованием глюкозы и кислорода, но что толку, если потом в результате дыхания растений выделяется диоксид углерода и АТФ. А энергию растения расходуют лично на себя, ничего не оставляя другим. Но весь вопрос в количестве. Далеко не весь кислород, который образуется во время фотосинтеза, поглощается организмом во время дыхания. Растения производят в разы больше, чем поглощают. Может этим они и отличаются от человека. А все энергетические запасы растений рано или поздно переходят в запасы животных или человека. Так растения отдают все свои накопления ради существования экосистемы Земли.

В среднем 1 гектар лесов ежегодно выделяет 4 тонны кислорода и потребляет 5 тонн углекислого газа. Человек в день выдыхает до 1 килограмма диоксида углерода, в год — 365 кг. Следовательно, 1 гектар леса поглощает углекислоту, которую выдыхают 13 человек.

С увеличением процента содержания углекислого газа в атмосфере теоретически можно ускорить рост зеленых насаждений на Земле. Многие исследования показывают, что в условиях теплиц СО2 можно использовать как «воздушное удобрение», ведь иногда при дыхании кислородом растениями поглощается еще и углекислый газ. Но так происходит это только в условиях экспериментов. На открытых пространствах начавшийся рост активизирует насекомых, которые не позволяют лесам и джунглям разрастись. А культурные растения от таких добавок превращаются в легкую добычу для вредителей. Поэтому, чтобы не говорили скептики, нарушение обмена углеродом это плохо.

Ночное дыхание растений

Процесс дыхания растений мало чем отличается от дыхания животных и человека. Есть и ночное дыхание. Это явление было открыто Отто Варбургом в начале XX века. Ночью света нет, а значит нет и энергии для фотосинтеза. Растения перестают вырабатывать O2, но не могут перестать дышать. Кислород поглощается, а углекислый газ все так же продолжает выделяться.

Белки, жиры и углеводы, запасенные в процессе жизнедеятельности днем, благодаря циклу Кресса превращаются в углекислый газ, молекулы АТФ и водород.

АТФ расходуются на дальнейшие нужды, углекислый газ уходит в атмосферу по устьицам, а вот водород окисляется до воды. Растение не может позволить себе сбрасывать водород в атмосферу, поскольку легко может погибнуть от этого, поэтому происходит частичный выброс паров воды. Большая часть организма растения – вода. Она нужна во всех процессах, включая дневное и ночное дыхание. Окисленный водород будет использован вновь в следующих реакциях.

Именно из-за ночного дыхания не рекомендуется ставить цветы в спальнях. Это увеличивает содержание углекислоты в комнате. Что никак не скажется на цветах, но будет чувствительно для человека.

Для дыхания растений существует пороговое значение содержания кислорода. При увеличении содержания О2 в воздухе до 5-8 процентов – интенсивность дыхания у растений скачкообразно растет. Но после это рост практически прекращается. Сейчас кислорода в воздухе около 21 процента. А значит, растениям еще долго не нужно будет о нем беспокоиться.

В природе есть еще одно интересное явление, названное САМ — фотосинтезом. Это явление характерно для пустынных цветов и растений. В вечной погоне за сохранением водных ресурсов, эти растения приспособились к проведению фотосинтеза в ночь.

Водоросли и CO2

Под водорослями понимают все растения, находящиеся под водой и не имеющие корня. Интенсивнее всего, из водорослей, поглощает углекислоту одноклеточные водоросли — фитопланктон. В основном все водоросли дышат растворенным в воде кислородом, за исключением нескольких видов, осуществляющих бескислородный фотосинтез. Те в качестве акцептора электронов при дыхании используют элементную серу.

Фитопланктон обитает в верхних слоях воды, поскольку ему требуется большое количество солнечной энергии для фотосинтеза. При наличии в воде растворенного углекислого газа фитопланктон осуществляет фотосинтезирующий процесс, побочным продуктом которого является кислород. Большим отличием этих водорослей от наземных растений является количество производимого кислорода. За один цикл фотосинтеза фитопланктон производит кислорода в 3-4 раза больше собственного веса. Неудивительно, что при таких показателях 70 процентов атмосферного кислорода произведено в воде.

Фотосинтез

О фотосинтезе уже шла речь в этой статье. Стоит рассмотреть его более подробно. Как уже говорилось ранее, фотосинтез происходит в хлоропластах. За две фазы происходит процесс образования новой молекулы глюкозы, которая после используется в химических процессах растения.

Во время световой фазы используется энергия солнца. Под ее действием вода отдает электрон и распадается на положительно заряженные частицы водорода (Н) и радикалы гидроксида (ОН). После этого оставшиеся частицы ОН образуют воду и кислород, который сразу же удаляется в атмосферу. В хлоропласте остались электроны и положительно заряженные частицы водорода. Эти частицы накапливаются на различных сторонах мембраны тилакоида (одной из частей хлоропластов), из-за разницы концентраций протоны из большей концентрации стремятся проникнуть через мембрану к протонам с меньшей концентрацией. Когда разность потенциалов между ними достигнет 200 миллиВольт, произойдет разряд и молекула АТФ зарядится, а никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно НАДФ) восстановится до НАДФ*Н. Эти два компонента и будут необходимы в темновой фазе фотосинтеза.

В теневой фазе АТФ является аккумулятором, а НАДФ курьером, который доставляет в другую часть хлоропласта протон Н. К тому же растению нужен будет СО2, который послужит основой для будущей молекулы глюкозы. В итоге химических реакций из молекул СО2 и водорода, с помощью энергии из АТФ получается глюкоза С6Н12О6, которая и является первым питательным веществом во всех пищевых цепочках Земли.

Заключение

Хлоропласты — устройство для сбора солнечной энергии возрастом 3 миллиарда лет. Эта микроскопическая солнечная батарея дает жизнь лесам, полям, планктону морей, а также животным включая нас с вами.

Биосфера, работающая на солнечной энергии, собирает и обрабатывает в 6 раз больше энергии, чем вся человеческая цивилизация. Сейчас мы понимаем, как фотосинтез работает на химическом уровне. Мы способны повторить этот процесс лабораторных условиях, но у нас это получается хуже, чем у растений. Неудивительно, ведь природа занималась этим миллиарды лет, а мы только что начали. Но если бы мы смогли раскрыть тайны фотосинтеза, все источники энергии, от которых мы зависим сегодня — уголь, нефть, природный газ ушли в прошлое. Фотосинтез — идеальная экологическая энергия, она не загрязняет воздух, не даёт выбросов углерода. Искусственный фотосинтез в достаточно больших масштабах позволил бы снизить парниковый эффект, ведущий к опасному изменению климата …

Источник

Интересные факты из жизни