Энциклопедический словарь нанотехнологий - фотосинтез

Термин на английском

photosynthesisСинонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

бактериохлорофилл, искусственный фотосинтез, супрамолекулярная фотохимия, хлорофиллОпределение

образование зелеными растениями и некоторыми бактериями органических веществ из неорганических с использованием энергии солнечного света.

Описание

Фотосинтез происходит при участии пигментов (хлорофиллов у растений, бактериохлорофиллов у бактерий). В основе фотосинтеза лежат окислительно-восстановительные реакции, в которых электроны переносятся от донора (например, H2O, H2S) к акцептору (CO2) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2 (если донор электронов H2O), S (из H2S) и др.

Суммарное уравнение фотосинтеза имеет вид:

СО2 + 2Н2А + h? = СН2О + 2А + H2O,

где Н2А – восстановитель, который окисляется до A. В высших растениях, водорослях и цианобактериях восстановителем служит вода, а продуктом фотосинтеза — кислород. Такой фотосинтез называют оксигенным.

Механизм фотосинтеза включает множество стадий, отличающихся по энергии и времени протекания. Строение фотосинтетических устройств и число стадий фотосинтеза различны для разных живых организмов, однако три основных процесса являются общими:

1) поглощение света фотоантеннами и перенос энергии электронного возбуждения от фотоантенны в реакционный центр;

2) перенос электрона в реакционном центре и создание состояния с разделенными зарядами;

3) химические реакции, которые приводят к синтезу веществ – первичных (НАДФ и АТФ) и конечных продуктов фотосинтеза.

Энергия при фотосинтезе переходит из одной формы в другую по схеме: световая -> электронная -> электрическая -> химическая. Все компоненты природных фотосинтетических устройств фотоантенны, реакционный центр и др. представляют собой наноструктуры белковой природы.

Фотосинтез один из самых распространенных процессов на Земле; он обеспечивает круговорот в природе углерода, кислорода и других элементов. Фотосинтез составляет материальную и энергетическую основу всего живого на планете. Ежегодно в результате фотосинтеза в виде органических вещества связывается около 8·10¹⁰ т углерода, образуется до 10¹¹ т целлюлозы. Благодаря фотосинтезу растения суши производят около 1,8·10¹¹ т сухой биомассы в год; примерно такое же количество биомассы растений образуется ежегодно в Мировом океане. Тропический лес вносит до 29% в общую продукцию фотосинтеза суши, а вклад лесов всех типов составляет 68%. Фотосинтез высших растений и водорослей единственный источник атмосферного O2.

• Еремин Вадим Владимирович, д.ф.-м.н.

Теги

Разделы

Биомиметические наноматериалы

Бионанотехнологии, биофункциональные наноматериалы и наноразмерные биомолекулярные устройства