Растения способны образовывать органические вещества из неорганических благодаря процессу фотосинтеза. Для этого процесса им необходимы следующие компоненты:
Свет: Основным источником энергии для фотосинтеза является солнечный свет. Он поглощается хлорофиллом, зеленым пигментом, содержащимся в хлоропластах растительных клеток. Световая энергия используется для возбуждения электронов, что приводит к серии химических реакций, преобразующих энергию в химическую форму.
Вода (H2O): Вода поступает в растение через корни и транспортируется по сосудистой системе к листьям. Она используется в световой фазе фотосинтеза, где происходит фотолиз — расщепление молекул воды с выделением кислорода и водорода. Освободившиеся электроны и протоны участвуют в дальнейших реакциях синтеза.
Углекислый газ (CO2): Углекислый газ поступает в листья через устьица — специальные поры на поверхности листьев. В ходе темновой фазы фотосинтеза, или цикла Кальвина, углекислый газ фиксируется и включается в органические молекулы, такие как глюкоза.
Минеральные вещества: Растения также нуждаются в ряде минеральных веществ, таких как азот, фосфор, калий, магний и другие, которые поступают из почвы. Эти элементы необходимы для синтеза различных органических молекул, ферментов и структурных компонентов клеток.
Фотосинтез можно рассматривать как два взаимосвязанных этапа: световые реакции и темновые реакции. В световых реакциях солнечная энергия преобразуется в химическую энергию в виде АТФ и НАДФН. В темновых реакциях эта энергия используется для фиксации углекислого газа и синтеза углеводов.
Благодаря фотосинтезу растения не только обеспечивают себя питательными веществами, но и играют ключевую роль в поддержании жизни на Земле, производя кислород и являясь основным звеном в пищевых цепочках экосистем.