Фотосинтез
Типы питания
По типу питания живые организмы делятся на автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы. Автотрофы (греч. αὐτός — сам + τροφ — пища) — организмы, которые самостоятельно способны синтезировать органические вещества из неорганических. Гетеротрофы (греч. ἕτερος — иной + τροφή — пища) — организмы, использующие для питания готовые органические вещества.
Наконец, миксотрофы (греч. μῖξις — смешение + τροφή — пища) — организмы, которые могут использовать как гетеротрофный, так и автотрофный способ питания. К примеру, эвглена зеленая на свету начинает фотосинтезировать, а в темноте питается гетеротрофно.
Фотосинтез
Фотосинтез (греч. φῶς — свет и σύνθεσις — синтез) — сложный химический процесс преобразования энергии квантов света в энергию химических связей. В результате фотосинтеза происходит синтез органических веществ из неорганических.
Этот процесс уникален и происходит только в растительных клетках, а также у некоторых бактерий. Фотосинтез осуществляется при участии хлорофилла (греч. χλωρός — зелёный и φύλλον — лист) — зеленого пигмента, окрашивающего органы растений в зеленый цвет. Существуют и другие вспомогательные пигменты, которые вместе с хлорофиллом выполняют светособирающую или светозащитную функции.
Ниже вы увидите сравнение строения хлорофилла и гемоглобина. Обратите внимание, что в центре молекулы хлорофилла находится ион Mg.
В высшей степени гениально значение процесса фотосинтеза подчеркнул русский ученый К.А. Тимирязев: «Все органические вещества, как бы они ни были разнообразны, где бы они ни встречались, в растении ли, в животном или человеке, прошли через лист, произошли от веществ, выработанных листом. Вне листа или, вернее, вне хлорофиллового зерна в природе не существует лаборатории, где бы выделялось органическое вещество. Во всех других органах и организмах оно превращается, преобразуется, только здесь оно образуется вновь из вещества неорганического»
Более подробно мы обсудим значение фотосинтеза в завершение этой статьи. Фотосинтез состоит из двух фаз: светозависимой (световой) и светонезависимой (темновой). Я рекомендую использовать названия светозависимая и светонезависимая, так как они способствуют более глубокому (и правильному!) пониманию фотосинтеза.
Светозависимая фаза (световая)
Эта фаза происходит только на свету на мембранах тилакоидов в хлоропластах. В ней принимают участие различные ферменты, белки-переносчики, молекулы АТФ-синтетазы и зеленый пигмент хлорофилл.
Хлорофилл выполняет две функции: поглощения и передачи энергии. При воздействии кванта света хлорофилл теряет электрон, переходя в возбужденное состояние. С помощью переносчиков электроны скапливаются с наружной поверхности мембраны тилакоидов, тем временем внутри тилакоида происходит фотолиз воды (разложение под действием света):
Гидроксид-ионы отдают лишний электрон, превращаясь в реакционно способные радикалы OH, которые собираются вместе и образуют молекулу воды и свободный кислород (это побочный продукт, который в дальнейшем удаляется в ходе газообмена).
Образовавшиеся при фотолизе воды протоны (H + ) скапливаются с внутренней стороны мембраны тилакоидов, а электроны — с внешней. В результате по обе стороны мембраны накапливаются противоположные заряды.
При достижении критической разницы, часть протонов проталкивается на внешнюю сторону мембраны через канал АТФ-синтетазы. В результате этого выделяется энергия, которая может быть использована для фосфорилирования молекул АДФ:
Протоны, попав на поверхность мембраны тилакоидов, соединяются с электронами и образуют атомарный водород, который используется для восстановления молекулы-переносчика НАДФ (никотинамиддинуклеотидфосфат). Благодаря этому окисленная форма — НАФД + превращается в восстановленную — НАДФ∗H2.
Предлагаю создать квинтэссенцию из полученных нами знаний. Итак, в результате светозависимой фазы фотосинтеза образуются:
- Свободный кислород O2 — в результате фотолиза воды
- АТФ — универсальный источник энергии
- НАДФ∗H2 — форма запасания атомов водорода
Кислород удаляется из клетки как побочный продукт фотосинтеза, он совершенно не нужен растению. АТФ и НАДФ∗H2 в дальнейшем оказываются более полезны: они транспортируются в строму хлоропласта и принимают участие в светонезависимой фазе фотосинтеза.
Светонезависимая (темновая) фаза
Светонезависимая фаза происходит в строме (матриксе) хлоропласта постоянно: и днем, и ночью — вне зависимости от освещения.
При участии АТФ и НАДФ∗H2 происходит восстановление CO2 до глюкозы C6H12O6. В светонезависимой фазе происходит цикл Кальвина, в ходе которого и образуется глюкоза. Для образования одной молекулы глюкозы требуется 6 молекул CO2, 12 НАДФ∗H2 и 18 АТФ.
Таким образом, в результате темновой (светонезависимой) фазы фотосинтеза образуется глюкоза, которая в дальнейшем может быть преобразована в крахмал, служащий для запасания питательных веществ у растений.
Значение фотосинтеза
Значение фотосинтеза невозможно переоценить. Уверенно утверждаю: именно благодаря этому процессу жизнь на Земле приобрела такие чудесные и изумительные формы, какие мы видим вокруг себя: удивительные растения, прекрасные цветы и самые разнообразные животные.
В разделе эволюции мы уже обсуждали, что изначально в составе атмосферы Земли не было кислорода: миллиарды лет назад его начали вырабатывать первые фотосинтезирующие бактерии — сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Постепенно кислород накапливался, и со временем на Земле стало возможно аэробное (кислородное) дыхание. Возник озоновый слой, защищающий все живое на нашей планете от губительного ультрафиолета.
Говоря о роли фотосинтеза, выделим следующие функции, объединяющиеся в так называемую космическую роль растений. Итак, растения за счет фотосинтеза:
- Синтезируют органические вещества, являющиеся пищей для всего живого на планете
- Преобразуют энергию света в энергию химических связей, создают органическую массу
- Растения поддерживают определенный процент содержания O2 в атмосфере, очищают ее от избытка CO2
- Способствуют образованию защитного озонового экрана, поглощающего губительное для жизни ультрафиолетовое излучение
Хемосинтез (греч. chemeia – химия + synthesis — синтез)
Хемосинтез — автотрофный тип питания, который характерен для некоторых микроорганизмов, способных создавать органические вещества из неорганических. Это осуществляется за счет энергии, получаемой при окислении других неорганических соединений (железо- , азото-, серосодержащих веществ).
Хемосинтез был открыт русским микробиологом С.Н. Виноградским в 1888 году. Большинство хемосинтезирующих бактерий относится к аэробам, для жизни им необходим кислород.
При окислении неорганических веществ выделяется энергия, которую организмы запасают в виде энергии химических связей. Так нитрифицирующие бактерии последовательно окисляют аммиак до нитрита, а затем — нитрата. Нитраты могут быть усвоены растениями и служат удобрением.
Помимо нитрифицирующих бактерий, встречаются:
- Серобактерии — окисляют H2S —> S 0 —> (S +4 O3) 2- —> (S +6 O4) 2-
- Железобактерии — окисляют Fe +2 —>Fe +3
- Водородные бактерии — окисляют H2 —> H +1 2O
- Карбоксидобактерии — окисляют CO до CO2
Значение хемосинтеза
Хемосинтезирующие бактерии являются неотъемлемым звеном круговорота в природе таких элементов как: азот, сера, железо.
Нитрифицирующие бактерии обеспечивают переработку (нейтрализацию) ядовитого вещества — аммиака. Они также обогащают почву нитратами, которые очень важны для нормального роста и развития растений.
Усвоение нитратов происходит за счет клубеньковых бактерий на корнях бобовых растений, однако важно помнить, что клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии, в отличие от нитрифицирующих бактерий, питаются гетеротрофно.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Природные источники хлорофилла — зеленые растения
Хлорофилл в зелени растений является одной из загадок, созданных природой. Не случайно великие ученые называли его самым интересным органическим веществом и исходной точкой жизни. Природные источники хлорофилла — зеленые целебные растения трансформируют световую энергию солнца в органические вещества.
Этот процесс (фотосинтез) идет с поглощением углекислого газа и выделением кислорода, без которого невозможна жизнь на земле.
Огромная фабрика растений создает для людей миллиарды тонн органических веществ (крахмал, белок, сахар), в которых сконцентрирована солнечная энергия. Хлорофилл обладает необыкновенными свойствами омоложения человеческого организма, замедляя признаки старения. Читайте, целебные свойства хлорофилла.
В природе существует несколько видов хлорофилла, а вот хлорофилл «a» и хлорофилл «b» присутствуют только в зеленых растениях. Подобно каротиноидам, oни не растворяются в вoде, только в органических растворителях. Немного отличаются по цвету, хлорофилл «а» с сине-зеленым оттенком, хлорофилл «b» имеет желто-зеленую окраску и его содержание в зеленых листьях в три раза меньше, чем хлорофилла «а».
Все растения отличаются по содержанию хлорофилла в листьях, его количество зависит от вида и сорта растения, может изменяться от интенсивности освещения, условий произрастания, питания, возраста растений и листьев.
Ученые отмечают, что в неблагоприятных экологических зонах, например в лесопосадках близ дорог или рядом с заводами, концентрация пигментов хлорофилла в зеленых листьях растений резко падает. Зеленых пигментов содержится гораздо больше в молоденьких листьях, к концу лета, их число становится меньшим. Вот некоторые источники хлорофилла, вполне доступные для употребления:
Брокколи
В перерасчете на сухо вещество содержит в 1 кг — от 8 до 12 г хлорофилла. Считается королевой среди всех видов капусты. Ее сочная зелень содержит целый комплекс целебных витаминов и микроэлементов. Специалисты утверждают, что по количеству сoдержащихся в ней витаминoв А, Е, В, РР, К, U, С она не уступает цитрусовым, особенно по витамину С.
Микроэлементы капусты оказывают поддержку работы сердца и сосудов, пищеварения (особенно кишечника), тормозят образование раковых клеток. Брокколи содержит витамин красоты бета-каротин, полезные аминокислоты, которые способствуют выработке эндорфина — гормона счастья.
По количеству белка ее сравнивают с белком куриного яйца, но не содержащим холестерин, поэтому она так полезна сердечникам.
Клетчатка брокколи мягко очищает кишечник, активирует работу печени по выделению желчи, систематическое употребление капусты и ее сока восстанавливает поврежденные клетки и ткани организма. Хорошо выводит шлаки и яды из организма, считается диетическим продуктом питания.
Зеленые ростки ячменя, пшеницы, овса
Относятся к основным источникам хлорофилла, в перерасчете на сухое вещество содержат чуть меньшее количество хлорофилла: 7 г на один килограмм. Злаки употребляли еще в древности и заслуженно считали их продуктами здоровья и энергии жизни, теперь их называют по модному: суперфуд долголетия.
Они в процессе роста совершенно не накапливают в себе токсические вещества, полностью всасываются кишечника, совершенно не вызывая в нем брожения.
Для поддержания отличного самочувствия и тонуса организма в сутки требуется всего лишь — 30 мл сока злаковых. Для профилактики заболеваний в период эпидемий и повышения иммунитета необходимо — 60 мл сока витграсс для здоровья.
А для лечения хронических заболеваний и очищения организма от ядoв, шлакoв и токсинoв, в день нужно выпивать до 100 мл сока или съедать перемолотой зелени злаков.
Люцерна
Считается одним из самых богатых источников по содержанию хлорофилла. В перерасчете на сухое вещество, в одном килограмме она содержит от 2 до 4 г хлорофилла. В одних странах она считается кормовой травой, в других, как ценнейшее целебное растение.
Человек может употреблять в пищу только молоденькие побеги люцерны и листья, ведь наш организм не приспособлен перерабатывать грубую клетчатку, в сравнении со жвачными животными.
В настоящее время разработаны современные методики, способные выделять жидкий хлорофилл из люцерны в промышленных объемах. Это растение имеет мощную корневую систему до 10 м в длину, которыми всасывает питательные вещества с большой глубины.
Все другие растения имеют поверхностные корни и питание получают с поверхностных истощенных слоев почвы. Поэтому по содержанию целебных веществ люцерна гораздо превосходит другие растения.
Крапива
Особенно молодые побеги содержат в перерасчете на сухое вещество 6-7,5 г хлорофилла на один кг. зелени. В ней сконцентрировано огромное количество ценных веществ для здоровья человека, благодаря которым укрепляется иммунитет, повышается сопротивляемость организма к заболеваниям, нормализуется обмен веществ.
Поэтому ее используют в качестве профилактики и для лечения многих заболеваний: желчнокаменной, почечнокаменной, заболеваний печени и желудка, сердца и легких.
Народная медицина, кроме перечисленных заболеваний, использует крапиву для лечения кожных заболеваний, ран, как слабительное, витаминное, общеукрепляющее средство, а так же для косметических целей: укрепление волос и обогащение кожи и волос витаминами и минералами.
Шпинат
Уникален не только высоким содержанием хлорофилла, но и способностью сохранять все минералы и витамины даже после термической обработки. Содержит в своих листьях большое количество белка и йода, которые необходимы для здоровья. Высокое содержание витаминов позволяет использовать его для лечения авитаминозов и болезней, связанных с нарушением обмена веществ.
Шпинат омолаживает организм, замедляя старение клеток. Снимает воспалительные процессы, регулирует работу нервной системы и щитовидной железы, укрепляет иммунную систему, полезен гипертоникам, регулирует остроту зрения.
Как и другие растения, богатые хлорофиллом является природным дезодорирующим средством, уничтожающим гнилостные запахи организма, сдерживает образование опухолевых клеток.
Петрушка
Является кладовой хлорофилла. Лидирует по содержанию в листьях витамина С, витамина А, фолиевoй кислoты, необходимoй для формирoвания нервнoй трубки плoда при беременности.
Благотворно влияет на работу кишечника,снижая метеоризм, способствует чистке организма от шлакoв и токсинoв, растворяет и выводит соли из суставов. Помогает устранять симптомы заболеваний мочеполовой системы, глазных и сосудистых заболеваний.
Морские водоросли спирулина и хлорелла
Морские источники хлорофилла. Спирулину, как целебную водоросль используют как для профилактики болезней, так и для лечения и оздоровления организма. Она является прекрасным средством повышения уровня гемоглобина в крови, ускоряет процесс выздоровления организма, способствует быстрому заживлению ран.
Оперативно действует на восстановление микрофлоры кишечника, повышая механизмы очищения организма от ненужных веществ. Прием спирулины облегчает состояние при любом заболевании. Ежедневный прием этой водоросли останавливает рост метастазов.
Хлорелла — древнейшая водоросль, с огромной питательной ценностью, поскольку является мощным источником хлорофилла и быстро размножается. Содержит уникальные фитонутриенты, которые обладают редчайшей способностью связывать тяжелые металлы, токсины, радиацию и удалять все это из организма.
Хлорелла имеет щелочной баланс, позволяющий нейтрализовать окислительный стресс в организме, который является причиной всех болезней.
Другие природные источники хлорофилла
Поскольку все зеленые растения и многие знакомые нам овощи содержат хлорофилл, то его ежедневное употребление, особенно в летний период не является сложным.
Природными источниками хлорофилла является любая зелень, растущая на грядке: лук порей, все зеленые листовые салаты, капуста, ревень, укроп, листья свеклы, листья репки, редьки, мангольд, кинза, сельдерей, топинамбур, кукуруза …
Ранней весной, когда еще посаженная зелень не выросла, можно использовать молодые зеленые листочки березы, осины, ивы, дуба, бука, винограда и других деревьев и кустарников, растущих вокруг. Используйте и дикорастущие травы, любые сорняки, только не ядовитые: одуванчик, подорожник, конотоп, мокрец, лебеда …
Перед употреблением, зелень растений, для более максимального усвоения всех содержащихся в них целебных веществ, лучше измельчить в блендере или выжать сок. Как приготовить витграсс (сок ) вы уже знаете, если вы будете растирать зелень в пюре для употребления, то для достижения оздоравливающего эффекта, ее потребуется больше. Если сока необходимо от 30 — 100 мл, то кашицы зеленых растений уже от 100 — 500 мл в день.
Не забывайте, что больше хлорофилла содержится в молодой, сочной зелени, да и усваиваться организмом она будет лучше. При тепловой обработке содержание хлорофилла в растениях резко сокращается, поэтому лучше есть зелень и овощи в сырoм видe, в крайнeм случае, пригoтовленными на пaру.
В зимний период, в качестве природного источника хлорофилла, можно использовать зеленую хвою деревьев, либо выращивать зеленые побеги пшеницы и ячменя на своем подоконнике, как вырастить витграсс.
Еще одной альтернативой являются пищевые добавки с хлорофиллом или жидкий хлорофилл, который готовят из люцерны.
Источник
