Tamno i svijetlo. Fotosinteza i njezine faze (svijetla i tama)

Objašnjenje tako opsežnog materijala kao što je fotosinteza najbolje je obaviti u dvije uparene lekcije - tada se ne gubi cjelovitost percepcije teme. Lekcija mora započeti poviješću proučavanja fotosinteze, strukture kloroplasta i laboratorijski rad za proučavanje kloroplasta lista. Nakon toga potrebno je prijeći na proučavanje svijetle i tamne faze fotosinteze. Kada se objašnjavaju reakcije koje se javljaju u ovim fazama, potrebno je sastaviti opću shemu:

U tijeku objašnjenja potrebno je crtati dijagram svjetlosne faze fotosinteze.

1. Apsorpcija kvanta svjetlosti od strane molekule klorofila, koja se nalazi u membranama tilakoida grane, dovodi do gubitka jednog elektrona od strane nje i prenosi ga u pobuđeno stanje. Elektroni se prenose duž lanca prijenosa elektrona, što dovodi do redukcije NADP+ u NADP H.

2. Mjesto oslobođenih elektrona u molekulama klorofila zauzimaju elektroni molekula vode - tako dolazi do razgradnje (fotolize) vode pod djelovanjem svjetlosti. Nastali OH– hidroksili postaju radikali i spajaju se u reakciji 4 OH – → 2 H 2 O + O 2 , što dovodi do oslobađanja slobodnog kisika u atmosferu.

3. Vodikovi ioni H+ ne prodiru kroz tilakoidnu membranu i nakupljaju se unutra, pozitivno je naelektrišu, što dovodi do povećanja električne razlike potencijala (EPD) na tilakoidnoj membrani.

4. Kada se dosegne kritični REB, protoni jure prema van kroz protonski kanal. Ovaj tok pozitivno nabijenih čestica koristi se za stvaranje kemijske energije pomoću posebnog kompleksa enzima. Nastale molekule ATP-a prelaze u stromu, gdje sudjeluju u reakcijama fiksacije ugljika.

5. Vodikovi ioni koji su došli na površinu tilakoidne membrane spajaju se s elektronima, tvoreći atomski vodik, koji se koristi za redukciju NADP + nosača.

Pokrovitelj objave članka je grupa tvrtki "Aris". Proizvodnja, prodaja i iznajmljivanje skela (ramna fasada LRSP, okvirna visokogradnja A-48 itd.) i tornjeva (PSRV "Aris", PSRV "Aris compact" i "Aris-dacha", skele). Stege za skele, građevinske ograde, nosači kotača za tornjeve. Možete saznati više o tvrtki, vidjeti katalog proizvoda i cijene, kontakte na web stranici koja se nalazi na: http://www.scaffolder.ru/.

Nakon razmatranja ovo pitanje, nakon što smo je ponovno analizirali prema izrađenoj shemi, pozivamo učenike da popune tablicu.

Stol. Reakcije svijetle i tamne faze fotosinteze

Nakon popunjavanja prvog dijela tablice, možete pristupiti analizi tamna faza fotosinteze.

U stromi kloroplasta stalno su prisutne pentoze – ugljikohidrati, koji su peterougljikovi spojevi koji nastaju u Calvinovom ciklusu (ciklus fiksacije ugljičnog dioksida).

1. Ugljični dioksid se dodaje pentozi, nastaje nestabilni spoj sa šest ugljika, koji se raspada u dvije molekule 3-fosfoglicerinske kiseline (PGA).

2. Molekule FGK preuzimaju jednu fosfatnu skupinu od ATP-a i obogaćuju se energijom.

3. Svaki FGC dodaje jedan atom vodika iz dva nosača, pretvarajući se u triozu. Trioze se spajaju u glukozu, a zatim škrob.

4. Molekule trioze, kombinirajući se u različitim kombinacijama, tvore pentoze i ponovno su uključene u ciklus.

Ukupna reakcija fotosinteze:

Shema. Proces fotosinteze

Test

1. Fotosinteza se odvija u organelama:

a) mitohondrije;
b) ribosomi;
c) kloroplasti;
d) kromoplasti.

2. Pigment klorofil koncentriran je u:

a) membrana kloroplasta;
b) stroma;
c) žitarice.

3. Klorofil apsorbira svjetlost u području spektra:

a) crvena;
b) zelena;
c) ljubičasta;
d) u cijeloj regiji.

4. Slobodni kisik tijekom fotosinteze oslobađa se tijekom cijepanja:

a) ugljikov dioksid;
b) ATP;
c) NADP;
d) voda.

5. Slobodni kisik nastaje u:

a) tamna faza;
b) svjetlosna faza.

6. U svjetlosnoj fazi fotosinteze ATP-a:

a) sintetizirani;
b) rascjepi.

7. U kloroplastu se primarni ugljikohidrat stvara u:

a) svjetlosna faza;
b) tamna faza.

8. NADP u kloroplastu je potreban:

1) kao zamka za elektrone;
2) kao enzim za stvaranje škroba;
3) kako komponenta kloroplastne membrane;
4) kao enzim za fotolizu vode.

9. Fotoliza vode je:

1) nakupljanje vode pod djelovanjem svjetlosti;
2) disocijacija vode na ione pod djelovanjem svjetlosti;
3) oslobađanje vodene pare kroz puči;
4) ubrizgavanje vode u lišće pod djelovanjem svjetla.

10. Pod utjecajem svjetlosnih kvanta:

1) klorofil se pretvara u NADP;
2) elektron napušta molekulu klorofila;
3) kloroplast se povećava u volumenu;
4) klorofil se pretvara u ATP.

KNJIŽEVNOST

Bogdanova T.P., Solodova E.A. Biologija. Priručnik za srednjoškolce i studente. - M .: LLC "AST-Press school", 2007.

Svako živo biće na planeti treba hranu ili energiju za preživljavanje. Neki se organizmi hrane drugim bićima, dok drugi mogu proizvesti vlastite hranjive tvari. Oni sami proizvode hranu, glukozu, u procesu koji se naziva fotosinteza.

Fotosinteza i disanje su međusobno povezani. Rezultat fotosinteze je glukoza, koja se u tijelu skladišti kao kemijska energija. Ova pohranjena kemijska energija dolazi od pretvorbe anorganskog ugljika (ugljičnog dioksida) u organski ugljik. Proces disanja oslobađa pohranjenu kemijsku energiju.

Uz proizvode koje proizvode, biljke također trebaju ugljik, vodik i kisik za preživljavanje. Voda apsorbirana iz tla osigurava vodik i kisik. Tijekom fotosinteze ugljik i voda koriste se za sintezu hrane. Biljke također trebaju nitrate za stvaranje aminokiselina (aminokiselina je sastojak za stvaranje proteina). Osim toga, potreban im je magnezij za proizvodnju klorofila.

Napomena:Živa bića koja ovise o drugoj hrani nazivaju se. Biljojedi kao što su krave, kao i biljke koje se hrane kukcima, primjeri su heterotrofa. Živa bića koja sama proizvode hranu nazivaju se. Zelene biljke i alge su primjeri autotrofa.

U ovom ćete članku saznati više o tome kako se odvija fotosinteza u biljkama i uvjetima potrebnim za taj proces.

Definicija fotosinteze

Fotosinteza je kemijski proces kojim biljke, neke i alge proizvode glukozu i kisik iz ugljičnog dioksida i vode, koristeći samo svjetlost kao izvor energije.

Taj je proces izuzetno važan za život na Zemlji, jer se oslobađa kisik o kojem ovisi sav život.

Zašto je biljkama potrebna glukoza (hrana)?

Baš kao i ljudi i druga živa bića, biljke također trebaju hranu da bi ostale na životu. Vrijednost glukoze za biljke je sljedeća:

• Glukoza dobivena fotosintezom koristi se tijekom disanja za oslobađanje energije potrebne biljci za druge vitalne procese.
• Biljne stanice također pretvaraju dio glukoze u škrob, koji se koristi prema potrebi. Zbog toga se mrtve biljke koriste kao biomasa jer pohranjuju kemijsku energiju.
• Glukoza je također potrebna za proizvodnju drugih kemikalija kao što su proteini, masti i biljni šećeri potrebni za rast i druge bitne procese.

Faze fotosinteze

Proces fotosinteze dijelimo na dvije faze: svijetlu i tamnu.

Svjetlosna faza fotosinteze

Kao što ime sugerira, svjetlosne faze trebaju sunčevu svjetlost. U reakcijama ovisnim o svjetlosti, energiju sunčeve svjetlosti apsorbira klorofil i pretvara u pohranjenu kemijsku energiju u obliku molekule nositelja elektrona NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) i energetske molekule ATP (adenozin trifosfat). Lagane faze se javljaju u tilakoidnim membranama unutar kloroplasta.

Tamna faza fotosinteze ili Calvinov ciklus

U tamnoj fazi ili Calvinovom ciklusu pobuđeni elektroni iz svijetle faze daju energiju za stvaranje ugljikohidrata iz molekula ugljičnog dioksida. Faze neovisne o svjetlu ponekad se nazivaju Calvinovim ciklusom zbog cikličke prirode procesa.

Iako tamne faze ne koriste svjetlost kao reaktant (i kao rezultat toga mogu se pojaviti danju ili noću), one zahtijevaju produkte reakcija ovisnih o svjetlosti da bi funkcionirale. Molekule neovisne o svjetlosti ovise o molekulama nositeljima energije ATP i NADPH za stvaranje novih molekula ugljikohidrata. Nakon prijenosa energije na molekule, nositelji energije vraćaju se u svjetlosne faze kako bi dobili elektrone veće energije. Osim toga, svjetlom se aktivira nekoliko enzima tamne faze.

Dijagram faza fotosinteze

Napomena: To znači da se tamne faze neće nastaviti ako su biljke predugo uskraćene za svjetlo, jer koriste proizvode svijetlih faza.

Građa lišća biljke

Ne možemo u potpunosti razumjeti fotosintezu ako ne znamo više o strukturi lista. List je prilagođen da igra vitalnu ulogu u procesu fotosinteze.

Vanjska struktura lišća

• Kvadrat

Jedna od najvažnijih značajki biljaka je velika površina lišća. Većina zelenih biljaka ima široke, ravne i otvorene listove koji su sposobni uhvatiti onoliko sunčeve energije (sunčeve svjetlosti) koliko je potrebno za fotosintezu.

• Središnja žila i peteljka

Središnja žilica i peteljka spajaju se i čine bazu lista. Peteljka postavlja list na takav način da prima što više svjetla.

• lisna plojka

Jednostavni listovi imaju jednu plojku, dok ih složeni listovi imaju nekoliko. Plojka lista je jedna od najvažnijih komponenti lista, koja je izravno uključena u proces fotosinteze.

• vene

Mreža žilica na lišću prenosi vodu od stabljike do lišća. Oslobođena glukoza također se iz lišća kroz vene šalje u druge dijelove biljke. Osim toga, ovi dijelovi lišća podupiru i drže lisnu ploču ravnom za bolje primanje sunčeve svjetlosti. Raspored žila (venacija) ovisi o vrsti biljke.

• lisna baza

Baza lista je njegov najniži dio, koji je zglobno povezan sa stabljikom. Često se na dnu lista nalazi par stipula.

• rub lista

Ovisno o vrsti biljke, rub lista može imati različite oblike, uključujući: cjelovit, nazubljen, nazubljen, nazubljen, nazubljen itd.

• Vrh lista

Poput ruba lista, vrh je raznih oblika, uključujući: oštre, okrugle, tupe, izdužene, uvučene itd.

Unutarnja struktura lišća

Ispod je bliski dijagram unutarnja struktura lisno tkivo:

• Zanoktica

Kutikula je glavna zaštitni sloj na površini biljke. U pravilu je deblji na vrhu lista. Kutikula je prekrivena tvari poput voska koja štiti biljku od vode.

• Epidermis

Epidermis je sloj stanica koji je pokrovno tkivo lista. Njegova glavna funkcija je zaštita unutarnjeg tkiva lista od dehidracije, mehaničkih oštećenja i infekcija. Također regulira proces izmjene plinova i transpiraciju.

• Mezofil

Mezofil je glavno tkivo biljke. Tu se odvija proces fotosinteze. Kod većine biljaka mezofil je podijeljen u dva sloja: gornji je palisadni, a donji je spužvasti.

• Zaštitne stanice

Zaštitne stanice su specijalizirane stanice u epidermisu lista koje se koriste za kontrolu izmjene plinova. Oni izvode zaštitnu funkciju za puči. Stomatalne pore postaju velike kada u njima ima vode besplatan pristup inače, zaštitne stanice postaju letargične.

• stoma

Fotosinteza ovisi o prodoru ugljičnog dioksida (CO2) iz zraka kroz puči u tkiva mezofila. Kisik (O2), dobiven kao nusprodukt fotosinteze, izlazi iz biljke kroz puči. Kada su puči otvorene, voda se gubi isparavanjem i mora se nadoknaditi protokom transpiracije vodom koju apsorbira korijenje. Biljke su prisiljene uravnotežiti količinu CO2 apsorbiranog iz zraka i gubitak vode kroz stomatalne pore.

Uvjeti potrebni za fotosintezu

Sljedeći uvjeti su potrebni biljkama za odvijanje procesa fotosinteze:

• Ugljični dioksid. Prirodni plin bez boje i mirisa koji se nalazi u zraku i ima znanstvenu oznaku CO2. Nastaje izgaranjem ugljika i organskih spojeva, a javlja se i tijekom disanja.
• Voda. prozirna tekućina Kemijska tvar bez mirisa i okusa (u normalnim uvjetima).
• Svjetlo. Dok je umjetna svjetlost također prikladna za biljke, prirodna sunčeva svjetlost teži stvaranju Bolji uvjeti za fotosintezu, jer sadrži prirodno ultraljubičasto zračenje, koje ima pozitivan utjecaj na biljkama.
• Klorofil. To je zeleni pigment koji se nalazi u lišću biljaka.
• Hranjive tvari i minerali. Kemikalije i organski spojevi koje korijenje biljke apsorbira iz tla.

Što nastaje kao rezultat fotosinteze?

• Glukoza;
• Kisik.

(Svjetlosna energija je prikazana u zagradama jer nije tvar)

Napomena: Biljke unose CO2 iz zraka putem lišća, a vodu iz tla putem korijena. Svjetlosna energija dolazi od Sunca. Rezultirajući kisik ispušta se u zrak iz lišća. Dobivena glukoza može se pretvoriti u druge tvari, poput škroba, koji se koristi kao zaliha energije.

Ako čimbenici koji potiču fotosintezu nedostaju ili su prisutni u nedovoljnim količinama, to može negativno utjecati na biljku. Na primjer, manje svjetla stvara povoljne uvjete za insekte koji jedu lišće biljke, dok nedostatak vode to usporava.

Gdje se odvija fotosinteza?

Fotosinteza se odvija unutar biljnih stanica, u malim plastidima koji se nazivaju kloroplasti. Kloroplasti (uglavnom se nalaze u sloju mezofila) sadrže zelenu tvar zvanu klorofil. Ispod su ostali dijelovi stanice koji surađuju s kloroplastom za provođenje fotosinteze.

Građa biljne stanice

Funkcije dijelova biljne stanice

• : pruža strukturnu i mehaničku potporu, štiti stanice od bakterija, fiksira i definira oblik stanice, kontrolira brzinu i smjer rasta te daje oblik biljkama.
• : pruža platformu za većinu kemijskih procesa koje kontroliraju enzimi.
• : djeluje kao barijera, kontrolirajući kretanje tvari u stanicu i iz nje.
• : kao što je gore opisano, sadrže klorofil, zelenu tvar koja apsorbira svjetlosnu energiju tijekom fotosinteze.
• : šupljina unutar stanične citoplazme koja pohranjuje vodu.
• : sadrži genetsku oznaku (DNK) koja kontrolira aktivnost stanice.

Klorofil apsorbira svjetlosnu energiju potrebnu za fotosintezu. Važno je napomenuti da se ne apsorbiraju sve valne duljine boja svjetlosti. Biljke uglavnom apsorbiraju crvene i plave valne duljine - ne apsorbiraju svjetlost u zelenom rasponu.

Ugljični dioksid tijekom fotosinteze

Biljke unose ugljični dioksid iz zraka preko lišća. Ugljični dioksid prodire kroz malu rupicu na dnu lista – puči.

Donja strana lista ima labavo raspoređene stanice kako bi ugljični dioksid mogao doći do drugih stanica u listu. Također omogućuje kisiku proizvedenom fotosintezom da lako napusti list.

Ugljični dioksid prisutan je u zraku koji udišemo u vrlo niskim koncentracijama i nužan je čimbenik u tamnoj fazi fotosinteze.

Svjetlost u procesu fotosinteze

List obično ima veliku površinu, tako da može apsorbirati puno svjetla. Njegova gornja površina zaštićena je voštanim slojem (kutikulom) od gubitka vode, bolesti i vremenskih prilika. Vrh lista je mjesto gdje svjetlost pada. Ovaj sloj mezofila naziva se palisada. Prilagođen je apsorbiranju velike količine svjetlosti, jer sadrži mnogo kloroplasta.

U svjetlosnim fazama, proces fotosinteze se pojačava s više svjetla. Više molekula klorofila se ionizira i stvara se više ATP-a i NADPH-a ako se svjetlosni fotoni fokusiraju na zeleni list. Iako je svjetlost izuzetno važna u svjetlosnim fazama, treba napomenuti da njena prevelika količina može oštetiti klorofil i smanjiti proces fotosinteze.

Svjetlosne faze ne ovise previše o temperaturi, vodi ili ugljičnom dioksidu, iako su sve potrebne za dovršetak procesa fotosinteze.

Voda tijekom fotosinteze

Biljke vodu potrebnu za fotosintezu dobivaju preko korijena. Imaju korijenske dlake koje rastu u tlu. Korijenje karakterizira velika površina i tanke stijenke, što omogućuje lak prolaz vode kroz njih.

Slika prikazuje biljke i njihove stanice s dovoljno vode (lijevo) i njezin nedostatak (desno).

Napomena: Stanice korijena ne sadrže kloroplaste jer su obično u mraku i ne mogu fotosintetizirati.

Ako biljka ne upije dovoljno vode, uvenut će. Bez vode, biljka neće moći dovoljno brzo fotosintetizirati, pa čak može i uginuti.

Koja je važnost vode za biljke?

• Osigurava otopljene minerale koji podržavaju zdravlje biljaka;
• Je medij za transport;
• Podržava stabilnost i uspravnost;
• Hladi i zasićuje vlagom;
• Omogućuje provođenje raznih kemijskih reakcija u biljnim stanicama.

Važnost fotosinteze u prirodi

Biokemijski proces fotosinteze koristi energiju sunčeve svjetlosti za pretvaranje vode i ugljičnog dioksida u kisik i glukozu. Glukoza se koristi kao građevni blok u biljkama za rast tkiva. Dakle, fotosinteza je način na koji nastaju korijenje, stabljike, lišće, cvijeće i plodovi. Bez procesa fotosinteze, biljke ne mogu rasti niti se razmnožavati.

• Proizvođači

Zbog svoje fotosintetske sposobnosti, biljke su poznate kao proizvođači i temelj su gotovo svakog hranidbeni lanac na tlu. (Alge su ekvivalent biljke). Sva hrana koju jedemo dolazi od organizama koji su fotosintetski. Ove biljke jedemo izravno ili jedemo životinje poput krava ili svinja koje jedu biljnu hranu.

• Osnova hranidbenog lanca

Iznutra vodni sustavi, biljke i alge također čine osnovu hranidbenog lanca. Alge služe kao hrana za, koje, pak, djeluju kao izvor hrane za veće organizme. bez fotosinteze u vodeni okolišživot bi bio nemoguć.

• Uklanjanje ugljičnog dioksida

Fotosintezom se ugljikov dioksid pretvara u kisik. Tijekom fotosinteze, ugljični dioksid iz atmosfere ulazi u biljku i zatim se oslobađa kao kisik. U današnjem svijetu gdje razine ugljičnog dioksida rastu alarmantnom brzinom, svaki proces koji uklanja ugljični dioksid iz atmosfere važan je za okoliš.

• Kruženje hranjivih tvari

Biljke i drugi fotosintetski organizmi igraju vitalnu ulogu u kruženju hranjivih tvari. Dušik u zraku se fiksira u biljnim tkivima i postaje dostupan za stvaranje proteina. Elementi u tragovima koji se nalaze u tlu također se mogu ugraditi u biljno tkivo i učiniti dostupnim biljojedima dalje u prehrambenom lancu.

• ovisnost o fotosintezi

Fotosinteza ovisi o intenzitetu i kvaliteti svjetlosti. Na ekvatoru, gdje sunčeve svjetlosti ima u izobilju tijekom cijele godine i gdje voda nije ograničavajući faktor, biljke imaju visoke stope rasta i mogu postati prilično velike. Nasuprot tome, fotosinteza je rjeđa u dubljim dijelovima oceana, jer svjetlost ne prodire u te slojeve, pa je zbog toga ovaj ekosustav neplodniji.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Kako kratko i jasno objasniti tako složen proces kao što je fotosinteza? Biljke su jedini živi organizmi koji mogu sami proizvoditi hranu. Kako to oni rade? Za rast i dobivanje svih potrebnih tvari iz okoliš: ugljikov dioksid - iz zraka, vode i - iz tla. Također im je potrebna energija sunčeve svjetlosti. Ta energija pokreće određene kemijske reakcije tijekom kojih se ugljični dioksid i voda pretvaraju u glukozu (prehrana) i fotosinteza. Kratko i jasno, bit procesa može se objasniti čak i djeci školske dobi.

"Zajedno sa svjetlom"

Riječ fotosinteza dolazi od dvije riječi grčke riječi- "fotografija" i "sinteza", čija kombinacija u prijevodu znači "zajedno sa svjetlom". Sunčeva energija se pretvara u kemijsku energiju. kemijska jednadžba fotosinteza:

6CO 2 + 12H 2 O + svjetlo \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

To znači da se 6 molekula ugljičnog dioksida i dvanaest molekula vode koriste (zajedno sa sunčevom svjetlošću) za proizvodnju glukoze, što rezultira šest molekula kisika i šest molekula vode. Ako to predstavimo u obliku verbalne jednadžbe, dobivamo sljedeće:

Voda + sunce => glukoza + kisik + voda.

Sunce je vrlo moćan izvor energije. Ljudi ga uvijek pokušavaju koristiti za proizvodnju električne energije, izolaciju kuća, grijanje vode i tako dalje. Biljke su prije milijune godina "dosjetile" kako koristiti sunčevu energiju jer im je to bilo neophodno za preživljavanje. Fotosintezu možemo ukratko i jasno objasniti na sljedeći način: biljke koriste svjetlosnu energiju sunca i pretvaraju je u kemijsku energiju, rezultat čega je šećer (glukoza) čiji se višak skladišti kao škrob u lišću, korijenju, stabljici. i sjemenke biljke. Energija sunca prenosi se na biljke, kao i na životinje kojima se te biljke hrane. Kada su biljci potrebne hranjive tvari za rast i druge životne procese, te su rezerve vrlo korisne.

Kako biljke apsorbiraju sunčevu energiju?

Govoreći o fotosintezi kratko i jasno, vrijedi se dotaknuti pitanja kako biljke uspijevaju apsorbirati sunčevu energiju. To je zbog posebne strukture lišća, koja uključuje zelene stanice - kloroplaste, koji sadrže posebnu tvar zvanu klorofil. To je ono što se pričvršćuje na lišće zelene boje a odgovoran je za apsorpciju energije sunčeve svjetlosti.

Zašto je većina listova široka i ravna?

Fotosinteza se odvija u lišću biljaka. Iznenađujuća činjenica je da su biljke vrlo dobro prilagođene za hvatanje sunčeve svjetlosti i apsorbiranje ugljičnog dioksida. Zbog široke površine uhvatit će se puno više svjetla. Zbog toga su solarni paneli, koji se ponekad postavljaju na krovove kuća, također široki i ravni. Što je veća površina, to je bolja apsorpcija.

Što je još važno za biljke?

Baš kao i ljudi, biljke također trebaju hranjive tvari i hranjive tvari kako bi ostale zdrave, rasle i dobro funkcionirale. Minerale otopljene u vodi dobivaju iz tla preko korijena. Ako tlu nedostaje mineralnih hranjiva, biljka se neće normalno razvijati. Poljoprivrednici često testiraju tlo kako bi bili sigurni da ima dovoljno hranjivih tvari za rast usjeva. Inače pribjegnite uporabi gnojiva koja sadrže bitne minerale za ishranu i rast biljaka.

Zašto je fotosinteza tako važna?

Objašnjavajući djeci fotosintezu kratko i jasno, vrijedi reći da je ovaj proces jedan od najvažnijih kemijske reakcije u svijetu. Koji su razlozi za tako glasnu izjavu? Prvo, fotosinteza hrani biljke, koje zauzvrat hrane sva druga živa bića na planetu, uključujući životinje i ljude. Drugo, kao rezultat fotosinteze, kisik potreban za disanje oslobađa se u atmosferu. Sva živa bića udišu kisik i izdišu ugljični dioksid. Srećom, biljke rade suprotno, zbog čega su vrlo važne za disanje ljudi i životinja.

Nevjerojatan proces

Biljke, pokazalo se, također znaju disati, ali, za razliku od ljudi i životinja, apsorbiraju ugljični dioksid iz zraka, a ne kisik. Piju i biljke. Zato ih treba zalijevati, inače će uginuti. Uz pomoć korijenskog sustava voda i hranjive tvari transportiraju se do svih dijelova biljnog tijela, a ugljični dioksid se apsorbira kroz male rupice na lišću. Okidač za pokretanje kemijske reakcije je sunčeva svjetlost. Sve nastale metaboličke proizvode biljke koriste za prehranu, kisik se oslobađa u atmosferu. Tako možete kratko i jasno objasniti kako se odvija proces fotosinteze.

Fotosinteza: svijetla i tamna faza fotosinteze

Proces koji se razmatra sastoji se od dva glavna dijela. Postoje dvije faze fotosinteze (opis i tablica - ispod). Prva se naziva svjetlosna faza. Nastaje samo u prisutnosti svjetla u tilakoidnim membranama uz sudjelovanje klorofila, proteina nositelja elektrona i enzima ATP sintetaze. Što još skriva fotosinteza? Svjetle i zamjenjuju jedno drugo kako dolaze dan i noć (Calvinovi ciklusi). Tijekom tamne faze dolazi do proizvodnje iste glukoze, hrane za biljke. Taj se proces naziva i reakcija neovisna o svjetlosti.

svjetlosna faza

tamna faza

1. Reakcije koje se odvijaju u kloroplastima moguće su samo uz prisutnost svjetla. Ove reakcije pretvaraju svjetlosnu energiju u kemijsku. 2. Klorofil i drugi pigmenti apsorbiraju energiju sunčeve svjetlosti. Ta se energija prenosi u fotosustave odgovorne za fotosintezu. 3. Voda se koristi za elektrone i ione vodika, a također sudjeluje u proizvodnji kisika 4. Elektroni i ioni vodika koriste se za stvaranje ATP-a (molekule za pohranu energije), koji je potreban u sljedećoj fazi fotosinteze

1. Reakcije ciklusa isključenja svjetlosti odvijaju se u stromi kloroplasta 2. Ugljični dioksid i energija iz ATP-a koriste se u obliku glukoze

Zaključak

Iz svega navedenog mogu se izvući sljedeći zaključci:

• Fotosinteza je proces koji omogućuje dobivanje energije od sunca.
• Svjetlosnu energiju sunca klorofil pretvara u kemijsku.
• Klorofil daje biljkama zelenu boju.
• Fotosinteza se odvija u kloroplastima lišća biljaka.
• Ugljični dioksid i voda neophodni su za fotosintezu.
• Ugljični dioksid ulazi u biljku kroz sitne rupice, puči, a kroz njih izlazi kisik.
• Voda se apsorbira u biljku kroz njezino korijenje.
• Bez fotosinteze ne bi bilo hrane na svijetu.

Fotosinteza – jedinstveni sustav procesa stvaranja pomoću klorofila i svjetlosne energije organska tvar iz anorganskih i oslobađanje kisika u atmosferu, ostvareno u ogromnim razmjerima na kopnu i u vodi.

Svi procesi tamne faze fotosinteze odvijaju se bez izravne potrošnje svjetlosti, ali važnu ulogu u njima imaju visokoenergetske tvari (ATP i NADP.H) koje nastaju uz sudjelovanje svjetlosne energije tijekom svjetlosne faze fotosinteze . Tijekom tamne faze energija ATP makroenergetskih veza pretvara se u kemijsku energiju organskih spojeva molekula ugljikohidrata. To znači da se energija sunčeve svjetlosti takoreći čuva u kemijskim vezama između atoma organskih tvari, što je od velike važnosti za energiju biosfere, a posebno za život cjelokupnog živog stanovništva našeg planeta.

Fotosinteza se događa u kloroplastima stanice i sinteza je ugljikohidrata u stanicama koje nose klorofil, a koja se događa uz potrošnju energije sunčeve svjetlosti. Postoje svjetlosne i privremene faze fotosinteze. Svjetlosna faza, kada je izravno konzumira svjetlosni kvanti, daje procesu sinteze potrebnu energiju u obliku NADH i ATP. Tamna faza - bez sudjelovanja svjetlosti, ali kroz brojne nizove kemijskih reakcija (Calvinov ciklus) osigurava stvaranje ugljikohidrata, uglavnom glukoze. Važnost fotosinteze u biosferi je ogromna.

Na ovoj stranici materijal o temama:

• Ukratko kako se odvija fotosinteza

• Fotosinteza: kemija, svijetla i tamna faza

• Pogledajte kratku reportažu o otkriću fotosinteze

• Kratkotrajni proces fotosinteze

• Testovi za svijetlu i tamnu fazu fotosinteze

Pitanja o ovoj stavci:

Fotosinteza- sinteza organskih spojeva iz anorganskih zahvaljujući svjetlosnoj energiji (hv). Ukupna jednadžba fotosinteze je:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosinteza se odvija uz sudjelovanje fotosintetskih pigmenata koji imaju jedinstveno svojstvo pretvarajući energiju sunčeve svjetlosti u energiju kemijske veze u obliku ATP-a. Fotosintetski pigmenti su tvari slične proteinima. Najvažniji od njih je pigment klorofil. U eukariota su fotosintetski pigmenti ugrađeni u unutarnju membranu plastida; u prokariota su ugrađeni u invaginacije citoplazmatske membrane.

Struktura kloroplasta vrlo je slična strukturi mitohondrija. Unutarnja membrana grana tilakoida sadrži fotosintetske pigmente, kao i proteine ​​transportnog lanca elektrona i molekule enzima ATP sintetaze.

Proces fotosinteze sastoji se od dvije faze: svijetle i tamne.

svjetlosna faza Fotosinteza se odvija samo uz prisutnost svjetla u tilakoidnoj grana membrani. U ovoj fazi dolazi do apsorpcije kvanta svjetlosti od strane klorofila, stvaranja molekule ATP-a i fotolize vode.

Pod djelovanjem svjetlosnog kvanta (hv), klorofil gubi elektrone, prelazeći u pobuđeno stanje:

Chl → Chl + e —

Ti se elektroni prenose nositeljima na vanjski, t.j. površina tilakoidne membrane okrenuta prema matriksu, gdje se nakupljaju.

U isto vrijeme unutar tilakoida dolazi do fotolize vode, tj. njegovu razgradnju pod utjecajem svjetlosti

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

Nastale elektrone prijenosnici prenose na molekule klorofila i obnavljaju ih: molekule klorofila vraćaju se u stabilno stanje.

Vodikovi protoni, nastali tijekom fotolize vode, akumuliraju se unutar tilakoida, stvarajući H + -rezervoar. Kao rezultat toga, unutarnja površina tilakoidne membrane je nabijena pozitivno (zbog H +), a vanjska površina je negativno nabijena (zbog e -). Kako se suprotno nabijene čestice nakupljaju na obje strane membrane, razlika potencijala se povećava. Kad se dosegne kritična vrijednost razlike potencijala, jakost električnog polja počinje potiskivati ​​protone kroz kanal ATP sintetaze. Energija oslobođena u ovom slučaju koristi se za fosforilaciju ADP molekula:

ADP + F → ATP

Stvaranje ATP-a tijekom fotosinteze pod utjecajem svjetlosne energije naziva se fotofosforilacija.

Vodikovi ioni, kada se nađu na vanjskoj površini tilakoidne membrane, tamo se susreću s elektronima i tvore atomski vodik, koji se veže na molekulu nosača vodika NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Tako se tijekom svjetlosne faze fotosinteze događaju tri procesa: stvaranje kisika uslijed razgradnje vode, sinteza ATP-a, stvaranje atoma vodika u obliku NADP H 2 . Kisik difundira u atmosferu, ATP i NADP H 2 uključeni su u procese tamne faze.

tamna faza fotosinteza se odvija u matrici kloroplasta i na svjetlu iu mraku i niz je uzastopnih transformacija CO 2 koji dolazi iz zraka u Calvinovom ciklusu. Reakcije tamne faze odvijaju se zahvaljujući energiji ATP-a. U Calvinovom ciklusu, CO 2 se veže s vodikom iz NADP H 2 u glukozu.

U procesu fotosinteze sintetiziraju se osim monosaharida (glukoza i dr.) i monomeri drugih organskih spojeva – aminokiselina, glicerola i masnih kiselina. Dakle, zahvaljujući fotosintezi, biljke opskrbljuju sebe i sav život na Zemlji potrebnim organskim tvarima i kisikom.

Usporedne karakteristike fotosinteze i disanja eukariota prikazano je u tablici:

Usporedne karakteristike fotosinteze i disanja eukariota

znak	Fotosinteza	Dah
Jednadžba reakcije	6CO 2 + 6H 2 O + Svjetlosna energija → C 6 H 12 O 6 + 6O 2	C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + energija (ATP)
početni materijali	ugljikov dioksid, voda
produkti reakcije	organske tvari, kisik	ugljikov dioksid, voda
Značaj u kruženju tvari	Sinteza organskih tvari iz anorganskih	Razgradnja organskih tvari na anorganske
Transformacija energije	Pretvorba svjetlosne energije u energiju kemijskih veza organskih tvari	Pretvorba energije kemijskih veza organskih tvari u energiju makroergičkih veza ATP-a
Prekretnice	Svijetla i tamna faza (uključujući Calvinov ciklus)	Nepotpuna oksidacija (glikoliza) i potpuna oksidacija (uključujući Krebsov ciklus)
Mjesto procesa	kloroplast	Hijaloplazma (nepotpuna oksidacija) i mitohondriji (potpuna oksidacija)