Tamsus ir šviesus. Fotosintezė ir jos fazės (šviesioji ir tamsioji)

Tokios didelės medžiagos kaip fotosintezė paaiškinimą geriausia atlikti per dvi porines pamokas - tada neprarandamas temos suvokimo vientisumas. Pamoka turi prasidėti nuo fotosintezės tyrimo istorijos, chloroplastų struktūros ir laboratoriniai darbai lapų chloroplastų tyrimui. Po to būtina pereiti prie šviesiosios ir tamsiosios fotosintezės fazių tyrimo. Aiškinant šiose fazėse vykstančias reakcijas, būtina sudaryti bendrą schemą:

Aiškinimo eigoje būtina piešti fotosintezės šviesos fazės diagrama.

1. Chlorofilo molekulės, esančios granos tilakoidų membranose, sugėrus šviesos kvantą, jis praranda vieną elektroną ir perkelia jį į sužadinimo būseną. Elektronai perkeliami išilgai elektronų transportavimo grandinės, dėl kurios NADP + sumažėja iki NADP H.

2. Išsiskyrusių elektronų vietą chlorofilo molekulėse užima vandens molekulių elektronai – taip vanduo, veikiamas šviesos, skaidosi (fotolizė). Susidarę OH– hidroksilai tampa radikalais ir reakcijoje susijungia 4 OH – → 2 H 2 O + O 2, todėl į atmosferą išsiskiria laisvas deguonis.

3. Vandenilio jonai H+ neprasiskverbia į tilakoidinę membraną ir kaupiasi viduje, teigiamai įkrauna, todėl padidėja elektrinio potencialo skirtumas (EPD) ant tilakoido membranos.

4. Kai pasiekiamas kritinis REB, protonai veržiasi į išorę protonų kanalu. Šis teigiamai įkrautų dalelių srautas naudojamas cheminei energijai generuoti naudojant specialų fermentų kompleksą. Susidariusios ATP molekulės patenka į stromą, kur dalyvauja anglies fiksavimo reakcijose.

5. Vandenilio jonai, patekę į tilakoidinės membranos paviršių, jungiasi su elektronais, sudarydami atominį vandenilį, kuris naudojamas NADP + nešikliui redukuoti.

Straipsnio publikacijos rėmėja – įmonių grupė „Aris“. Pastolių (karkasinis fasadas LRSP, karkasinis daugiaaukštis A-48 ir kt.) ir bokštų (PSRV „Aris“, PSRV „Aris compact“ ir „Aris-dacha“, pastoliai) gamyba, pardavimas ir nuoma. Gnybtai pastoliams, statybinėms tvoroms, ratų atramos bokštams. Daugiau informacijos apie įmonę, prekių katalogą ir kainas, kontaktus galite sužinoti svetainėje, kuri yra adresu: http://www.scaffolder.ru/.

Po svarstymo Ši problema, dar kartą išanalizavę pagal sudarytą schemą, kviečiame mokinius užpildyti lentelę.

Lentelė. Šviesiosios ir tamsiosios fotosintezės fazių reakcijos

Užpildę pirmąją lentelės dalį, galite pereiti prie analizės tamsi fotosintezės fazė.

Chloroplasto stromoje nuolat yra pentozės – angliavandeniai, tai penkių anglies junginiai, susidarantys Kalvino cikle (anglies dioksido fiksacijos ciklas).

1. Į pentozę dedama anglies dioksido, susidaro nestabilus šešių anglies junginys, kuris suyra į dvi 3-fosfoglicero rūgšties (PGA) molekules.

2. FGK molekulės paima vieną fosfato grupę iš ATP ir yra praturtintos energija.

3. Kiekvienas FGC prideda vieną vandenilio atomą iš dviejų nešėjų, virsdamas trioze. Triozės susijungia ir sudaro gliukozę, o paskui krakmolą.

4. Triozės molekulės, susijungusios įvairiais deriniais, sudaro pentozes ir vėl įtraukiamos į ciklą.

Bendra fotosintezės reakcija:

Schema. Fotosintezės procesas

Testas

1. Fotosintezė vyksta organelėse:

a) mitochondrijos;
b) ribosomos;
c) chloroplastai;
d) chromoplastai.

2. Chlorofilo pigmentas yra koncentruotas:

a) chloroplasto membrana;
b) stroma;
c) grūdai.

3. Chlorofilas sugeria šviesą spektro srityje:

a) raudona;
b) žalias;
c) violetinė;
d) visame regione.

4. Skilimo metu fotosintezės metu išsiskiria laisvas deguonis:

a) anglies dioksidas;
b) ATP;
c) NADP;
d) vanduo.

5. Laisvasis deguonis susidaro:

a) tamsi fazė;
b) šviesos fazė.

6. Šviesioje ATP fotosintezės fazėje:

a) susintetinti;
b) skyla.

7. Chloroplaste pirminis angliavandenis susidaro:

a) šviesos fazė;
b) tamsi fazė.

8. NADP chloroplaste reikalingas:

1) kaip elektronų spąstai;
2) kaip fermentas krakmolui susidaryti;
3) kaip komponentas chloroplastų membranos;
4) kaip vandens fotolizės fermentas.

9. Vandens fotolizė yra:

1) vandens kaupimasis veikiant šviesai;
2) vandens disociacija į jonus veikiant šviesai;
3) vandens garų išskyrimas per stomas;
4) vandens įpurškimas į lapus veikiant šviesai.

10. Šviesos kvantų įtakoje:

1) chlorofilas paverčiamas NADP;
2) elektronas palieka chlorofilo molekulę;
3) chloroplasto tūris didėja;
4) chlorofilas paverčiamas ATP.

LITERATŪRA

Bogdanova T.P., Solodova E.A. Biologija. Vadovas aukštųjų mokyklų studentams ir stojantiesiems į universitetus. - M .: LLC „AST-Press school“, 2007 m.

Kiekvienam gyvam planetos daiktui išgyventi reikia maisto ar energijos. Kai kurie organizmai minta kitais tvariniais, o kiti gali pasigaminti savo maistines medžiagas. Jie patys gamina maistą, gliukozę, procese, vadinamame fotosinteze.

Fotosintezė ir kvėpavimas yra tarpusavyje susiję. Fotosintezės rezultatas – gliukozė, kuri organizme kaupiama kaip cheminė energija. Ši sukaupta cheminė energija gaunama neorganinę anglį (anglies dioksidą) paverčiant organine anglimi. Kvėpavimo procesas išskiria sukauptą cheminę energiją.

Be gaminamų produktų, augalams išgyventi taip pat reikia anglies, vandenilio ir deguonies. Iš dirvožemio absorbuojamas vanduo aprūpina vandenilį ir deguonį. Fotosintezės metu anglis ir vanduo naudojami maistui sintetinti. Augalams taip pat reikia nitratų, kad susidarytų aminorūgštys (aminorūgštis yra baltymų gamybos sudedamoji dalis). Be to, jiems reikia magnio, kad susidarytų chlorofilas.

Pastaba: Gyvi daiktai, kurie priklauso nuo kitų maisto produktų, vadinami. Heterotrofų pavyzdžiai yra žolėdžiai gyvūnai, pavyzdžiui, karvės, taip pat vabzdžiais mintantys augalai. Gyvi daiktai, kurie patys gamina maistą, vadinami. Žalieji augalai ir dumbliai yra autotrofų pavyzdžiai.

Šiame straipsnyje sužinosite daugiau apie tai, kaip augaluose vyksta fotosintezė ir kokias sąlygas būtina atlikti šiam procesui.

Fotosintezės apibrėžimas

Fotosintezė yra cheminis procesas, kurio metu augalai, kai kurie dumbliai ir dumbliai gamina gliukozę ir deguonį iš anglies dioksido ir vandens, kaip energijos šaltinį naudodami tik šviesą.

Šis procesas nepaprastai svarbus gyvybei Žemėje, nes jo metu išsiskiria deguonis, nuo kurio priklauso visa gyvybė.

Kodėl augalams reikia gliukozės (maisto)?

Kaip ir žmonėms bei kitiems gyviems daiktams, augalams taip pat reikia maisto, kad išliktų gyvi. Gliukozės vertė augalams yra tokia:

• Gliukozė, gauta fotosintezės metu, naudojama kvėpuojant, kad išskirtų energiją, reikalingą augalui kitiems gyvybiniams procesams.
• Augalų ląstelės dalį gliukozės taip pat paverčia krakmolu, kuris naudojamas pagal poreikį. Dėl šios priežasties negyvi augalai naudojami kaip biomasė, nes kaupia cheminę energiją.
• Gliukozė taip pat reikalinga kitoms cheminėms medžiagoms, tokioms kaip baltymai, riebalai ir augalinis cukrus, reikalingas augimui ir kitiems esminiams procesams gaminti.

Fotosintezės fazės

Fotosintezės procesas skirstomas į dvi fazes: šviesiąją ir tamsiąją.

Šviesioji fotosintezės fazė

Kaip rodo pavadinimas, šviesos fazėms reikia saulės šviesos. Vykstant nuo šviesos priklausančioms reakcijoms, saulės šviesos energiją sugeria chlorofilas ir paverčia sukaupta chemine energija elektronų nešiklio molekulės NADPH (nikotinamido adenino dinukleotido fosfato) ir energijos molekulės ATP (adenozintrifosfato) pavidalu. Chloroplasto tilaoidinėse membranose atsiranda šviesos fazės.

Tamsioji fotosintezės fazė arba Kalvino ciklas

Tamsiojoje fazėje arba Kalvino cikle sužadinti elektronai iš šviesiosios fazės suteikia energijos angliavandenių susidarymui iš anglies dioksido molekulių. Nuo šviesos nepriklausomos fazės kartais vadinamos Kalvino ciklu dėl proceso cikliškumo.

Nors tamsiosiose fazėse šviesa nenaudojama kaip reagentas (ir dėl to gali atsirasti dieną ar naktį), joms veikti reikia nuo šviesos priklausančių reakcijų produktų. Nuo šviesos nepriklausomos molekulės priklauso nuo energijos nešiklio molekulių ATP ir NADPH, kad sukurtų naujas angliavandenių molekules. Po energijos perdavimo molekulėms energijos nešėjai grįžta į šviesos fazes, kad gautų energingesnius elektronus. Be to, šviesa aktyvuoja keletą tamsiosios fazės fermentų.

Fotosintezės fazių diagrama

Pastaba: Tai reiškia, kad tamsiosios fazės nesitęs, jei augalams per ilgai neteks šviesos, nes jie naudoja šviesiosios fazės produktus.

Augalų lapų struktūra

Mes negalime visiškai suprasti fotosintezės, nežinodami daugiau apie lapų struktūrą. Lapas yra pritaikytas atlikti gyvybiškai svarbų vaidmenį fotosintezės procese.

Išorinė lapų struktūra

• Kvadratas

Viena iš svarbiausių augalų savybių yra didelis lapų paviršiaus plotas. Dauguma žalių augalų turi plačius, plokščius ir atvirus lapus, kurie gali sugauti tiek saulės energijos (saulės šviesos), kiek reikia fotosintezei.

• Centrinė vena ir lapkočiai

Vidurinė juostelė ir lapkočiai susijungia ir sudaro lapo pagrindą. Lapkočiai lapą išdėsto taip, kad jis gautų kuo daugiau šviesos.

• lapo mentė

Paprasti lapai turi vieną lapą, o sudėtiniai – kelis. Lapo ašmenys yra vienas iš svarbiausių lapo komponentų, tiesiogiai dalyvaujančių fotosintezės procese.

• venos

Lapų gyslų tinklas perneša vandenį iš stiebų į lapus. Išsiskyrusi gliukozė iš lapų gyslomis siunčiama ir į kitas augalo dalis. Be to, šios lapo dalys palaiko ir laiko plokščią lapo plokštę, kad būtų galima geriau užfiksuoti saulės šviesą. Gyslų išsidėstymas (ventacija) priklauso nuo augalo rūšies.

• lapų pagrindas

Lapo pagrindas yra žemiausia jo dalis, kuri yra sujungta su stiebu. Dažnai lapo apačioje yra stipulių pora.

• lapo kraštas

Priklausomai nuo augalo rūšies, lapų kraštas gali būti įvairių formų, įskaitant: vientisas, dantytas, dantytas, dantytas, smailas ir kt.

• Lapo galiukas

Kaip ir lapo kraštas, taip ir viršus įvairių formų, įskaitant: aštrus, apvalus, bukas, pailgas, įtrauktas ir kt.

Lapų vidinė struktūra

Žemiau yra artima diagrama vidinė struktūra lapų audinys:

• Odelė

Odelė yra pagrindinė apsauginis sluoksnis augalo paviršiuje. Paprastai jis yra storesnis lapo viršuje. Odelė padengta į vašką panašia medžiaga, kuri apsaugo augalą nuo vandens.

• Epidermis

Epidermis yra ląstelių sluoksnis, kuris yra lapo vidinis audinys. Pagrindinė jo funkcija – apsaugoti vidinius lapo audinius nuo išsausėjimo, mechaninių pažeidimų ir infekcijų. Jis taip pat reguliuoja dujų mainų ir transpiracijos procesą.

• Mezofilas

Mezofilas yra pagrindinis augalo audinys. Čia vyksta fotosintezės procesas. Daugumoje augalų mezofilas yra padalintas į du sluoksnius: viršutinis - palisadinis, o apatinis - kempinis.

• Apsauginės ląstelės

Apsaugos ląstelės yra specializuotos lapų epidermio ląstelės, naudojamos dujų mainams kontroliuoti. Jie atlieka apsauginė funkcija už stomatą. Stomatos poros tampa didelės, kai yra vandens nemokama prieiga priešingu atveju apsauginės ląstelės tampa mieguistos.

• Stoma

Fotosintezė priklauso nuo anglies dioksido (CO2) prasiskverbimo iš oro per stomatas į mezofilo audinius. Deguonis (O2), gaunamas kaip šalutinis fotosintezės produktas, iš augalo išeina per stomatą. Kai stomos yra atviros, vanduo prarandamas dėl garavimo ir turi būti papildytas vandeniu, kurį pasisavina šaknys. Augalai yra priversti subalansuoti iš oro sugerto CO2 kiekį ir vandens praradimą per stomato poras.

Fotosintezei reikalingos sąlygos

Toliau pateikiamos sąlygos, kurių augalai turi vykdyti fotosintezės procesui:

• Anglies dioksidas. Bespalvės, bekvapės gamtinės dujos, randamos ore ir turinčios mokslinį CO2 pavadinimą. Jis susidaro degant anglies ir organiniams junginiams, taip pat atsiranda kvėpuojant.
• Vanduo. skaidrus skystis Cheminė medžiaga bekvapis ir beskonis (normaliomis sąlygomis).
• Šviesa. Nors dirbtinė šviesa taip pat tinka augalams, natūrali saulės šviesa linkusi sukurti Geresnės sąlygos fotosintezei, nes jame yra natūralios ultravioletinės spinduliuotės, kuri turi teigiamą įtaką ant augalų.
• Chlorofilas. Tai žalias pigmentas, randamas augalų lapuose.
• Maistinės medžiagos ir mineralai. Chemikalai ir organiniai junginiai, kuriuos augalų šaknys pasisavina iš dirvožemio.

Kas susidaro dėl fotosintezės?

• gliukozė;
• Deguonis.

(Šviesos energija rodoma skliausteliuose, nes tai nėra medžiaga)

Pastaba: Augalai CO2 pasiima iš oro per lapus, o vandenį iš dirvožemio – per šaknis. Šviesos energija ateina iš Saulės. Gautas deguonis iš lapų patenka į orą. Gauta gliukozė gali būti paversta kitomis medžiagomis, pavyzdžiui, krakmolu, kuris naudojamas kaip energijos saugykla.

Jei fotosintezę skatinančių veiksnių nėra arba jų yra nepakankamai, tai gali neigiamai paveikti augalą. Pavyzdžiui, mažiau šviesos sukuria palankias sąlygas vabzdžiams, mintantiems augalo lapus, o vandens trūkumas lėtina.

Kur vyksta fotosintezė?

Fotosintezė vyksta augalų ląstelėse, mažuose plastiduose, vadinamuose chloroplastais. Chloroplastai (daugiausia randami mezofilo sluoksnyje) turi žalios medžiagos, vadinamos chlorofilu. Žemiau pateikiamos kitos ląstelės dalys, kurios veikia su chloroplastu, kad atliktų fotosintezę.

Augalų ląstelės struktūra

Augalų ląstelių dalių funkcijos

• : suteikia struktūrinę ir mechaninę atramą, apsaugo ląsteles nuo bakterijų, fiksuoja ir apibrėžia ląstelės formą, kontroliuoja augimo greitį ir kryptį, suteikia augalams formą.
• : suteikia platformą daugumai cheminių procesų, kuriuos kontroliuoja fermentai.
• : veikia kaip barjeras, kontroliuojantis medžiagų judėjimą į ląstelę ir iš jos.
• : kaip aprašyta aukščiau, juose yra chlorofilo – žalios medžiagos, kuri fotosintezės metu sugeria šviesos energiją.
• : ląstelės citoplazmoje esanti ertmė, kurioje kaupiamas vanduo.
• : yra genetinis ženklas (DNR), kuris kontroliuoja ląstelės veiklą.

Chlorofilas sugeria šviesos energiją, reikalingą fotosintezei. Svarbu pažymėti, kad ne visi šviesos bangos ilgiai yra sugeriami. Augalai daugiausia sugeria raudonos ir mėlynos spalvos bangų ilgius – jie nesugeria šviesos žalios spalvos diapazone.

Anglies dioksidas fotosintezės metu

Augalai anglies dioksidą pasiima iš oro per lapus. Anglies dioksidas prasiskverbia pro nedidelę skylutę lapo apačioje – stomatą.

Apatinėje lapo pusėje yra laisvai išdėstytos ląstelės, kad anglies dioksidas pasiektų kitas lapo ląsteles. Tai taip pat leidžia fotosintezės metu pagamintam deguoniui lengvai palikti lapą.

Anglies dioksido yra ore, kuriuo kvėpuojame, labai mažos koncentracijos ir yra būtinas tamsiosios fotosintezės fazės veiksnys.

Šviesa fotosintezės procese

Paprastai lakštas turi didelį paviršiaus plotą, todėl gali sugerti daug šviesos. Viršutinį jos paviršių nuo vandens praradimo, ligų ir oro sąlygų apsaugo vaškinis sluoksnis (odelė). Viršutinė lapo dalis yra ta vieta, kur krenta šviesa. Šis mezofilo sluoksnis vadinamas palisade. Jis pritaikytas sugerti didelį kiekį šviesos, nes jame yra daug chloroplastų.

Šviesos fazėse fotosintezės procesas sustiprėja esant daugiau šviesos. Daugiau chlorofilo molekulių yra jonizuojama ir daugiau ATP ir NADPH susidaro, jei šviesos fotonai yra sutelkti į žalią lapą. Nors šviesa yra itin svarbi šviesos fazėse, reikia pastebėti, kad per didelis jos kiekis gali pažeisti chlorofilą ir sumažinti fotosintezės procesą.

Šviesos fazės nėra per daug priklausomos nuo temperatūros, vandens ar anglies dioksido, nors visos jos reikalingos fotosintezės procesui užbaigti.

Vanduo fotosintezės metu

Fotosintezei reikalingą vandenį augalai gauna per savo šaknis. Jie turi šaknų plaukelius, kurie auga dirvoje. Šaknims būdingas didelis paviršiaus plotas ir plonos sienelės, pro kurias lengvai prasiskverbia vanduo.

Paveikslėlyje pavaizduoti augalai ir jų ląstelės, turintys pakankamai vandens (kairėje) ir jo trūkumas (dešinėje).

Pastaba:Šaknų ląstelėse chloroplastų nėra, nes jos dažniausiai būna tamsoje ir negali fotosintezuoti.

Jei augalas nesugeria pakankamai vandens, jis nuvys. Be vandens augalas nespės pakankamai greitai fotosintezuoti ir gali net mirti.

Kokia vandens svarba augalams?

• Suteikia ištirpusių mineralų, kurie palaiko augalų sveikatą;
• yra transportavimo priemonė;
• Palaiko stabilumą ir staigumą;
• Vėsina ir prisotina drėgmės;
• Tai leidžia augalų ląstelėse vykdyti įvairias chemines reakcijas.

Fotosintezės svarba gamtoje

Biocheminis fotosintezės procesas naudoja saulės šviesos energiją vandeniui ir anglies dioksidui paversti deguonimi ir gliukoze. Gliukozė naudojama kaip statybinė medžiaga augaluose audinių augimui. Taigi fotosintezė yra šaknų, stiebų, lapų, žiedų ir vaisių formavimosi būdas. Be fotosintezės proceso augalai negali augti ar daugintis.

• Prodiuseriai

Dėl savo fotosintezės gebėjimo augalai žinomi kaip gamintojai ir sudaro beveik visų augalų pagrindą maisto grandinė ant žemės. (Dumbliai yra augalo atitikmuo). Visas maistas, kurį valgome, gaunamas iš organizmų, kurie yra fotosintetiniai. Mes valgome šiuos augalus tiesiogiai arba valgome gyvūnus, pavyzdžiui, karves ar kiaules, kurie valgo augalinį maistą.

• Maisto grandinės pagrindas

Viduje vandens sistemos, augalai ir dumbliai taip pat sudaro mitybos grandinės pagrindą. Dumbliai tarnauja kaip maistas, o tai savo ruožtu yra maisto šaltinis didesniems organizmams. be fotosintezės vandens aplinka gyvenimas būtų neįmanomas.

• Anglies dioksido pašalinimas

Fotosintezė paverčia anglies dioksidą deguonimi. Fotosintezės metu anglies dioksidas iš atmosferos patenka į augalą, o vėliau išsiskiria kaip deguonis. Šiuolaikiniame pasaulyje, kuriame anglies dioksido lygis kyla nerimą keliančiu greičiu, bet koks anglies dioksido pašalinimo iš atmosferos procesas yra svarbus aplinkai.

• Maistinių medžiagų dviratis

Augalai ir kiti fotosintetiniai organizmai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį maistinių medžiagų cikle. Ore esantis azotas fiksuojamas augalų audiniuose ir tampa prieinamas baltymams gaminti. Mikroelementai, esantys dirvožemyje, taip pat gali būti įtraukti į augalų audinius ir padaryti prieinami žolėdžiams, esantiems toliau maisto grandinėje.

• priklausomybė nuo fotosintezės

Fotosintezė priklauso nuo šviesos intensyvumo ir kokybės. Prie pusiaujo, kur saulės spindulių gausu ištisus metus, o vanduo nėra ribojantis veiksnys, augalai greitai auga ir gali tapti gana dideli. Ir atvirkščiai, gilesnėse vandenyno vietose fotosintezė vyksta rečiau, nes šviesa į šiuos sluoksnius neprasiskverbia, todėl ši ekosistema yra nevaisingesnė.

Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.

Kaip trumpai ir aiškiai paaiškinti tokį sudėtingą procesą kaip fotosintezė? Augalai yra vieninteliai gyvi organizmai, galintys patys gaminti maistą. Kaip jie tai padaro? Augimui ir gauti visas reikalingas medžiagas iš aplinką: anglies dioksidas – iš oro, vandens ir – iš dirvožemio. Jiems taip pat reikia saulės šviesos energijos. Ši energija sukelia tam tikras chemines reakcijas, kurių metu anglies dioksidas ir vanduo paverčiami gliukoze (mityba), o vyksta fotosintezė. Trumpai ir aiškiai proceso esmę galima paaiškinti net mokyklinio amžiaus vaikams.

„Kartu su šviesa“

Žodis fotosintezė kilęs iš dviejų Graikiški žodžiai- „nuotrauka“ ir „sintezė“, kurių derinys vertime reiškia „kartu su šviesa“. Saulės energija paverčiama chemine energija. cheminė lygtis fotosintezė:

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

Tai reiškia, kad gliukozei gaminti naudojamos 6 anglies dioksido molekulės ir dvylika vandens molekulių (kartu su saulės šviesa), todėl susidaro šešios deguonies molekulės ir šešios vandens molekulės. Jei tai pavaizduojame žodinės lygties forma, gauname:

Vanduo + saulė => gliukozė + deguonis + vanduo.

Saulė yra labai galingas energijos šaltinis. Žmonės visada stengiasi jį panaudoti gamindami elektrą, apšiltindami namus, šildydami vandenį ir pan. Augalai prieš milijonus metų „suprato“, kaip panaudoti saulės energiją, nes tai buvo būtina jų išlikimui. Fotosintezę galima trumpai ir aiškiai paaiškinti taip: augalai naudoja saulės šviesos energiją ir paverčia ją chemine energija, kurios rezultatas – cukrus (gliukozė), kurio perteklius kaupiamas kaip krakmolas lapuose, šaknyse, stiebuose. ir augalo sėklos. Saulės energija perduodama augalams, taip pat gyvūnams, kuriuos šie augalai valgo. Kai augalui reikia maistinių medžiagų augimui ir kitiems gyvenimo procesams, šios atsargos yra labai naudingos.

Kaip augalai sugeria saulės energiją?

Trumpai ir aiškiai kalbant apie fotosintezę, verta paliesti klausimą, kaip augalai sugeba įsisavinti saulės energiją. Taip yra dėl ypatingos lapų struktūros, į kurią įeina žaliosios ląstelės – chloroplastai, kuriuose yra specialios medžiagos, vadinamos chlorofilu. Būtent jis prisitvirtina prie lapų žalia spalva ir yra atsakingas už saulės šviesos energijos sugėrimą.

Kodėl dauguma lapų yra platūs ir plokšti?

Fotosintezė vyksta augalų lapuose. Stebinantis faktas yra tai, kad augalai yra labai gerai prisitaikę gaudyti saulės šviesą ir sugerti anglies dioksidą. Dėl plataus paviršiaus bus užfiksuota daug daugiau šviesos. Būtent dėl ​​šios priežasties saulės baterijos, kurios kartais įrengiamos ant namų stogų, taip pat yra plačios ir plokščios. Kuo didesnis paviršius, tuo geriau sugeriama.

Kas dar svarbu augalams?

Kaip ir žmonėms, augalams taip pat reikia maistinių medžiagų, kad išliktų sveiki, augtų ir gerai veiktų. Vandenyje ištirpusių mineralų jie gauna iš dirvožemio per savo šaknis. Jei dirvoje trūksta mineralinių maisto medžiagų, augalas normaliai vystysis. Ūkininkai dažnai išbando dirvožemį, kad įsitikintų, jog jame yra pakankamai maistinių medžiagų pasėliams augti. Kitu atveju naudokite trąšas, kuriose yra būtinų augalų mitybai ir augimui mineralų.

Kodėl fotosintezė tokia svarbi?

Trumpai ir aiškiai paaiškinant vaikams fotosintezę, verta pasakyti, kad šis procesas yra vienas svarbiausių cheminės reakcijos pasaulyje. Kokios tokio skambaus pareiškimo priežastys? Pirma, fotosintezė maitina augalus, kurie savo ruožtu maitina visus kitus planetos gyvius, įskaitant gyvūnus ir žmones. Antra, dėl fotosintezės į atmosferą patenka kvėpavimui reikalingas deguonis. Visi gyvi daiktai įkvepia deguonį ir iškvepia anglies dioksidą. Laimei, augalai elgiasi priešingai, todėl žmonėms ir gyvūnams jiems labai svarbu kvėpuoti.

Nuostabus procesas

Augalai, pasirodo, irgi moka kvėpuoti, tačiau, skirtingai nei žmonės ir gyvūnai, iš oro sugeria anglies dvideginį, o ne deguonį. Augalai taip pat geria. Štai kodėl reikia juos laistyti, kitaip jie mirs. Šaknų sistemos pagalba vanduo ir maisto medžiagos pernešamos į visas augalo kūno dalis, o anglies dvideginis absorbuojamas per mažas lapų skylutes. Cheminės reakcijos pradžios veiksnys yra saulės šviesa. Visus susidariusius medžiagų apykaitos produktus augalai naudoja mitybai, į atmosferą išleidžiamas deguonis. Taip galite trumpai ir aiškiai paaiškinti, kaip vyksta fotosintezės procesas.

Fotosintezė: šviesioji ir tamsioji fotosintezės fazės

Nagrinėjamas procesas susideda iš dviejų pagrindinių dalių. Yra dvi fotosintezės fazės (aprašymas ir lentelė – žemiau). Pirmasis vadinamas šviesos faze. Jis atsiranda tik esant šviesai tilaoidinėse membranose, dalyvaujant chlorofilui, elektronų nešiklius ir fermentą ATP sintetazę. Ką dar slepia fotosintezė? Uždekite ir pakeiskite vienas kitą, kai ateina diena ir naktis (Calvin ciklai). Tamsiosios fazės metu gaminasi ta pati gliukozė – maistas augalams. Šis procesas taip pat vadinamas nepriklausoma nuo šviesos reakcija.

šviesos fazė

tamsi fazė

1. Chloroplastuose vykstančios reakcijos galimos tik esant šviesai. Šios reakcijos paverčia šviesos energiją chemine energija. 2. Chlorofilas ir kiti pigmentai sugeria saulės spindulių energiją. Ši energija perduodama fotosistemoms, atsakingoms už fotosintezę. 3. Vanduo naudojamas elektronams ir vandenilio jonams, taip pat dalyvauja deguonies gamyboje 4. Elektronai ir vandenilio jonai naudojami ATP (energijos kaupimo molekulei) sukurti, kuri reikalinga kitoje fotosintezės fazėje.

1. Nešviesos ciklo reakcijos vyksta chloroplastų stromoje 2. Anglies dioksidas ir energija iš ATP naudojami gliukozės pavidalu

Išvada

Iš viso to, kas išdėstyta pirmiau, galima padaryti tokias išvadas:

• Fotosintezė yra procesas, kurio metu galima gauti energijos iš saulės.
• Saulės šviesos energiją chlorofilas paverčia chemine energija.
• Chlorofilas suteikia augalams žalią spalvą.
• Fotosintezė vyksta augalų lapų chloroplastuose.
• Anglies dioksidas ir vanduo yra būtini fotosintezei.
• Anglies dioksidas į augalą patenka per mažytes skylutes, stomatas, o pro jas išeina deguonis.
• Vanduo į augalą įsigeria per jo šaknis.
• Be fotosintezės pasaulyje nebūtų maisto.

Fotosintezė – unikali kūrimo procesų sistema naudojant chlorofilą ir šviesos energiją organinės medžiagos iš neorganinių ir deguonies išsiskyrimo į atmosferą, realizuojamas didžiuliu mastu sausumoje ir vandenyje.

Visi tamsiosios fotosintezės fazės procesai vyksta be tiesioginio šviesos suvartojimo, tačiau juose svarbų vaidmenį atlieka didelės energijos medžiagos (ATP ir NADP.H), kurios susidaro dalyvaujant šviesos energijai šviesiosios fotosintezės fazės metu. . Tamsiosios fazės metu ATP makroenergetinių ryšių energija paverčiama angliavandenių molekulių organinių junginių chemine energija. Tai reiškia, kad saulės šviesos energija tarsi išsaugoma cheminiuose ryšiuose tarp organinių medžiagų atomų, o tai labai svarbu biosferos energijai ir ypač visos mūsų planetos gyvybės gyvenimui.

Fotosintezė vyksta ląstelės chloroplastuose ir yra angliavandenių sintezė chlorofilą turinčiose ląstelėse, kuri vyksta sunaudojant saulės šviesos energiją. Yra šviesos ir laikinosios fotosintezės fazės. Šviesos fazė, kurią tiesiogiai sunaudoja šviesos kvantai, suteikia sintezės procesui reikiamos energijos NADH ir ATP pavidalu. Tamsioji fazė - nedalyvaujant šviesai, bet per daugybę cheminių reakcijų (Kalvino ciklas) užtikrina angliavandenių, daugiausia gliukozės, susidarymą. Fotosintezės svarba biosferoje yra didžiulė.

Šiame puslapyje medžiaga šiomis temomis:

• Trumpai tariant, kaip vyksta fotosintezė

• Fotosintezė: chemija, šviesioji ir tamsioji fazės

• Peržiūrėkite trumpą pranešimą apie fotosintezės atradimą

• Trumpai apie fotosintezės procesą

• Šviesiosios ir tamsiosios fotosintezės fazės testai

Klausimai apie šią prekę:

Fotosintezė- organinių junginių sintezė iš neorganinių dėl šviesos energijos (hv). Bendra fotosintezės lygtis yra tokia:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosintezė vyksta dalyvaujant fotosintetiniams pigmentams, turintiems unikalus turtas saulės šviesos energiją paverčiant cheminės jungties energija ATP pavidalu. Fotosintetiniai pigmentai yra į baltymus panašios medžiagos. Svarbiausias iš jų yra pigmentas chlorofilas. Eukariotuose fotosintezės pigmentai yra įterpti į vidinę plastidų membraną, prokariotuose jie yra įterpti į citoplazminės membranos invaginacijas.

Chloroplasto struktūra labai panaši į mitochondrijų struktūrą. Grana tilakoidų vidinėje membranoje yra fotosintetinių pigmentų, taip pat elektronų transportavimo grandinės baltymų ir ATP sintetazės fermentų molekulių.

Fotosintezės procesas susideda iš dviejų fazių: šviesios ir tamsios.

šviesos fazė Fotosintezė vyksta tik esant šviesai tilakoido grana membranoje. Šioje fazėje chlorofilas sugeria šviesos kvantus, susidaro ATP molekulė ir vyksta vandens fotolizė.

Veikiant šviesos kvantui (hv), chlorofilas praranda elektronus ir pereina į sužadinimo būseną:

Chl → Chl + e —

Šiuos elektronus nešikliai perneša į išorinę, t.y. tilakoidinės membranos paviršius, nukreiptas į matricą, kur jie kaupiasi.

Tuo pačiu metu tilakoidų viduje vyksta vandens fotolizė, t.y. jo skilimas veikiant šviesai

2H 2O → O 2 + 4H + + 4e -

Susidarę elektronai nešikliais perkeliami į chlorofilo molekules ir jas atkuria: chlorofilo molekulės grįžta į stabilią būseną.

Vandenilio protonai, susidarę vandens fotolizės metu, kaupiasi tilakoido viduje, sudarydami H + rezervuarą. Dėl to tilakoidinės membranos vidinis paviršius įkraunamas teigiamai (dėl H +), o išorinis – neigiamai (dėl e -). Kadangi priešingai įkrautos dalelės kaupiasi abiejose membranos pusėse, potencialų skirtumas didėja. Pasiekus kritinę potencialų skirtumo reikšmę, elektrinio lauko stiprumas ima stumti protonus per ATP sintetazės kanalą. Šiuo atveju išsiskirianti energija naudojama ADP molekulėms fosforilinti:

ADP + F → ATP

ATP susidarymas fotosintezės metu, veikiant šviesos energijai, vadinamas fotofosforilinimas.

Vandenilio jonai, patekę į išorinį tilakoidinės membranos paviršių, ten susitinka elektronus ir sudaro atominį vandenilį, kuris jungiasi prie vandenilio nešiklio molekulės NADP (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Taigi šviesos fotosintezės fazės metu vyksta trys procesai: deguonies susidarymas dėl vandens irimo, ATP sintezė, vandenilio atomų susidarymas NADP H 2 pavidalu. Deguonis difunduoja į atmosferą, ATP ir NADP H 2 dalyvauja tamsiosios fazės procesuose.

tamsi fazė fotosintezė vyksta chloroplastų matricoje tiek šviesoje, tiek tamsoje ir yra nuoseklių CO 2 transformacijų, gaunamų iš oro Kalvino cikle, serija. Tamsiosios fazės reakcijos vyksta dėl ATP energijos. Kalvino cikle CO 2 jungiasi su vandeniliu iš NADP H 2 ir susidaro gliukozė.

Fotosintezės procese, be monosacharidų (gliukozės ir kt.), sintetinami ir kitų organinių junginių monomerai – aminorūgštys, glicerolis ir riebalų rūgštys. Taigi fotosintezės dėka augalai aprūpina save ir visą gyvybę Žemėje reikalingomis organinėmis medžiagomis ir deguonimi.

Lyginamosios charakteristikos eukariotų fotosintezė ir kvėpavimas pateiktas lentelėje:

Lyginamosios eukariotų fotosintezės ir kvėpavimo charakteristikos

ženklas	Fotosintezė	Kvėpavimas
Reakcijos lygtis	6CO 2 + 6H 2 O + šviesos energija → C 6 H 12 O 6 + 6O 2	C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + energija (ATP)
pradinės medžiagos	anglies dioksidas, vanduo
reakcijos produktai	organinės medžiagos, deguonis	anglies dioksidas, vanduo
Reikšmė medžiagų cikle	Organinių medžiagų sintezė iš neorganinių	Organinių medžiagų skilimas iki neorganinių
Energijos transformacija	Šviesos energijos pavertimas organinių medžiagų cheminių ryšių energija	Organinių medžiagų cheminių ryšių energijos pavertimas ATP makroerginių ryšių energija
Etapai	Šviesios ir tamsios fazės (įskaitant Kalvino ciklą)	Neužbaigta oksidacija (glikolizė) ir visiška oksidacija (įskaitant Krebso ciklą)
Proceso vieta	Chloroplastas	Hialoplazma (nepilna oksidacija) ir mitochondrijos (visiška oksidacija)