Gelap dan terang. Fotosintesis dan fasanya (terang dan gelap)

Penjelasan bahan yang banyak seperti fotosintesis paling baik dilakukan dalam dua pelajaran berpasangan - maka integriti persepsi topik tidak hilang. Pelajaran mesti bermula dengan sejarah kajian fotosintesis, struktur kloroplas dan kerja makmal untuk kajian kloroplas daun. Selepas itu, adalah perlu untuk meneruskan kajian fasa cahaya dan gelap fotosintesis. Apabila menerangkan tindak balas yang berlaku dalam fasa ini, adalah perlu untuk membuat skema umum:

Dalam perjalanan penjelasan adalah perlu untuk melukis gambar rajah fasa cahaya fotosintesis.

1. Penyerapan kuantum cahaya oleh molekul klorofil, yang terletak di dalam membran tilakoid grana, membawa kepada kehilangan satu elektron olehnya dan memindahkannya ke keadaan teruja. Elektron dipindahkan sepanjang rantai pengangkutan elektron, yang membawa kepada pengurangan NADP + kepada NADP H.

2. Tempat elektron yang dilepaskan dalam molekul klorofil diduduki oleh elektron molekul air - ini adalah bagaimana air mengalami penguraian (fotolisis) di bawah tindakan cahaya. OH– hidroksil yang terhasil menjadi radikal dan bergabung dalam tindak balas 4 OH – → 2 H 2 O + O 2 , membawa kepada pembebasan oksigen bebas ke atmosfera.

3. Ion hidrogen H+ tidak menembusi membran tilakoid dan terkumpul di dalam, mengecasnya secara positif, yang membawa kepada peningkatan perbezaan potensi elektrik (EPD) pada membran tilakoid.

4. Apabila REB kritikal dicapai, proton meluru keluar melalui saluran proton. Aliran zarah bercas positif ini digunakan untuk menjana tenaga kimia menggunakan kompleks enzim khas. Molekul ATP yang terhasil masuk ke dalam stroma, di mana ia mengambil bahagian dalam tindak balas penetapan karbon.

5. Ion hidrogen yang telah datang ke permukaan membran tilakoid bergabung dengan elektron, membentuk hidrogen atom, yang digunakan untuk mengurangkan pembawa NADP +.

Penaja penerbitan artikel itu adalah kumpulan syarikat "Aris". Pembuatan, penjualan dan penyewaan perancah (frame fasad LRSP, bingkai bertingkat tinggi A-48, dsb.) dan menara (PSRV "Aris", PSRV "Aris compact" dan "Aris-dacha", scaffolds). Pengapit untuk perancah, pagar bangunan, penyokong roda untuk menara. Anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenai syarikat itu, lihat katalog produk dan harga, kenalan di laman web, yang terletak di: http://www.scaffolder.ru/.

Selepas pertimbangan tisu ini, setelah menganalisisnya semula mengikut skema yang disediakan, kami menjemput pelajar untuk mengisi jadual.

Jadual. Tindak balas fasa cahaya dan gelap fotosintesis

Selepas mengisi bahagian pertama jadual, anda boleh meneruskan ke analisis fasa gelap fotosintesis.

Dalam stroma kloroplas, pentosa sentiasa hadir - karbohidrat, iaitu sebatian lima karbon yang terbentuk dalam kitaran Calvin (kitaran penetapan karbon dioksida).

1. Karbon dioksida ditambah kepada pentosa, sebatian enam karbon yang tidak stabil terbentuk, yang terurai kepada dua molekul asid 3-fosfogliserik (PGA).

2. Molekul FGK mengambil satu kumpulan fosfat daripada ATP dan diperkaya dengan tenaga.

3. Setiap FGC menambah satu atom hidrogen daripada dua pembawa, bertukar menjadi triosa. Trioses bergabung untuk membentuk glukosa dan kemudian kanji.

4. Molekul triose, bergabung dalam kombinasi yang berbeza, membentuk pentosa dan sekali lagi dimasukkan ke dalam kitaran.

Jumlah tindak balas fotosintesis:

Skim. Proses fotosintesis

Ujian

1. Fotosintesis dijalankan dalam organel:

a) mitokondria;
b) ribosom;
c) kloroplas;
d) kromoplast.

2. Pigmen klorofil tertumpu dalam:

a) membran kloroplas;
b) stroma;
c) bijirin.

3. Klorofil menyerap cahaya di kawasan spektrum:

a) merah;
b) hijau;
c) ungu;
d) di seluruh wilayah.

4. Oksigen percuma semasa fotosintesis dibebaskan semasa membelah:

a) karbon dioksida;
b) ATP;
c) NADP;
d) air.

5. Oksigen bebas terbentuk dalam:

a) fasa gelap;
b) fasa cahaya.

6. Dalam fasa cahaya fotosintesis ATP:

a) disintesis;
b) berpecah.

7. Dalam kloroplas, karbohidrat utama terbentuk dalam:

a) fasa cahaya;
b) fasa gelap.

8. NADP dalam kloroplas diperlukan:

1) sebagai perangkap untuk elektron;
2) sebagai enzim untuk pembentukan kanji;
3) bagaimana komponen membran kloroplas;
4) sebagai enzim untuk fotolisis air.

9. Fotolisis air ialah:

1) pengumpulan air di bawah pengaruh cahaya;
2) pemisahan air menjadi ion di bawah tindakan cahaya;
3) pembebasan wap air melalui stomata;
4) suntikan air ke dalam daun di bawah tindakan cahaya.

10. Di bawah pengaruh quanta cahaya:

1) klorofil ditukar kepada NADP;
2) elektron meninggalkan molekul klorofil;
3) kloroplas bertambah dalam jumlah;
4) klorofil ditukar kepada ATP.

KESUSASTERAAN

Bogdanova T.P., Solodova E.A. Biologi. Buku panduan untuk pelajar sekolah menengah dan pemohon universiti. - M .: LLC "AST-Press school", 2007.

Setiap makhluk hidup di planet ini memerlukan makanan atau tenaga untuk terus hidup. Sesetengah organisma memakan makhluk lain, manakala yang lain boleh menghasilkan nutrien mereka sendiri. Mereka membuat makanan mereka sendiri, glukosa, dalam proses yang dipanggil fotosintesis.

Fotosintesis dan respirasi saling berkaitan. Hasil fotosintesis ialah glukosa, yang disimpan sebagai tenaga kimia dalam badan. Tenaga kimia yang disimpan ini datang daripada penukaran karbon bukan organik (karbon dioksida) kepada karbon organik. Proses pernafasan membebaskan tenaga kimia yang tersimpan.

Selain produk yang mereka hasilkan, tumbuhan juga memerlukan karbon, hidrogen, dan oksigen untuk terus hidup. Air yang diserap dari tanah membekalkan hidrogen dan oksigen. Semasa fotosintesis, karbon dan air digunakan untuk mensintesis makanan. Tumbuhan juga memerlukan nitrat untuk membuat asid amino (asid amino ialah bahan untuk membuat protein). Di samping itu, mereka memerlukan magnesium untuk menghasilkan klorofil.

nota itu: Benda hidup yang bergantung kepada makanan lain dipanggil. Herbivor seperti lembu, serta tumbuhan pemakan serangga, adalah contoh heterotrof. Benda hidup yang menghasilkan makanan sendiri dipanggil. Tumbuhan hijau dan alga adalah contoh autotrof.

Dalam artikel ini, anda akan mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana fotosintesis berlaku dalam tumbuhan dan keadaan yang diperlukan untuk proses ini.

Definisi fotosintesis

Fotosintesis ialah proses kimia di mana tumbuhan, beberapa dan alga menghasilkan glukosa dan oksigen daripada karbon dioksida dan air, hanya menggunakan cahaya sebagai sumber tenaga.

Proses ini sangat penting untuk kehidupan di Bumi, kerana ia membebaskan oksigen, di mana semua kehidupan bergantung.

Mengapakah tumbuhan memerlukan glukosa (makanan)?

Sama seperti manusia dan hidupan lain, tumbuhan juga memerlukan makanan untuk terus hidup. Nilai glukosa untuk tumbuhan adalah seperti berikut:

• Glukosa yang diperoleh daripada fotosintesis digunakan semasa respirasi untuk membebaskan tenaga yang diperlukan oleh tumbuhan untuk proses penting yang lain.
• Sel tumbuhan juga menukar sebahagian daripada glukosa menjadi kanji, yang digunakan mengikut keperluan. Atas sebab ini, tumbuhan mati digunakan sebagai biojisim kerana ia menyimpan tenaga kimia.
• Glukosa juga diperlukan untuk menghasilkan bahan kimia lain seperti protein, lemak dan gula tumbuhan yang diperlukan untuk pertumbuhan dan proses penting lain.

Fasa-fasa fotosintesis

Proses fotosintesis terbahagi kepada dua fasa: terang dan gelap.

Fasa cahaya fotosintesis

Seperti namanya, fasa cahaya memerlukan cahaya matahari. Dalam tindak balas yang bergantung kepada cahaya, tenaga cahaya matahari diserap oleh klorofil dan ditukar kepada tenaga kimia yang disimpan dalam bentuk molekul pembawa elektron NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) dan molekul tenaga ATP (adenosine triphosphate). Fasa cahaya berlaku dalam membran tilakoid dalam kloroplas.

Fasa gelap fotosintesis atau kitaran Calvin

Dalam fasa gelap atau kitaran Calvin, elektron teruja daripada fasa cahaya memberikan tenaga untuk pembentukan karbohidrat daripada molekul karbon dioksida. Fasa bebas cahaya kadangkala dipanggil kitaran Calvin kerana sifat kitaran proses tersebut.

Walaupun fasa gelap tidak menggunakan cahaya sebagai bahan tindak balas (dan akibatnya boleh berlaku siang atau malam), ia memerlukan produk tindak balas yang bergantung kepada cahaya untuk berfungsi. Molekul bebas cahaya bergantung pada molekul pembawa tenaga ATP dan NADPH untuk mencipta molekul karbohidrat baharu. Selepas pemindahan tenaga kepada molekul, pembawa tenaga kembali ke fasa cahaya untuk mendapatkan elektron yang lebih bertenaga. Di samping itu, beberapa enzim fasa gelap diaktifkan oleh cahaya.

Gambar rajah fasa fotosintesis

nota itu: Ini bermakna fasa gelap tidak akan berterusan jika tumbuhan kehilangan cahaya terlalu lama, kerana mereka menggunakan produk fasa cahaya.

Struktur daun tumbuhan

Kita tidak dapat memahami sepenuhnya fotosintesis tanpa mengetahui lebih lanjut tentang struktur daun. Daun disesuaikan untuk memainkan peranan penting dalam proses fotosintesis.

Struktur luaran daun

• Segi empat

Salah satu ciri tumbuhan yang paling penting ialah luas permukaan daun yang besar. Kebanyakan tumbuhan hijau mempunyai daun yang luas, rata dan terbuka yang mampu menangkap tenaga suria (cahaya matahari) sebanyak yang diperlukan untuk fotosintesis.

• Vena tengah dan tangkai daun

Pelepah dan tangkai daun bercantum dan membentuk pangkal daun. Tangkai daun meletakkan daun sedemikian rupa sehingga ia menerima cahaya sebanyak mungkin.

• bilah daun

Daun ringkas mempunyai satu helai daun, manakala daun majmuk mempunyai beberapa helai. Bilah daun adalah salah satu komponen yang paling penting dalam daun, yang terlibat secara langsung dalam proses fotosintesis.

• urat

Rangkaian urat dalam daun membawa air dari batang ke daun. Glukosa yang dibebaskan juga dihantar ke bahagian lain tumbuhan dari daun melalui urat. Di samping itu, bahagian daun ini menyokong dan menahan plat daun rata untuk menangkap cahaya matahari yang lebih besar. Susunan urat (venation) bergantung kepada jenis tumbuhan.

• pangkal daun

Pangkal daun adalah bahagian paling bawah, yang diartikulasikan dengan batang. Selalunya, di pangkal daun terdapat sepasang stipula.

• tepi daun

Bergantung pada jenis tumbuhan, tepi daun mungkin mempunyai pelbagai bentuk, termasuk: keseluruhan, bergerigi, bergerigi, berlekuk, krenat, dll.

• Hujung daun

Seperti tepi helaian, bahagian atas adalah pelbagai bentuk, termasuk: tajam, bulat, tumpul, memanjang, ditarik balik, dsb.

Struktur dalaman daun

Di bawah ialah gambar rajah dekat struktur dalaman tisu daun:

• kutikula

Kutikula adalah yang utama lapisan pelindung pada permukaan tumbuhan. Sebagai peraturan, ia lebih tebal di bahagian atas helaian. Kutikula ditutup dengan bahan seperti lilin yang melindungi tumbuhan daripada air.

• Epidermis

Epidermis ialah lapisan sel yang merupakan tisu integumen daun. Fungsi utamanya adalah untuk melindungi tisu dalaman daun daripada dehidrasi, kerosakan mekanikal dan jangkitan. Ia juga mengawal proses pertukaran gas dan transpirasi.

• Mesofil

Mesofil adalah tisu utama tumbuhan. Di sinilah proses fotosintesis berlaku. Dalam kebanyakan tumbuhan, mesofil dibahagikan kepada dua lapisan: lapisan atas adalah palisade dan lapisan bawah adalah span.

• Sel pelindung

Sel pengawal ialah sel khusus dalam epidermis daun yang digunakan untuk mengawal pertukaran gas. Mereka membuat persembahan fungsi pelindung untuk stomata. Liang stomata menjadi besar apabila terdapat air akses percuma jika tidak, sel pelindung menjadi lesu.

• Stoma

Fotosintesis bergantung kepada penembusan karbon dioksida (CO2) dari udara melalui stomata ke dalam tisu mesofil. Oksigen (O2), yang diperoleh sebagai hasil sampingan fotosintesis, keluar dari tumbuhan melalui stomata. Apabila stomata terbuka, air hilang melalui penyejatan dan mesti diisi semula melalui aliran transpirasi oleh air yang diambil oleh akar. Tumbuhan terpaksa mengimbangi jumlah CO2 yang diserap dari udara dan kehilangan air melalui liang stomata.

Keadaan yang diperlukan untuk fotosintesis

Berikut adalah syarat-syarat yang diperlukan oleh tumbuhan untuk menjalankan proses fotosintesis:

• Karbon dioksida. Gas asli tidak berwarna dan tidak berbau yang terdapat di udara dan mempunyai sebutan saintifik CO2. Ia terbentuk semasa pembakaran karbon dan sebatian organik, dan juga berlaku semasa pernafasan.
• air. cecair telus Bahan kimia tidak berbau dan tidak berasa (dalam keadaan biasa).
• Cahaya. Walaupun cahaya buatan juga sesuai untuk tumbuh-tumbuhan, cahaya matahari semula jadi cenderung untuk mencipta Keadaan yang lebih baik untuk fotosintesis, kerana ia mengandungi sinaran ultraviolet semulajadi, yang mempunyai pengaruh positif pada tumbuhan.
• Klorofil. Ia adalah pigmen hijau yang terdapat dalam daun tumbuhan.
• Nutrien dan mineral. Bahan kimia dan sebatian organik yang diserap oleh akar tumbuhan daripada tanah.

Apakah yang terbentuk hasil daripada fotosintesis?

• Glukosa;
• Oksigen.

(Tenaga cahaya ditunjukkan dalam kurungan kerana ia bukan bahan)

nota itu: Tumbuhan mengambil CO2 dari udara melalui daunnya, dan air dari tanah melalui akarnya. Tenaga cahaya datang dari Matahari. Oksigen yang terhasil dibebaskan ke udara dari daun. Glukosa yang terhasil boleh ditukar kepada bahan lain, seperti kanji, yang digunakan sebagai simpanan tenaga.

Jika faktor yang menggalakkan fotosintesis tidak hadir atau hadir dalam kuantiti yang tidak mencukupi, ini boleh menjejaskan tumbuhan secara negatif. Sebagai contoh, kurang cahaya mewujudkan keadaan yang menggalakkan untuk serangga yang memakan daun tumbuhan, manakala kekurangan air memperlahankannya.

Di manakah fotosintesis berlaku?

Fotosintesis berlaku di dalam sel tumbuhan, dalam plastid kecil yang dipanggil kloroplas. Kloroplas (kebanyakannya terdapat dalam lapisan mesofil) mengandungi bahan hijau yang dipanggil klorofil. Di bawah adalah bahagian lain sel yang berfungsi dengan kloroplas untuk menjalankan fotosintesis.

Struktur sel tumbuhan

Fungsi bahagian sel tumbuhan

• : menyediakan sokongan struktur dan mekanikal, melindungi sel daripada bakteria, membetulkan dan menentukan bentuk sel, mengawal kadar dan arah pertumbuhan, dan memberi bentuk kepada tumbuhan.
• : menyediakan platform untuk kebanyakan proses kimia yang dikawal oleh enzim.
• : bertindak sebagai penghalang, mengawal pergerakan bahan masuk dan keluar dari sel.
• : seperti yang diterangkan di atas, ia mengandungi klorofil, bahan hijau yang menyerap tenaga cahaya semasa fotosintesis.
• : rongga dalam sitoplasma sel yang menyimpan air.
• : mengandungi tanda genetik (DNA) yang mengawal aktiviti sel.

Klorofil menyerap tenaga cahaya yang diperlukan untuk fotosintesis. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa tidak semua panjang gelombang warna cahaya diserap. Tumbuhan terutamanya menyerap panjang gelombang merah dan biru - mereka tidak menyerap cahaya dalam julat hijau.

Karbon dioksida semasa fotosintesis

Tumbuhan mengambil karbon dioksida dari udara melalui daunnya. Karbon dioksida meresap melalui lubang kecil di bahagian bawah daun - stomata.

Bahagian bawah daun mempunyai sel yang longgar untuk membolehkan karbon dioksida mencapai sel lain dalam daun. Ia juga membolehkan oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis mudah meninggalkan daun.

Karbon dioksida terdapat dalam udara yang kita sedut dalam kepekatan yang sangat rendah dan merupakan faktor yang diperlukan dalam fasa gelap fotosintesis.

Cahaya dalam proses fotosintesis

Lembaran biasanya mempunyai luas permukaan yang besar, jadi ia boleh menyerap banyak cahaya. Permukaan atasnya dilindungi daripada kehilangan air, penyakit dan cuaca oleh lapisan lilin (kutikel). Bahagian atas helaian adalah tempat cahaya jatuh. Lapisan mesofil ini dipanggil palisade. Ia disesuaikan untuk menyerap sejumlah besar cahaya, kerana ia mengandungi banyak kloroplas.

Dalam fasa cahaya, proses fotosintesis meningkat dengan lebih banyak cahaya. Lebih banyak molekul klorofil terion dan lebih banyak ATP dan NADPH dihasilkan jika foton cahaya difokuskan pada daun hijau. Walaupun cahaya sangat penting dalam fasa cahaya, perlu diingatkan bahawa terlalu banyak cahaya boleh merosakkan klorofil dan mengurangkan proses fotosintesis.

Fasa cahaya tidak terlalu bergantung kepada suhu, air atau karbon dioksida, walaupun semuanya diperlukan untuk melengkapkan proses fotosintesis.

Air semasa fotosintesis

Tumbuhan mendapat air yang diperlukan untuk fotosintesis melalui akarnya. Mereka mempunyai bulu akar yang tumbuh di dalam tanah. Akar dicirikan oleh kawasan permukaan yang besar dan dinding nipis, yang membolehkan air dengan mudah melaluinya.

Imej menunjukkan tumbuhan dan selnya dengan air yang mencukupi (kiri) dan kekurangannya (kanan).

nota itu: Sel akar tidak mengandungi kloroplas kerana ia biasanya berada dalam keadaan gelap dan tidak boleh berfotosintesis.

Jika tumbuhan tidak menyerap air yang mencukupi, ia akan layu. Tanpa air, tumbuhan tidak akan dapat berfotosintesis dengan cukup cepat, malah mungkin mati.

Apakah kepentingan air untuk tumbuhan?

• Menyediakan mineral terlarut yang menyokong kesihatan tumbuhan;
• Merupakan medium pengangkutan;
• Menyokong kestabilan dan tegak;
• Menyejukkan dan tepu dengan kelembapan;
• Ia memungkinkan untuk menjalankan pelbagai tindak balas kimia dalam sel tumbuhan.

Kepentingan fotosintesis dalam alam semula jadi

Proses biokimia fotosintesis menggunakan tenaga cahaya matahari untuk menukar air dan karbon dioksida kepada oksigen dan glukosa. Glukosa digunakan sebagai blok bangunan dalam tumbuhan untuk pertumbuhan tisu. Oleh itu, fotosintesis ialah cara pembentukan akar, batang, daun, bunga dan buah. Tanpa proses fotosintesis, tumbuhan tidak boleh tumbuh atau membiak.

• Pengeluar

Kerana keupayaan fotosintesis mereka, tumbuhan dikenali sebagai pengeluar dan membentuk asas kepada hampir setiap rantai makanan atas tanah. (Alga adalah setara dengan tumbuhan). Semua makanan yang kita makan berasal dari organisma yang berfotosintesis. Kita makan tumbuhan ini secara langsung, atau kita makan haiwan seperti lembu atau babi yang memakan makanan tumbuhan.

• Asas rantai makanan

Dalam sistem air, tumbuhan dan alga juga membentuk asas rantai makanan. Alga berfungsi sebagai makanan untuk, yang seterusnya, bertindak sebagai sumber makanan untuk organisma yang lebih besar. tanpa fotosintesis masuk persekitaran akuatik kehidupan akan menjadi mustahil.

• Penyingkiran karbon dioksida

Fotosintesis menukar karbon dioksida kepada oksigen. Semasa fotosintesis, karbon dioksida dari atmosfera memasuki tumbuhan dan kemudian dibebaskan sebagai oksigen. Dalam dunia hari ini di mana paras karbon dioksida meningkat pada kadar yang membimbangkan, sebarang proses yang menghilangkan karbon dioksida dari atmosfera adalah penting bagi alam sekitar.

• Kitaran nutrien

Tumbuhan dan organisma fotosintetik lain memainkan peranan penting dalam kitaran nutrien. Nitrogen di udara terfiksasi dalam tisu tumbuhan dan tersedia untuk membuat protein. Unsur surih yang terdapat di dalam tanah juga boleh dimasukkan ke dalam tisu tumbuhan dan disediakan untuk herbivor lebih jauh ke atas rantai makanan.

• ketagihan fotosintesis

Fotosintesis bergantung kepada keamatan dan kualiti cahaya. Di khatulistiwa, di mana cahaya matahari banyak sepanjang tahun dan air bukan faktor pengehad, tumbuhan mempunyai kadar pertumbuhan yang tinggi dan boleh menjadi agak besar. Sebaliknya, fotosintesis kurang biasa di bahagian lautan yang lebih dalam, kerana cahaya tidak menembusi lapisan ini, dan akibatnya, ekosistem ini lebih tandus.

Jika anda mendapati ralat, sila serlahkan sekeping teks dan klik Ctrl+Enter.

Bagaimana untuk menerangkan proses yang kompleks seperti fotosintesis, secara ringkas dan jelas? Tumbuhan adalah satu-satunya organisma hidup yang boleh menghasilkan makanan mereka sendiri. Bagaimana mereka melakukannya? Untuk pertumbuhan dan menerima semua bahan yang diperlukan daripada persekitaran: karbon dioksida - daripada udara, air dan - daripada tanah. Mereka juga memerlukan tenaga daripada cahaya matahari. Tenaga ini mencetuskan tindak balas kimia tertentu di mana karbon dioksida dan air ditukar kepada glukosa (pemakanan) dan fotosintesis. Secara ringkas dan jelas, intipati proses itu boleh dijelaskan walaupun kepada kanak-kanak usia sekolah.

"Bersama Cahaya"

Perkataan fotosintesis berasal daripada dua perkataan Yunani- "foto" dan "sintesis", gabungan yang dalam terjemahan bermaksud "bersama-sama dengan cahaya". Tenaga suria ditukar kepada tenaga kimia. persamaan kimia fotosintesis:

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

Ini bermakna 6 molekul karbon dioksida dan dua belas molekul air digunakan (bersama cahaya matahari) untuk menghasilkan glukosa, menghasilkan enam molekul oksigen dan enam molekul air. Jika kita mewakili ini dalam bentuk persamaan lisan, kita mendapat yang berikut:

Air + matahari => glukosa + oksigen + air.

Matahari adalah sumber tenaga yang sangat kuat. Orang ramai sentiasa cuba menggunakannya untuk menjana elektrik, menebat rumah, memanaskan air, dan sebagainya. Tumbuhan "mengetahui" cara menggunakan tenaga suria berjuta-juta tahun yang lalu kerana ia adalah perlu untuk kelangsungan hidup mereka. Fotosintesis boleh dijelaskan secara ringkas dan jelas seperti berikut: tumbuhan menggunakan tenaga cahaya matahari dan menukarkannya kepada tenaga kimia, yang hasilnya adalah gula (glukosa), lebihan daripadanya disimpan sebagai kanji dalam daun, akar, batang. dan biji tumbuhan. Tenaga matahari dipindahkan ke tumbuh-tumbuhan, dan juga kepada haiwan yang tumbuhan ini makan. Apabila tumbuhan memerlukan nutrien untuk pertumbuhan dan proses hidup yang lain, rizab ini sangat berguna.

Bagaimanakah tumbuhan menyerap tenaga suria?

Bercakap tentang fotosintesis secara ringkas dan jelas, adalah wajar menyentuh persoalan bagaimana tumbuhan berjaya menyerap tenaga suria. Ini disebabkan oleh struktur khas daun, yang termasuk sel hijau - kloroplas, yang mengandungi bahan khas yang dipanggil klorofil. Ia adalah yang melekat pada daun warna hijau dan bertanggungjawab untuk menyerap tenaga cahaya matahari.

Mengapa kebanyakan daun lebar dan rata?

Fotosintesis berlaku pada daun tumbuhan. Fakta yang mengejutkan ialah tumbuhan disesuaikan dengan baik untuk memerangkap cahaya matahari dan menyerap karbon dioksida. Oleh kerana permukaan yang luas, lebih banyak cahaya akan ditangkap. Atas sebab inilah panel solar, yang kadang-kadang dipasang di atas bumbung rumah, juga lebar dan rata. Lebih besar permukaan, lebih baik penyerapan.

Apa lagi yang penting untuk tumbuhan?

Sama seperti manusia, tumbuhan juga memerlukan nutrien dan nutrien untuk kekal sihat, membesar dan berfungsi dengan baik. Mereka mendapat mineral yang terlarut dalam air dari tanah melalui akarnya. Sekiranya tanah kekurangan nutrien mineral, tumbuhan tidak akan berkembang secara normal. Petani sering menguji tanah untuk memastikan ia mempunyai nutrien yang mencukupi untuk pertumbuhan tanaman. Jika tidak, gunakan baja yang mengandungi mineral penting untuk pemakanan dan pertumbuhan tumbuhan.

Mengapa fotosintesis sangat penting?

Menjelaskan fotosintesis secara ringkas dan jelas untuk kanak-kanak, adalah wajar dikatakan bahawa proses ini adalah salah satu yang paling penting. tindak balas kimia di dunia. Apakah sebab-sebab kenyataan lantang itu? Pertama, fotosintesis memberi makan kepada tumbuhan, yang seterusnya memberi makan kepada semua hidupan lain di planet ini, termasuk haiwan dan manusia. Kedua, hasil fotosintesis, oksigen yang diperlukan untuk pernafasan dibebaskan ke atmosfera. Semua makhluk hidup bernafas dalam oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Nasib baik, tumbuhan melakukan sebaliknya, itulah sebabnya ia sangat penting untuk manusia dan haiwan bernafas.

Proses yang menakjubkan

Tumbuhan, ternyata, juga tahu bagaimana untuk bernafas, tetapi, tidak seperti manusia dan haiwan, mereka menyerap karbon dioksida dari udara, bukan oksigen. Tumbuhan juga minum. Itulah sebabnya anda perlu menyiramnya, jika tidak, mereka akan mati. Dengan bantuan sistem akar, air dan nutrien diangkut ke semua bahagian badan tumbuhan, dan karbon dioksida diserap melalui lubang kecil di daun. Pencetus untuk memulakan tindak balas kimia ialah cahaya matahari. Semua produk metabolik yang terhasil digunakan oleh tumbuhan untuk pemakanan, oksigen dilepaskan ke atmosfera. Ini adalah bagaimana anda boleh menerangkan secara ringkas dan jelas bagaimana proses fotosintesis berlaku.

Fotosintesis: fasa cahaya dan gelap fotosintesis

Proses yang sedang dipertimbangkan terdiri daripada dua bahagian utama. Terdapat dua fasa fotosintesis (penerangan dan jadual - di bawah). Yang pertama dipanggil fasa cahaya. Ia berlaku hanya dengan kehadiran cahaya dalam membran tilakoid dengan penyertaan klorofil, protein pembawa elektron, dan enzim ATP synthetase. Apa lagi yang disembunyikan oleh fotosintesis? Cahaya dan ganti antara satu sama lain apabila siang dan malam datang (kitaran Calvin). Semasa fasa gelap, pengeluaran glukosa yang sama, makanan untuk tumbuhan, berlaku. Proses ini juga dipanggil tindak balas bebas cahaya.

fasa cahaya

fasa gelap

1. Tindak balas yang berlaku dalam kloroplas hanya mungkin dengan kehadiran cahaya. Tindak balas ini menukar tenaga cahaya kepada tenaga kimia. 2. Klorofil dan pigmen lain menyerap tenaga daripada cahaya matahari. Tenaga ini dipindahkan ke fotosistem yang bertanggungjawab untuk fotosintesis. 3. Air digunakan untuk elektron dan ion hidrogen, dan juga mengambil bahagian dalam pengeluaran oksigen 4. Elektron dan ion hidrogen digunakan untuk mencipta ATP (molekul simpanan tenaga), yang diperlukan dalam fasa fotosintesis seterusnya

1. Tindak balas kitaran luar cahaya berlaku dalam stroma kloroplas 2. Karbon dioksida dan tenaga daripada ATP digunakan dalam bentuk glukosa

Kesimpulan

Daripada semua perkara di atas, kesimpulan berikut boleh dibuat:

• Fotosintesis adalah proses yang memungkinkan untuk mendapatkan tenaga daripada matahari.
• Tenaga cahaya matahari ditukarkan kepada tenaga kimia oleh klorofil.
• Klorofil memberi tumbuhan warna hijau.
• Fotosintesis berlaku dalam kloroplas daun tumbuhan.
• Karbon dioksida dan air adalah penting untuk fotosintesis.
• Karbon dioksida memasuki tumbuhan melalui lubang kecil, stomata, dan oksigen keluar melaluinya.
• Air diserap ke dalam tumbuhan melalui akarnya.
• Tanpa fotosintesis, tidak akan ada makanan di dunia.

Fotosintesis – sistem unik proses penciptaan menggunakan klorofil dan tenaga cahaya bahan organik daripada bukan organik dan pembebasan oksigen ke atmosfera, direalisasikan secara besar-besaran di darat dan di dalam air.

Semua proses fasa gelap fotosintesis berlaku tanpa penggunaan langsung cahaya, tetapi bahan bertenaga tinggi (ATP dan NADP.H) memainkan peranan penting di dalamnya, yang terbentuk dengan penyertaan tenaga cahaya semasa fasa cahaya fotosintesis . Semasa fasa gelap, tenaga ikatan makroenergetik ATP ditukar kepada tenaga kimia sebatian organik molekul karbohidrat. Ini bermakna bahawa tenaga cahaya matahari, seolah-olah, dipelihara dalam ikatan kimia antara atom bahan organik, yang sangat penting dalam tenaga biosfera dan khususnya untuk kehidupan seluruh populasi hidup planet kita.

Fotosintesis berlaku dalam kloroplas sel dan merupakan sintesis karbohidrat dalam sel yang mengandungi klorofil, yang berlaku dengan penggunaan tenaga daripada cahaya matahari. Terdapat fasa cahaya dan suhu fotosintesis. Fasa cahaya, apabila dimakan secara langsung oleh quanta cahaya, menyediakan proses sintesis dengan tenaga yang diperlukan dalam bentuk NADH dan ATP. Fasa gelap - tanpa penyertaan cahaya, tetapi melalui pelbagai siri tindak balas kimia (Kitaran Calvin) menyediakan pembentukan karbohidrat, terutamanya glukosa. Kepentingan fotosintesis dalam biosfera adalah sangat besar.

Pada halaman ini, bahan mengenai topik:

• Bagaimana fotosintesis berlaku secara ringkas

• Fotosintesis: kimia, fasa terang dan gelap

• Tonton laporan ringkas tentang penemuan fotosintesis

• Proses fotosintesis secara ringkas

• Ujian untuk fasa terang dan gelap fotosintesis

Soalan tentang item ini:

Fotosintesis- sintesis sebatian organik daripada bukan organik disebabkan oleh tenaga cahaya (hv). Persamaan fotosintesis keseluruhan ialah:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosintesis diteruskan dengan penyertaan pigmen fotosintesis yang mempunyai harta yang unik menukarkan tenaga cahaya matahari kepada tenaga ikatan kimia dalam bentuk ATP. Pigmen fotosintetik adalah bahan seperti protein. Yang paling penting ialah pigmen klorofil. Dalam eukariota, pigmen fotosintetik tertanam dalam membran dalaman plastid; dalam prokariot, ia tertanam dalam invaginasi membran sitoplasma.

Struktur kloroplas sangat serupa dengan mitokondria. Membran dalam tilakoid grana mengandungi pigmen fotosintesis, serta protein rantai pengangkutan elektron dan molekul enzim sintetase ATP.

Proses fotosintesis terdiri daripada dua fasa: terang dan gelap.

fasa cahaya Fotosintesis berlaku hanya dengan kehadiran cahaya dalam membran tilakoid grana. Dalam fasa ini, penyerapan kuanta cahaya oleh klorofil, pembentukan molekul ATP, dan fotolisis air berlaku.

Di bawah tindakan kuantum cahaya (hv), klorofil kehilangan elektron, melalui keadaan teruja:

Chl → Chl + e —

Elektron ini dipindahkan oleh pembawa ke luar, i.e. permukaan membran tilakoid yang menghadap matriks, di mana ia terkumpul.

Pada masa yang sama, fotolisis air berlaku di dalam tilakoid, i.e. penguraiannya di bawah pengaruh cahaya

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

Elektron yang terhasil dipindahkan oleh pembawa ke molekul klorofil dan memulihkannya: molekul klorofil kembali ke keadaan stabil.

Proton hidrogen, yang terbentuk semasa fotolisis air, terkumpul di dalam tilakoid, mewujudkan takungan H +. Akibatnya, permukaan dalaman membran tilakoid dicas secara positif (disebabkan oleh H +), dan permukaan luar dicas negatif (disebabkan oleh e -). Apabila zarah bercas bertentangan terkumpul pada kedua-dua belah membran, beza keupayaan meningkat. Apabila nilai kritikal beza keupayaan dicapai, kekuatan medan elektrik mula menolak proton melalui saluran ATP synthetase. Tenaga yang dikeluarkan dalam kes ini digunakan untuk memfosforilasi molekul ADP:

ADP + F → ATP

Pembentukan ATP semasa fotosintesis di bawah pengaruh tenaga cahaya dipanggil fotofosforilasi.

Ion hidrogen, sekali pada permukaan luar membran tilakoid, bertemu elektron di sana dan membentuk hidrogen atom, yang mengikat molekul pembawa hidrogen NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Oleh itu, semasa fasa cahaya fotosintesis, tiga proses berlaku: pembentukan oksigen akibat penguraian air, sintesis ATP, pembentukan atom hidrogen dalam bentuk NADP H 2 . Oksigen meresap ke atmosfera, ATP dan NADP H 2 terlibat dalam proses fasa gelap.

fasa gelap fotosintesis berlaku dalam matriks kloroplas dalam cahaya dan dalam gelap dan merupakan satu siri transformasi berturut-turut CO 2 yang datang dari udara dalam kitaran Calvin. Tindak balas fasa gelap dijalankan kerana tenaga ATP. Dalam kitaran Calvin, CO 2 terikat dengan hidrogen daripada NADP H 2 untuk membentuk glukosa.

Dalam proses fotosintesis, sebagai tambahan kepada monosakarida (glukosa, dll.), Monomer sebatian organik lain disintesis - asid amino, gliserol dan asid lemak. Oleh itu, terima kasih kepada fotosintesis, tumbuhan menyediakan diri mereka dan semua kehidupan di Bumi dengan bahan organik dan oksigen yang diperlukan.

Ciri-ciri perbandingan fotosintesis dan respirasi eukariota diberikan dalam jadual:

Ciri perbandingan fotosintesis dan respirasi eukariota

tanda	Fotosintesis	nafas
Persamaan tindak balas	6CO 2 + 6H 2 O + Tenaga cahaya → C 6 H 12 O 6 + 6O 2	C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + Tenaga (ATP)
bahan permulaan	karbon dioksida, air
produk tindak balas	bahan organik, oksigen	karbon dioksida, air
Kepentingan dalam kitaran bahan	Sintesis bahan organik daripada bukan organik	Penguraian bahan organik kepada bukan organik
Transformasi tenaga	Penukaran tenaga cahaya kepada tenaga ikatan kimia bahan organik	Penukaran tenaga ikatan kimia bahan organik kepada tenaga ikatan makroergik ATP
Pencapaian	Fasa terang dan gelap (termasuk kitaran Calvin)	Pengoksidaan tidak lengkap (glikolisis) dan pengoksidaan lengkap (termasuk kitaran Krebs)
Tempat proses	Kloroplas	Hyaloplasma (pengoksidaan tidak lengkap) dan mitokondria (pengoksidaan lengkap)