Lekka faza fotosyntezy. Proces fotosyntezy: zwięzły i zrozumiały dla dzieci. Fotosynteza: faza jasna i ciemna O której porze dnia występuje faza ciemna

Podstawowe pojęcia i kluczowe terminy: fotosynteza. Chlorofil. faza światła. ciemna faza.

Pamiętać! Co to jest wymiana plastiku?

Myśleć!

Zielony kolor dość często wspominany w wierszach poetów. Tak więc Bogdan-Igor Anto-nich ma wersety: „… poezja kipiąca i mądra, jak zielenie”, „… zamieć zieleni, ogień zieleni”,

„…rzeki roślinne wznoszą zieloną powódź”. Zieleń to kolor odnowy, symbol młodości, spokoju, kolor natury.

Dlaczego rośliny są zielone?

Jakie są warunki fotosyntezy?

Fotosynteza (z greckiego foto - światło, synteza - połączenie) to niezwykle złożony zespół procesów wymiany tworzyw sztucznych. Naukowcy wyróżniają trzy rodzaje fotosyntezy: tlenową (z uwalnianiem tlenu cząsteczkowego u roślin i sinic), beztlenową (z udziałem bakteriochlorofilu w warunkach beztlenowych bez uwalniania tlenu u fotobakterii) i bezchlorofilową (z udziałem bakteriorodopsyny u archeonów) . Na głębokości 2,4 km znaleziono zielone bakterie siarkowe GSB1, które zamiast światła słonecznego wykorzystują słabe promienie czarnych palaczy. Ale, jak napisał K. Swenson w monografii o komórkach: „Podstawowym źródłem energii dla dzikich zwierząt jest energia światła widzialnego”.

Najbardziej powszechna w żywej przyrodzie jest fotosynteza tlenu, która wymaga energii świetlnej, dwutlenku węgla, wody, enzymów i chlorofilu. Światło do fotosyntezy jest pochłaniane przez chlorofil, woda jest dostarczana do komórek przez pory ściany komórkowej, dwutlenek węgla dostaje się do komórek na drodze dyfuzji.

Głównymi barwnikami fotosyntetycznymi są chlorofile. Chlorofile (z greckiego chloros - zielony i phylon - liść) to zielone pigmenty roślin, z udziałem których zachodzi fotosynteza. Zielony kolor chlorofilu jest urządzeniem do pochłaniania promieni niebieskich i częściowo czerwonych. A zielone promienie odbijają się od ciała roślin, padają na siatkówkę ludzkiego oka, podrażniają czopki i powodują kolorowe wrażenia wizualne. Dlatego rośliny są zielone!

Oprócz chlorofilu rośliny mają pomocnicze karotenoidy, cyjanobakterie i czerwone algi mają fikobiliny. Zielony

a fioletowe bakterie zawierają bakteriochlorofile, które pochłaniają promienie niebieskie, fioletowe, a nawet podczerwone.

Fotosynteza zachodzi w roślinach wyższych, algach, sinicach, niektórych archeonach, czyli organizmach określanych mianem fotoautotrofów. Fotosynteza u roślin odbywa się w chloroplastach, u sinic i fotobakterii - na wewnętrznych wgłębieniach błon z fotopigmentami.

Tak więc FOTOSYNTEZA to proces powstawania związków organicznych ze związków nieorganicznych przy użyciu energii świetlnej i przy udziale barwników fotosyntetycznych.

Jakie są cechy jasnej i ciemnej fazy fotosyntezy?

W procesie fotosyntezy wyróżnia się dwa etapy - fazę jasną i ciemną (ryc. 49).

Faza świetlna fotosyntezy zachodzi w granach chloroplastów przy udziale światła. Etap ten rozpoczyna się od momentu absorpcji kwantów światła przez cząsteczkę chlorofilu. W tym przypadku elektrony atomu magnezu w cząsteczce chlorofilu przechodzą na wyższy poziom energetyczny, gromadząc energię potencjalną. Znaczna część wzbudzonych elektronów przenosi go do innych związków chemicznych w celu powstania ATP i redukcji NADP (fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego). Ten związek o tak długiej nazwie jest uniwersalnym biologicznym nośnikiem wodoru w komórce. Pod wpływem światła zachodzi proces rozkładu wody – fotoliza. Powoduje to wytwarzanie elektronów (e”), protonów (H +) i jako produkt uboczny tlenu cząsteczkowego. Protony wodoru H+, przyłączając elektrony o wysokim poziomie energii, zamieniają się w wodór atomowy, który służy do redukcji NADP+ do NADP. N. Tak więc głównymi procesami fazy lekkiej są: 1) fotoliza wody (rozszczepianie wody pod działaniem światła z tworzeniem tlenu); 2) redukcja NADP (dodanie atomu wodoru do NADP); 3) fotofosforylacja (tworzenie ATP z ADP).

Tak więc faza świetlna to zestaw procesów, które zapewniają tworzenie tlenu cząsteczkowego, wodoru atomowego i ATP z powodu energii świetlnej.

Ciemna faza fotosyntezy zachodzi w zrębie chloroplastów. Jego procesy nie zależą od światła i mogą przebiegać zarówno w świetle, jak iw ciemności, w zależności od zapotrzebowania komórki na glukozę. Podstawą fazy ciemnej jest cykliczna reakcja zwana cyklem wiązania dwutlenku węgla lub cyklem Calvina. Proces ten został po raz pierwszy zbadany przez amerykańskiego biochemika Melvina Calvina (1911 - 1997), laureata Nagrody Nobla w dziedzinie chemii (1961). W fazie ciemnej glukoza jest syntetyzowana z dwutlenku węgla, wodoru z NADP i energii ATP. Reakcje wiązania CO2 są katalizowane przez karboksylazę rybulozobisfosforanową (Rubisco), najpowszechniejszy enzym na Ziemi.

Tak więc faza ciemna to zestaw cyklicznych reakcji, które dzięki energii chemicznej ATP zapewniają tworzenie glukozy przy użyciu dwutlenku węgla, który jest źródłem węgla, oraz wody, źródła wodoru.

Jaka jest planetarna rola fotosyntezy?

Znaczenie fotosyntezy dla biosfery jest nie do przecenienia. To dzięki temu procesowi energia świetlna Słońca jest przekształcana przez foto-autotrofy w energię chemiczną węglowodanów, które generalnie dają pierwotną materię organiczną. Zaczynają się od niego łańcuchy pokarmowe, wzdłuż których energia jest przekazywana organizmom heterotroficznym. Rośliny służą jako pokarm roślinożercom, którzy otrzymują w ten sposób niezbędne składniki odżywcze. Wtedy roślinożercy stają się pokarmem dla drapieżników, potrzebują też energii, bez której życie jest niemożliwe.

Tylko niewielka część energii słonecznej jest wychwytywana przez rośliny i wykorzystywana do fotosyntezy. Energia słoneczna jest wykorzystywana głównie do odparowywania i utrzymywania reżim temperaturowy powierzchnia ziemi. Tak więc tylko około 40 - 50% energii słonecznej przenika do biosfery, a tylko 1 - 2% energii słonecznej jest przekształcane w syntetyzowaną materię organiczną.

Rośliny zielone i cyjanobakterie wpływają na skład gazów w atmosferze. Cały tlen we współczesnej atmosferze jest produktem fotosyntezy. Powstanie atmosfery całkowicie zmieniło stan powierzchni ziemi, umożliwiło pojawienie się oddychania tlenowego. Później w procesie ewolucji, po utworzeniu warstwy ozonowej, żywe organizmy dotarły na ląd. Ponadto fotosynteza zapobiega gromadzeniu się CO 2 i chroni planetę przed przegrzaniem.

Tak więc fotosynteza ma znaczenie planetarne, zapewniając istnienie żywej natury planety Ziemia.

AKTYWNOŚĆ Dopasuj zadanie

Korzystając z tabeli, porównaj fotosyntezę z oddychaniem tlenowym i wyciągnij wnioski na temat związku między metabolizmem tworzyw sztucznych a energią.

CHARAKTERYSTYKA PORÓWNAWCZA FOTOSYNTEZY I ODDYCHANIA TLENOWEGO

Zadanie zastosowania wiedzy

Rozpoznaje i nazywa poziomy organizacji procesu fotosyntezy u roślin. Wymień przystosowania organizmu roślinnego do fotosyntezy na różnych poziomach jego organizacji.

POSTAWA Biologia + literatura

K. A. Timiryazev (1843 - 1920), jeden z najsłynniejszych badaczy fotosyntezy, napisał: „Mikroskopijne zielone ziarno chlorofilu jest ogniskiem, punktem w przestrzeni świata, do którego energia Słońca wpływa z jednego końca, a wszystkie przejawy życia pochodzą od innego na ziemi. To prawdziwy Prometeusz, który ukradł ogień z nieba. Skradziony przez niego promień słońca płonie zarówno w mieniącej się otchłani, jak iw oślepiającej iskrze elektryczności. Promień słońca wprawia w ruch koło zamachowe gigantycznej maszyny parowej, pędzel artysty i pióro poety. Zastosuj swoją wiedzę i udowodnij twierdzenie, że promień słońca wprawia w ruch pióro poety.

To jest materiał podręcznikowy.

Fotosynteza to przemiana energii świetlnej w energię wiązań chemicznych. związki organiczne.

Fotosynteza jest charakterystyczna dla roślin, w tym wszystkich alg, wielu prokariotów, w tym sinic, i niektórych jednokomórkowych eukariontów.

W większości przypadków fotosynteza wytwarza tlen (O2) jako produkt uboczny. Jednak nie zawsze tak jest, ponieważ istnieje kilka różnych ścieżek fotosyntezy. W przypadku uwalniania tlenu jego źródłem jest woda, z której na potrzeby fotosyntezy odszczepiane są atomy wodoru.

Fotosynteza składa się z wielu reakcji, w których uczestniczą różne pigmenty, enzymy, koenzymy itp. Głównymi pigmentami są chlorofile, oprócz nich karotenoidy i fikobiliny.

W naturze powszechne są dwa sposoby fotosyntezy roślin: C 3 i C 4. Inne organizmy mają swoje specyficzne reakcje. Tym, co łączy te różne procesy pod nazwą „fotosynteza”, jest to, że w sumie we wszystkich zachodzi przemiana energii fotonu w wiązanie chemiczne. Dla porównania: podczas chemosyntezy energia wiązania chemicznego niektórych związków (nieorganicznych) jest przekształcana w inne - organiczne.

Istnieją dwie fazy fotosyntezy - jasna i ciemna. Pierwszy zależy od promieniowania świetlnego (hν), które jest niezbędne do zajścia reakcji. Faza ciemna jest niezależna od światła.

U roślin fotosynteza zachodzi w chloroplastach. W wyniku wszystkich reakcji powstają pierwotne substancje organiczne, z których następnie syntetyzowane są węglowodany, aminokwasy, kwasy tłuszczowe itp. Zwykle całkowitą reakcję fotosyntezy zapisuje się w odniesieniu do glukoza - najczęstszy produkt fotosyntezy:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Atomy tlenu tworzące cząsteczkę O2 nie pochodzą z dwutlenku węgla, ale z wody. Dwutlenek węgla jest źródłem węgla co jest ważniejsze. Dzięki jego wiązaniu rośliny mają możliwość syntezy materii organicznej.

Przedstawiona powyżej reakcja chemiczna jest reakcją uogólnioną i całkowitą. Daleko mu do istoty procesu. Tak więc glukoza nie powstaje z sześciu pojedynczych cząsteczek dwutlenku węgla. Wiązanie CO 2 zachodzi w jednej cząsteczce, która najpierw przyłącza się do istniejącego już pięciowęglowego cukru.

Prokarioty mają swoje własne cechy fotosyntezy. Tak więc w bakteriach głównym pigmentem jest bakteriochlorofil, a tlen nie jest uwalniany, ponieważ wodór nie jest pobierany z wody, ale często z siarkowodoru lub innych substancji. W niebiesko-zielonych algach głównym pigmentem jest chlorofil, a tlen jest uwalniany podczas fotosyntezy.

Jasna faza fotosyntezy

W lekkiej fazie fotosyntezy, dzięki energii promieniowania syntetyzowane są ATP i NADP·H 2 . Zdarza się na tylakoidach chloroplastów, gdzie pigmenty i enzymy tworzą złożone kompleksy dla funkcjonowania obwodów elektrochemicznych, przez które przenoszone są elektrony i częściowo protony wodoru.

Elektrony docierają do koenzymu NADP, który będąc naładowanym ujemnie, przyciąga część protonów i zamienia się w NADP H 2 . Również nagromadzenie protonów po jednej stronie błony tylakoidów i elektronów po drugiej tworzy gradient elektrochemiczny, którego potencjał jest wykorzystywany przez enzym syntetazę ATP do syntezy ATP z ADP i kwasu fosforowego.

Głównymi pigmentami fotosyntezy są różne chlorofile. Ich cząsteczki wychwytują promieniowanie o pewnych, częściowo różnych widmach światła. W tym przypadku niektóre elektrony cząsteczek chlorofilu przechodzą na wyższy poziom energetyczny. Jest to stan niestabilny i teoretycznie elektrony za pomocą tego samego promieniowania powinny oddać w przestrzeń energię otrzymaną z zewnątrz i powrócić do poprzedniego poziomu. Jednak w komórkach fotosyntetycznych wzbudzone elektrony są wychwytywane przez akceptory i wraz ze stopniowym spadkiem ich energii są przenoszone wzdłuż łańcucha nośników.

Na błonach tylakoidów istnieją dwa rodzaje fotosystemów, które emitują elektrony pod wpływem światła. Fotosystemy są złożonym kompleksem składającym się głównie z barwników chlorofilowych z centrum reakcji, z którego odrywane są elektrony. W fotosystemie światło słoneczne wychwytuje wiele cząsteczek, ale cała energia jest gromadzona w centrum reakcji.

Elektrony fotosystemu I, przechodząc przez łańcuch nośników, przywracają NADP.

Energia elektronów oderwanych od fotoukładu II jest wykorzystywana do syntezy ATP. A elektrony fotosystemu II wypełniają dziury elektronowe fotosystemu I.

Dziury drugiego fotoukładu są wypełnione elektronami powstałymi w wyniku fotoliza wody. Fotoliza zachodzi również przy udziale światła i polega na rozkładzie H 2 O na protony, elektrony i tlen. W wyniku fotolizy wody powstaje wolny tlen. Protony biorą udział w tworzeniu gradientu elektrochemicznego i redukcji NADP. Elektrony są odbierane przez chlorofil fotosystemu II.

Przybliżone równanie podsumowujące fazę świetlną fotosyntezy:

H 2 O + NADP + 2ADP + 2P → ½O 2 + NADP H 2 + 2ATP

Cykliczny transport elektronów

Tak zwany niecykliczna faza świetlna fotosyntezy. Czy jest coś więcej cykliczny transport elektronów, gdy nie zachodzi redukcja NADP. W tym przypadku elektrony z fotosystemu I trafiają do łańcucha nośnego, gdzie syntetyzowany jest ATP. Oznacza to, że ten łańcuch transportu elektronów otrzymuje elektrony z fotosystemu I, a nie II. Pierwszy fotosystem niejako realizuje cykl: emitowane elektrony wracają do niego. Po drodze część energii zużywają na syntezę ATP.

Fotofosforylacja i fosforylacja oksydacyjna

Jasną fazę fotosyntezy można porównać do fazy oddychania komórkowego - fosforylacji oksydacyjnej, która zachodzi na cristae mitochondriów. Tam również zachodzi synteza ATP dzięki przenoszeniu elektronów i protonów wzdłuż łańcucha nośnika. Jednak w przypadku fotosyntezy energia magazynowana jest w ATP nie na potrzeby komórki, ale głównie na potrzeby ciemnej fazy fotosyntezy. A jeśli podczas oddychania substancje organiczne służą jako początkowe źródło energii, to podczas fotosyntezy jest to światło słoneczne. Synteza ATP podczas fotosyntezy nazywa się fotofosforylacja zamiast fosforylacji oksydacyjnej.

Ciemna faza fotosyntezy

Po raz pierwszy ciemną fazę fotosyntezy szczegółowo zbadali Calvin, Benson, Bassem. Odkryty przez nich cykl reakcji nazwano później cyklem Calvina lub C 3 -fotosynteza. W niektórych grupach roślin obserwuje się zmodyfikowany szlak fotosyntezy - C 4, zwany także cyklem Hatch-Slack.

W ciemnych reakcjach fotosyntezy CO 2 jest wiązany. Faza ciemna zachodzi w zrębie chloroplastu.

Odzyskiwanie CO 2 następuje dzięki energii ATP i sile redukcyjnej NADP·H 2 powstającego w reakcjach świetlnych. Bez nich wiązanie węgla nie występuje. Dlatego, chociaż faza ciemna nie zależy bezpośrednio od światła, zwykle przebiega również w świetle.

Cykl Calvina

Pierwszą reakcją fazy ciemnej jest dodanie CO 2 ( karboksylacjami) do bifosforanu 1,5-rybulozy ( 1,5-difosforan rybulozy) – RiBF. Ta ostatnia jest podwójnie fosforylowaną rybozą. Reakcja ta jest katalizowana przez enzym karboksylazę rybulozo-1,5-difosforanową, zwaną także rubisko.

W wyniku karboksylacji powstaje niestabilny sześciowęglowy związek, który w wyniku hydrolizy rozkłada się na dwie trójwęglowe cząsteczki kwas fosfoglicerynowy (PGA) jest pierwszym produktem fotosyntezy. FHA jest również nazywany fosfoglicerynianem.

RiBP + CO2 + H2O → 2FGK

FHA zawiera trzy atomy węgla, z których jeden należy do kwaśnej grupy karboksylowej (-COOH):

FHA jest przekształcany w cukier trójwęglowy (fosforan aldehydu glicerynowego) fosforan triozy (TF), który zawiera już grupę aldehydową (-CHO):

FHA (3-kwas) → TF (3-cukier)

Ta reakcja zużywa energię ATP i siłę redukującą NADP · H 2 . TF jest pierwszym węglowodanem fotosyntezy.

Następnie większość fosforanu triozy jest zużywana na regenerację bisfosforanu rybulozy (RiBP), który jest ponownie wykorzystywany do wiązania CO2. Regeneracja obejmuje serię reakcji zużywających ATP z udziałem fosforanów cukru o 3 do 7 atomach węgla.

To właśnie w tym cyklu RiBF kończy się cykl Calvina.

Powstała w nim mniejsza część TF opuszcza cykl Calvina. W przeliczeniu na 6 związanych cząsteczek dwutlenku węgla wydajność wynosi 2 cząsteczki fosforanu triozy. Całkowita reakcja cyklu z produktami wejściowymi i wyjściowymi:

6CO2 + 6H2O → 2TF

W tym samym czasie w wiązaniu uczestniczy 6 cząsteczek RiBP i powstaje 12 cząsteczek FHA, które przekształcane są w 12 TF, z czego 10 cząsteczek pozostaje w cyklu i ulega przekształceniu w 6 cząsteczek RiBP. Ponieważ TF jest cukrem trzywęglowym, a RiBP pięciowęglowym, to w odniesieniu do atomów węgla mamy: 10 * 3 = 6 * 5. Liczba atomów węgla, które zapewniają cykl, nie zmienia się, wszystkie niezbędne RiBP jest regenerowane. A sześć cząsteczek dwutlenku węgla zawartych w cyklu zużywa się na tworzenie dwóch cząsteczek fosforanu triozy opuszczających cykl.

Cykl Calvina, oparty na 6 związanych cząsteczkach CO 2, zużywa 18 cząsteczek ATP i 12 cząsteczek NADP · H 2, które zostały zsyntetyzowane w reakcjach fazy lekkiej fotosyntezy.

Obliczenia przeprowadza się dla dwóch cząsteczek fosforanu triozy wychodzących z cyklu, ponieważ utworzona później cząsteczka glukozy zawiera 6 atomów węgla.

Fosforan triozy (TP) jest produktem końcowym cyklu Calvina, ale trudno go nazwać produktem końcowym fotosyntezy, ponieważ prawie się nie gromadzi, ale reagując z innymi substancjami, zamienia się w glukozę, sacharozę, skrobię, tłuszcze, kwasy tłuszczowe, aminokwasy. Oprócz TF ważną rolę odgrywa FHA. Jednak takie reakcje zachodzą nie tylko w organizmach fotosyntetyzujących. W tym sensie ciemna faza fotosyntezy jest taka sama jak cykl Calvina.

PHA jest przekształcany w sześciowęglowy cukier na drodze stopniowej katalizy enzymatycznej. fruktozo-6-fosforan, który zamienia się w glukoza. W roślinach glukoza może być polimeryzowana do skrobi i celulozy. Synteza węglowodanów jest podobna do odwrotnego procesu glikolizy.

fotooddychanie

Tlen hamuje fotosyntezę. Im więcej O 2 w środowisku, tym mniej wydajny jest proces sekwestracji CO 2. Faktem jest, że enzym karboksylaza bisfosforanu rybulozy (rubisco) może reagować nie tylko z dwutlenkiem węgla, ale także z tlenem. W tym przypadku ciemne reakcje są nieco inne.

Fosfoglikolan to kwas fosfoglikolowy. Grupa fosforanowa jest natychmiast odcinana od niego i zamienia się w kwas glikolowy (glikolan). Do jego „wykorzystania” ponownie potrzebny jest tlen. Dlatego im więcej tlenu w atmosferze, tym bardziej będzie stymulować fotooddychanie i tym więcej tlenu będzie potrzebowała roślina, aby pozbyć się produktów reakcji.

Fotooddychanie to zależne od światła zużycie tlenu i uwalnianie dwutlenku węgla. Oznacza to, że wymiana gazów zachodzi jak podczas oddychania, ale odbywa się w chloroplastach i zależy od promieniowania świetlnego. Fotooddychanie zależy tylko od światła, ponieważ dwufosforan rybulozy powstaje tylko podczas fotosyntezy.

Podczas fotooddychania atomy węgla powracają z glikolanu do cyklu Calvina w postaci kwasu fosfoglicerynowego (fosfoglicerynianu).

2 glikolan (C 2) → 2 glioksylan (C 2) → 2 glicyna (C 2) - CO 2 → seryna (C 3) → hydroksypirogronian (C 3) → glicerynian (C 3) → FGK (C 3)

Jak widać, powrót nie jest całkowity, ponieważ jeden atom węgla jest tracony, gdy dwie cząsteczki glicyny są przekształcane w jedną cząsteczkę aminokwasu seryny, podczas gdy dwutlenek węgla jest uwalniany.

Tlen jest potrzebny na etapach konwersji glikolanu do glioksylanu i glicyny do seryny.

Konwersja glikolanu do glioksylanu, a następnie do glicyny zachodzi w peroksysomach, a seryna jest syntetyzowana w mitochondriach. Seryna ponownie wchodzi do peroksysomów, gdzie najpierw wytwarza hydroksypirogronian, a następnie glicerynian. Glicerynian wchodzi już do chloroplastów, gdzie syntetyzowany jest z niego FHA.

Fotooddychanie jest typowe głównie dla roślin z fotosyntezą typu C3. Można to uznać za szkodliwe, ponieważ energia jest marnowana na przemianę glikolanu w FHA. Najwyraźniej fotooddychanie powstało z powodu faktu, że starożytne rośliny nie były gotowe na dużą ilość tlenu w atmosferze. Początkowo ich ewolucja odbywała się w atmosferze bogatej w dwutlenek węgla i to on głównie wychwytywał centrum reakcji enzymu rubisco.

C 4 -fotosynteza, czyli cykl Hatch-Slack

Jeśli w fotosyntezie C 3 pierwszym produktem fazy ciemnej jest kwas fosfoglicerynowy, który zawiera trzy atomy węgla, to w szlaku C 4 pierwszymi produktami są kwasy zawierające cztery atomy węgla: jabłkowy, szczawiooctowy, asparaginowy.

C 4 -fotosyntezę obserwuje się w wielu roślinach tropikalnych, na przykład w trzcinie cukrowej, kukurydzy.

Rośliny C 4 wydajniej pochłaniają tlenek węgla, prawie nie mają fotooddychania.

Rośliny, u których ciemna faza fotosyntezy przebiega wzdłuż szlaku C4, mają specjalną budowę liścia. W nim wiązki przewodzące są otoczone podwójną warstwą komórek. Warstwa wewnętrzna jest okładziną wiązki przewodzącej. Zewnętrzna warstwa to komórki mezofilu. Warstwy komórek chloroplastów różnią się od siebie.

Chloroplasty mezofilne charakteryzują się dużymi ziarnami, wysoką aktywnością fotoukładów, brakiem enzymu karboksylazy RiBP (rubisco) i skrobi. Oznacza to, że chloroplasty tych komórek są przystosowane głównie do lekkiej fazy fotosyntezy.

W chloroplastach komórek pęczka przewodzącego grana prawie się nie rozwija, ale stężenie karboksylazy RiBP jest wysokie. Te chloroplasty są przystosowane do ciemnej fazy fotosyntezy.

Dwutlenek węgla najpierw dostaje się do komórek mezofilu, wiąże się z kwasami organicznymi, jest transportowany w tej postaci do komórek otoczki, jest uwalniany, a następnie wiąże się tak samo jak u roślin C3. Oznacza to, że ścieżka C4 raczej uzupełnia niż zastępuje C3.

W mezofilu CO2 dodaje się do fosfoenolopirogronianu (PEP), tworząc szczawiooctan (kwas), który zawiera cztery atomy węgla:

Reakcja zachodzi przy udziale enzymu PEP-karboksylazy, który ma większe powinowactwo do CO 2 niż rubisco. Ponadto karboksylaza PEP nie wchodzi w interakcje z tlenem i dlatego nie jest wydawana na fotooddychanie. Zaletą fotosyntezy C4 jest więc wydajniejsze wiązanie dwutlenku węgla, wzrost jego stężenia w komórkach otoczki, a co za tym idzie wydajniejsze działanie karboksylazy RiBP, która prawie nie jest zużywana do fotooddychania.

Szczawiooctan jest przekształcany w 4-węglowy kwas dikarboksylowy (jabłczan lub asparaginian), który jest transportowany do chloroplastów komórek wyściełających wiązki naczyniowe. Tutaj kwas jest dekarboksylowany (usuwanie CO2), utleniany (usuwanie wodoru) i przekształcany w pirogronian. Wodór przywraca NADP. Pirogronian powraca do mezofilu, gdzie regeneruje się z niego PEP przy zużyciu ATP.

Oderwany CO 2 w chloroplastach komórek wyściółki przechodzi na zwykłą ścieżkę C 3 ciemnej fazy fotosyntezy, tj. Cykl Calvina.

Fotosynteza wzdłuż szlaku Hatch-Slack wymaga więcej energii.

Uważa się, że szlak C4 wyewoluował później niż szlak C3 i pod wieloma względami jest adaptacją przeciwko fotooddychaniu.

Każda żywa istota na planecie potrzebuje pożywienia lub energii, aby przetrwać. Niektóre organizmy żywią się innymi stworzeniami, podczas gdy inne mogą wytwarzać własne składniki odżywcze. Wytwarzają własne pożywienie, glukozę, w procesie zwanym fotosyntezą.

Fotosynteza i oddychanie są ze sobą powiązane. Wynikiem fotosyntezy jest glukoza, która jest magazynowana w organizmie jako energia chemiczna. Ta zmagazynowana energia chemiczna pochodzi z konwersji węgla nieorganicznego (dwutlenek węgla) w węgiel organiczny. Proces oddychania uwalnia zmagazynowaną energię chemiczną.

Oprócz produktów, które wytwarzają, rośliny potrzebują również węgla, wodoru i tlenu, aby przetrwać. Woda pobierana z gleby dostarcza wodór i tlen. Podczas fotosyntezy węgiel i woda są wykorzystywane do syntezy żywności. Rośliny potrzebują również azotanów do produkcji aminokwasów (aminokwas jest składnikiem do produkcji białka). Oprócz tego potrzebują magnezu do produkcji chlorofilu.

Notatka:Żywe istoty, które zależą od innych pokarmów, nazywane są. Przykładami heterotrofów są zwierzęta roślinożerne, takie jak krowy, a także rośliny owadożerne. Żywe istoty, które produkują własne jedzenie, nazywają się. Rośliny zielone i algi są przykładami autotrofów.

W tym artykule dowiesz się więcej o tym, jak przebiega fotosynteza w roślinach i jakie są warunki niezbędne do tego procesu.

Definicja fotosyntezy

Fotosynteza to proces chemiczny, w którym rośliny, niektóre i algi wytwarzają glukozę i tlen z dwutlenku węgla i wody, wykorzystując jedynie światło jako źródło energii.

Proces ten jest niezwykle ważny dla życia na Ziemi, ponieważ uwalnia tlen, od którego zależy całe życie.

Dlaczego rośliny potrzebują glukozy (pożywienia)?

Podobnie jak ludzie i inne żywe stworzenia, rośliny również potrzebują pożywienia, aby żyć. Wartość glukozy dla roślin jest następująca:

• Glukoza uzyskana w procesie fotosyntezy jest wykorzystywana podczas oddychania do uwolnienia energii potrzebnej roślinie do innych procesów życiowych.
• Komórki roślinne przekształcają również część glukozy w skrobię, która jest wykorzystywana w razie potrzeby. Z tego powodu martwe rośliny są wykorzystywane jako biomasa, ponieważ magazynują energię chemiczną.
• Glukoza jest również potrzebna do produkcji innych substancji chemicznych, takich jak białka, tłuszcze i cukry roślinne potrzebne do wzrostu i innych niezbędnych procesów.

Fazy ​​fotosyntezy

Proces fotosyntezy dzieli się na dwie fazy: jasną i ciemną.

Jasna faza fotosyntezy

Jak sama nazwa wskazuje, fazy światła potrzebują światła słonecznego. W reakcjach zależnych od światła energia światła słonecznego jest pochłaniana przez chlorofil i przekształcana w zmagazynowaną energię chemiczną w postaci cząsteczki nośnika elektronów NADPH (fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego) i cząsteczki energii ATP (trójfosforan adenozyny). Fazy ​​​​lekkie występują w błonach tylakoidów w chloroplastach.

Ciemna faza fotosyntezy lub cykl Calvina

W fazie ciemnej lub cyklu Calvina wzbudzone elektrony z fazy jasnej dostarczają energii do tworzenia węglowodanów z cząsteczek dwutlenku węgla. Fazy ​​niezależne od światła są czasami nazywane cyklem Calvina ze względu na cykliczny charakter procesu.

Chociaż ciemne fazy nie wykorzystują światła jako reagenta (w rezultacie mogą zachodzić w dzień lub w nocy), wymagają do działania produktów reakcji zależnych od światła. Cząsteczki niezależne od światła zależą od cząsteczek nośnika energii ATP i NADPH, tworząc nowe cząsteczki węglowodanów. Po przekazaniu energii cząsteczkom nośniki energii wracają do faz lekkich, aby uzyskać bardziej energetyczne elektrony. Ponadto światło aktywuje kilka enzymów fazy ciemnej.

Schemat faz fotosyntezy

Notatka: Oznacza to, że ciemne fazy nie będą kontynuowane, jeśli rośliny będą pozbawione światła zbyt długo, ponieważ zużywają produkty faz jasnych.

Struktura liści roślin

Nie możemy w pełni zrozumieć fotosyntezy, nie wiedząc więcej o strukturze liści. Liść jest przystosowany do odgrywania istotnej roli w procesie fotosyntezy.

Zewnętrzna struktura liści

• Kwadrat

Jedną z najważniejszych cech roślin jest duża powierzchnia liści. Większość roślin zielonych ma szerokie, płaskie i otwarte liście, które są w stanie wychwycić tyle energii słonecznej (światła słonecznego), ile jest potrzebne do fotosyntezy.

• Żyła środkowa i ogonek

Nerw i ogonek liścia łączą się i tworzą podstawę liścia. Ogonek ustawia liść w taki sposób, że otrzymuje jak najwięcej światła.

• blaszka liściowa

Proste liście mają jedną blaszkę liściową, podczas gdy liście złożone mają kilka. Blaszka liściowa jest jednym z najważniejszych składników liścia, który bierze bezpośredni udział w procesie fotosyntezy.

• żyły

Sieć żył w liściach przenosi wodę z łodyg do liści. Uwolniona glukoza jest również przesyłana z liści przez żyły do ​​innych części rośliny. Ponadto te części liścia podtrzymują i utrzymują płytkę liścia płasko, aby lepiej wychwytywać światło słoneczne. Układ żył (żyłkowania) zależy od rodzaju rośliny.

• podstawa liścia

Podstawa liścia jest jego najniższą częścią, która jest połączona przegubowo z łodygą. Często u podstawy liścia znajduje się para przylistków.

• krawędź liścia

W zależności od rodzaju rośliny krawędź liścia może mieć różne kształty, m.in.: cała, ząbkowana, ząbkowana, karbowana, karbowana itp.

• Końcówka liścia

Podobnie jak krawędź arkusza, góra jest różne kształty, w tym: ostre, okrągłe, tępe, wydłużone, cofnięte itp.

Wewnętrzna struktura liści

Poniżej znajduje się zbliżony schemat Struktura wewnętrzna tkanka liścia:

• Naskórek

Kutykula pełni rolę głównej, ochronnej warstwy na powierzchni rośliny. Z reguły jest grubszy na górze arkusza. Skórka pokryta jest woskowatą substancją, która chroni roślinę przed wodą.

• Naskórek

Naskórek to warstwa komórek, która jest tkanką powłokową liścia. Jego główną funkcją jest ochrona wewnętrznych tkanek liścia przed odwodnieniem, uszkodzeniami mechanicznymi i infekcjami. Reguluje również proces wymiany gazowej i transpiracji.

• Mezofil

Mezofil jest główną tkanką rośliny. To tam zachodzi proces fotosyntezy. W większości roślin mezofil dzieli się na dwie warstwy: górną jest palisada, a dolną gąbczastą.

• Komórki ochronne

Komórki ochronne to wyspecjalizowane komórki w naskórku liści, które służą do kontrolowania wymiany gazowej. Pełnią funkcję ochronną dla aparatów szparkowych. Pory szparkowe stają się duże, gdy woda jest swobodnie dostępna, w przeciwnym razie komórki ochronne stają się letargiczne.

• Por

Fotosynteza polega na przenikaniu dwutlenku węgla (CO2) z powietrza przez aparaty szparkowe do tkanek mezofilu. Tlen (O2), uzyskany jako produkt uboczny fotosyntezy, opuszcza roślinę przez aparaty szparkowe. Kiedy aparaty szparkowe są otwarte, woda jest tracona w wyniku parowania i musi być uzupełniana przez przepływ transpiracji przez wodę pobieraną przez korzenie. Rośliny są zmuszone do równoważenia ilości CO2 wchłanianego z powietrza i utraty wody przez pory aparatów szparkowych.

Warunki wymagane do fotosyntezy

Oto warunki, których potrzebują rośliny do przeprowadzenia procesu fotosyntezy:

• Dwutlenek węgla. Bezbarwny, bezwonny gaz ziemny występujący w powietrzu i mający naukowe oznaczenie CO2. Powstaje podczas spalania węgla i związków organicznych, a także występuje podczas oddychania.
• Woda. Przezroczysta ciecz chemiczna, bezwonna i pozbawiona smaku (w normalnych warunkach).
• Światło. Chociaż sztuczne światło jest również odpowiednie dla roślin, naturalne światło słoneczne zwykle stwarza najlepsze warunki do fotosyntezy, ponieważ zawiera naturalne promieniowanie ultrafioletowe co pozytywnie wpływa na rośliny.
• Chlorofil. Jest to zielony barwnik występujący w liściach roślin.
• Składniki odżywcze i minerały. Chemikalia i związki organiczne, które korzenie roślin pobierają z gleby.

Co powstaje w wyniku fotosyntezy?

• Glukoza;
• Tlen.

(Energia świetlna jest pokazana w nawiasach, ponieważ nie jest substancją)

Notatka: Rośliny pobierają CO2 z powietrza przez liście, a wodę z gleby przez korzenie. Energia świetlna pochodzi ze Słońca. Powstały tlen jest uwalniany do powietrza z liści. Otrzymaną glukozę można przekształcić w inne substancje, takie jak skrobia, która służy jako magazyn energii.

Jeśli czynniki sprzyjające fotosyntezie są nieobecne lub występują w niewystarczających ilościach, może to negatywnie wpłynąć na roślinę. Na przykład mniej światła stwarza dogodne warunki dla owadów, które zjadają liście rośliny, a brak wody spowalnia to.

Gdzie zachodzi fotosynteza?

Fotosynteza zachodzi wewnątrz komórek roślinnych, w małych plastydach zwanych chloroplastami. Chloroplasty (znajdujące się głównie w warstwie mezofilu) zawierają zieloną substancję zwaną chlorofilem. Poniżej znajdują się inne części komórki, które współpracują z chloroplastem w celu przeprowadzenia fotosyntezy.

Struktura komórki roślinnej

Funkcje części komórki roślinnej

• : zapewnia wsparcie strukturalne i mechaniczne, chroni komórki przed bakteriami, utrwala i określa kształt komórki, kontroluje tempo i kierunek wzrostu oraz nadaje kształt roślinom.
• : zapewnia platformę dla większości procesów chemicznych kontrolowanych przez enzymy.
• : działa jak bariera, kontrolując ruch substancji do iz komórki.
• : jak opisano powyżej, zawierają chlorofil, zieloną substancję, która pochłania energię świetlną podczas fotosyntezy.
• : wnęka w cytoplazmie komórki, w której gromadzi się woda.
• : zawiera znak genetyczny (DNA), który kontroluje aktywność komórki.

Chlorofil pochłania energię świetlną potrzebną do fotosyntezy. Należy zauważyć, że nie wszystkie kolorowe długości fal światła są pochłaniane. Rośliny pochłaniają głównie fale czerwone i niebieskie - nie absorbują światła w zakresie zielonym.

Dwutlenek węgla podczas fotosyntezy

Rośliny pobierają dwutlenek węgla z powietrza przez liście. Dwutlenek węgla przedostaje się przez mały otwór w dolnej części liścia - aparaty szparkowe.

Spód liścia ma luźno rozmieszczone komórki, aby dwutlenek węgla mógł dotrzeć do innych komórek liścia. Umożliwia również tlenowi wytwarzanemu w procesie fotosyntezy łatwe opuszczanie liścia.

Dwutlenek węgla występuje w powietrzu, którym oddychamy w bardzo niskich stężeniach i jest niezbędnym czynnikiem w ciemnej fazie fotosyntezy.

Światło w procesie fotosyntezy

Arkusz ma zwykle dużą powierzchnię, dzięki czemu może wchłonąć dużo światła. Jego Górna powierzchnia chronione przed utratą wody, chorobami i czynnikami atmosferycznymi przez woskową warstwę (łuskę). Górna część arkusza to miejsce, w którym pada światło. Ta warstwa mezofilu nazywana jest palisadą. Jest przystosowana do pochłaniania dużej ilości światła, ponieważ zawiera wiele chloroplastów.

W fazach jasnych proces fotosyntezy wzrasta wraz z większą ilością światła. Więcej cząsteczek chlorofilu ulega jonizacji i powstaje więcej ATP i NADPH, jeśli fotony światła skupiają się na zielonym liściu. Chociaż światło jest niezwykle ważne w fazach jasnych, należy zauważyć, że jego zbyt duża ilość może uszkodzić chlorofil i spowolnić proces fotosyntezy.

Fazy ​​świetlne nie są zbytnio zależne od temperatury, wody czy dwutlenku węgla, chociaż wszystkie są potrzebne do zakończenia procesu fotosyntezy.

Woda podczas fotosyntezy

Rośliny pobierają wodę potrzebną do fotosyntezy przez korzenie. Mają włośniki, które rosną w glebie. Korzenie charakteryzują się dużą powierzchnią i cienkimi ściankami, co umożliwia swobodny przepływ wody.

Obraz przedstawia rośliny i ich komórki z wystarczającą ilością wody (po lewej) i jej brakiem (po prawej).

Notatka: Komórki korzeni nie zawierają chloroplastów, ponieważ zwykle przebywają w ciemności i nie mogą fotosyntetyzować.

Jeśli roślina nie wchłonie wystarczającej ilości wody, więdnie. Bez wody roślina nie będzie w stanie wystarczająco szybko fotosyntezować, a nawet może umrzeć.

Jakie znaczenie ma woda dla roślin?

• Dostarcza rozpuszczonych minerałów, które wspierają zdrowie roślin;
• Jest środkiem transportu;
• Obsługuje stabilność i wyprostowanie;
• Chłodzi i nasyca wilgocią;
• Pozwala na różne reakcje chemiczne w komórkach roślinnych.

Znaczenie fotosyntezy w przyrodzie

Biochemiczny proces fotosyntezy wykorzystuje energię światła słonecznego do przekształcania wody i dwutlenku węgla w tlen i glukozę. Glukoza jest wykorzystywana jako budulec w roślinach do wzrostu tkanek. Zatem fotosynteza to sposób, w jaki powstają korzenie, łodygi, liście, kwiaty i owoce. Bez procesu fotosyntezy rośliny nie mogą rosnąć ani rozmnażać się.

• Producenci

Ze względu na swoje zdolności do fotosyntezy rośliny są znane jako producenci i stanowią podstawę prawie każdego łańcucha pokarmowego na Ziemi. (Algi są odpowiednikiem rośliny). Cała żywność, którą spożywamy, pochodzi od organizmów fotosyntetyzujących. Jemy te rośliny bezpośrednio lub jemy zwierzęta, takie jak krowy lub świnie, które spożywają pokarm roślinny.

• Podstawa łańcucha pokarmowego

W systemach wodnych rośliny i glony również stanowią podstawę łańcucha pokarmowego. Glony służą jako pożywienie dla, które z kolei działają jako źródło pożywienia dla większych organizmów. Bez fotosyntezy w środowisku wodnym życie byłoby niemożliwe.

• Usuwanie dwutlenku węgla

Fotosynteza przekształca dwutlenek węgla w tlen. Podczas fotosyntezy dwutlenek węgla z atmosfery przedostaje się do rośliny, a następnie jest uwalniany jako tlen. W dzisiejszym świecie, w którym poziom dwutlenku węgla rośnie w zastraszającym tempie, każdy proces, który usuwa dwutlenek węgla z atmosfery, jest ważny dla środowiska.

• Krążenie składniki odżywcze

Rośliny i inne organizmy fotosyntetyzujące odgrywają istotną rolę w obiegu składników odżywczych. Azot w powietrzu wiąże się w tkankach roślinnych i staje się dostępny do produkcji białek. Pierwiastki śladowe znajdujące się w glebie można również włączyć do tkanki roślinnej i udostępnić roślinożercom znajdującym się na dalszych etapach łańcucha pokarmowego.

• uzależnienie od fotosyntezy

Fotosynteza zależy od intensywności i jakości światła. Na równiku, gdzie światło słoneczne jest obfite przez cały rok, a woda nie jest czynnikiem ograniczającym, rośliny mają wysokie tempo wzrostu i mogą osiągnąć całkiem duże rozmiary. I odwrotnie, fotosynteza jest mniej powszechna w głębszych partiach oceanu, ponieważ światło nie przenika przez te warstwy, w wyniku czego ten ekosystem jest bardziej jałowy.

Z energią świetlną lub bez. Jest charakterystyczny dla roślin. Zastanówmy się dalej, jakie są ciemne i jasne fazy fotosyntezy.

Informacje ogólne

Organem fotosyntezy u roślin wyższych jest liść. Chloroplasty działają jak organelle. Błony ich tylakoidów zawierają barwniki fotosyntetyczne. Są to karotenoidy i chlorofile. Te ostatnie występują w kilku formach (a, c, b, d). Głównym jest a-chlorofil. Jego cząsteczka zawiera „głowę” porfiryny z atomem magnezu umieszczonym w środku, a także „ogon” fitolu. Pierwszy element jest przedstawiony jako płaska konstrukcja. „Głowa” jest hydrofilowa, dlatego znajduje się na tej części membrany, która jest skierowana w stronę środowiska wodnego. „Ogon” fitolu jest hydrofobowy. Dzięki temu zatrzymuje cząsteczkę chlorofilu w błonie. Chlorofil pochłania światło niebiesko-fioletowe i czerwone. Odzwierciedlają również zieleń, nadając roślinom charakterystyczny kolor. W błonach tylaktycznych cząsteczki chlorofilu są zorganizowane w fotosystemy. Niebieskozielone algi i rośliny charakteryzują się układami 1 i 2. Bakterie fotosyntetyzujące mają tylko pierwszy. Drugi system może rozkładać H2O i uwalniać tlen.

Jasna faza fotosyntezy

Procesy zachodzące w roślinach są złożone i wieloetapowe. W szczególności wyróżnia się dwie grupy reakcji. Są to ciemne i jasne fazy fotosyntezy. Ten ostatni przebiega przy udziale enzymu ATP, białek transportujących elektrony i chlorofilu. Jasna faza fotosyntezy zachodzi w błonach tylaktoidów. Elektrony chlorofilu są wzbudzane i opuszczają cząsteczkę. Następnie opadają na zewnętrzną powierzchnię błony tylaktycznej. Ona z kolei jest naładowana negatywnie. Po utlenieniu rozpoczyna się odbudowa cząsteczek chlorofilu. Pobierają elektrony z wody obecnej w przestrzeni intralakoidowej. Zatem lekka faza fotosyntezy przebiega w membranie podczas rozpadu (fotolizy): H 2 O + Q światło → H + + OH -

Jony hydroksylowe są przekształcane w reaktywne rodniki, oddając swoje elektrony:

OH - → .OH + e -

Rodniki OH łączą się i tworzą wolny tlen i wodę:

4NIE. → 2H2O + O2.

W tym przypadku tlen jest usuwany do otaczającego (zewnętrznego) ośrodka, a protony gromadzą się wewnątrz tylaktoidu w specjalnym „zbiorniku”. W rezultacie, gdy zachodzi faza świetlna fotosyntezy, błona tylaktyczna otrzymuje z jednej strony ładunek dodatni z powodu H +. Jednocześnie z powodu elektronów jest naładowany ujemnie.

Fosfirylacja ADP

Tam, gdzie przebiega faza świetlna fotosyntezy, istnieje różnica potencjałów między wewnętrzną a powierzchnie zewnętrzne membrany. Kiedy osiąga 200 mV, protony są przepychane przez kanały syntetazy ATP. Zatem lekka faza fotosyntezy zachodzi w błonie, gdy ADP jest fosforylowany do ATP. W tym przypadku wodór atomowy jest kierowany do redukcji specjalnego nośnika fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego NADP+ do NADP.H2:

2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2

Faza światła fotosyntezy obejmuje zatem fotolizę wody. Temu z kolei towarzyszą trzy główne reakcje:

1. Synteza ATP.
2. Edukacja NADP.H 2 .
3. Powstawanie tlenu.

Fazie światła fotosyntezy towarzyszy uwalnianie tego ostatniego do atmosfery. NADP.H2 i ATP przemieszczają się do zrębu chloroplastu. To kończy lekką fazę fotosyntezy.

Kolejna grupa reakcji

Ciemna faza fotosyntezy nie wymaga energii świetlnej. Wchodzi do zrębu chloroplastu. Reakcje te przedstawiono jako łańcuch kolejnych przemian dwutlenku węgla pochodzącego z powietrza. W rezultacie powstaje glukoza i inne substancje organiczne. Pierwszą reakcją jest fiksacja. RiBF działa jako akceptor dwutlenku węgla. Katalizatorem reakcji jest karboksylaza rybulozobisfosforanowa (enzym). W wyniku karboksylacji RiBP powstaje sześciowęglowy niestabilny związek. Niemal natychmiast rozkłada się na dwie cząsteczki FHA (kwasu fosfoglicerynowego). Po tym następuje cykl reakcji, w których jest przekształcany w glukozę poprzez kilka produktów pośrednich. Wykorzystują energie NADP.H 2 i ATP, które zostały przekształcone podczas fazy światła fotosyntezy. Cykl tych reakcji nazywany jest „cyklem Calvina”. Można to przedstawić w następujący sposób:

6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O

Oprócz glukozy podczas fotosyntezy powstają inne monomery związków organicznych (złożonych). Należą do nich w szczególności kwasy tłuszczowe, glicerol, aminokwasy, nukleotydy.

reakcje C3

Są rodzajem fotosyntezy, w której jako pierwszy produkt powstają związki trójwęglowe. To on jest opisany powyżej jako cykl Calvina. Cechami charakterystycznymi fotosyntezy C3 są:

1. RiBP jest akceptorem dwutlenku węgla.
2. Reakcja karboksylacji jest katalizowana przez karboksylazę RiBP.
3. Powstaje sześciowęglowa substancja, która następnie rozkłada się na 2 FHA.

Kwas fosfoglicerynowy jest redukowany do TF (fosforany triozy). Część z nich kierowana jest do regeneracji dwufosforanu rybulozy, a reszta jest przekształcana w glukozę.

reakcje C4

Ten typ fotosyntezy charakteryzuje się pojawieniem się związków czterowęglowych jako pierwszego produktu. W 1965 roku stwierdzono, że substancje C4 pojawiają się jako pierwsze w niektórych roślinach. Ustalono to na przykład dla prosa, sorgo, trzciny cukrowej, kukurydzy. Kultury te stały się znane jako rośliny C4. W następnym roku, 1966, Slack i Hatch (australijscy naukowcy) odkryli, że prawie całkowicie brakuje im fotooddychania. Stwierdzono również, że takie rośliny C4 są znacznie bardziej wydajne w pochłanianiu dwutlenku węgla. W rezultacie szlak transformacji węgla w takich kulturach został nazwany szlakiem Hatch-Slack.

Wniosek

Znaczenie fotosyntezy jest bardzo duże. Dzięki niemu dwutlenek węgla jest co roku pochłaniany z atmosfery w ogromnych ilościach (miliardy ton). Zamiast tego uwalnia się mniej tlenu. Fotosynteza działa jako główne źródło powstawania związków organicznych. Tlen bierze udział w tworzeniu warstwy ozonowej, która chroni organizmy żywe przed skutkami krótkofalowego promieniowania UV. Podczas fotosyntezy liść pochłania tylko 1% całej energii padającego na niego światła. Jego wydajność mieści się w granicach 1 g związku organicznego na 1 mkw. m powierzchni na godzinę.

W jaki sposób energia światła słonecznego w fazie jasnej i ciemnej fotosyntezy jest przekształcana w energię wiązań chemicznych glukozy? Wyjaśnij odpowiedź.

Odpowiadać

W fazie świetlnej fotosyntezy energia światła słonecznego jest zamieniana na energię wzbudzonych elektronów, a następnie energia wzbudzonych elektronów jest zamieniana na energię ATP i NADP-H2. W ciemnej fazie fotosyntezy energia ATP i NADP-H2 jest przekształcana w energię wiązań chemicznych glukozy.

Co dzieje się podczas fazy światła fotosyntezy?

Odpowiadać

Elektrony chlorofilu, wzbudzone energią światła, przechodzą wzdłuż łańcuchów transportu elektronów, ich energia jest magazynowana w ATP i NADP-H2. Następuje fotoliza wody, uwalnia się tlen.

Jakie są główne procesy zachodzące podczas ciemnej fazy fotosyntezy?

Odpowiadać

Z dwutlenku węgla uzyskanego z atmosfery i wodoru uzyskanego w fazie lekkiej powstaje glukoza dzięki energii ATP uzyskanej w fazie lekkiej.

Jaka jest funkcja chlorofilu w komórce roślinnej?

Odpowiadać

Chlorofil bierze udział w procesie fotosyntezy: w fazie lekkiej chlorofil pochłania światło, elektron chlorofilu otrzymuje energię świetlną, odrywa się i przechodzi wzdłuż łańcucha transportu elektronów.

Jaką rolę odgrywają elektrony chlorofilu w fotosyntezie?

Odpowiadać

Elektrony chlorofilu, wzbudzone przez światło słoneczne, przechodzą przez łańcuchy transportu elektronów i oddają swoją energię do tworzenia ATP i NADP-H2.

Na jakim etapie fotosyntezy powstaje wolny tlen?

Odpowiadać

W fazie lekkiej, podczas fotolizy wody.

W jakiej fazie fotosyntezy zachodzi synteza ATP?

Odpowiadać

faza światła.

Co jest źródłem tlenu podczas fotosyntezy?

Odpowiadać

Woda (tlen jest uwalniany podczas fotolizy wody).

Szybkość fotosyntezy zależy od czynników ograniczających (ograniczających), do których należą światło, stężenie dwutlenku węgla, temperatura. Dlaczego te czynniki ograniczają reakcje fotosyntezy?

Odpowiadać

Światło jest niezbędne do wzbudzenia chlorofilu, dostarcza energii do procesu fotosyntezy. Dwutlenek węgla jest potrzebny w ciemnej fazie fotosyntezy, z niego syntetyzuje się glukozę. Zmiana temperatury prowadzi do denaturacji enzymów, reakcje fotosyntezy spowalniają.

W jakich reakcjach metabolicznych u roślin dwutlenek węgla jest substancją wyjściową do syntezy węglowodanów?

Odpowiadać

w reakcjach fotosyntezy.

W liściach roślin proces fotosyntezy przebiega intensywnie. Czy występuje w dojrzałych i niedojrzałych owocach? Wyjaśnij odpowiedź.

Odpowiadać

Fotosynteza zachodzi w zielonych częściach roślin wystawionych na działanie światła. Tak więc fotosynteza zachodzi w skórce zielonych owoców. Wewnątrz owocu iw skórce dojrzałych (nie zielonych) owoców fotosynteza nie zachodzi.