A növényeknek szén-dioxidra van szükségük a fotoszintézishez. Hogyan és hol zajlik a fotoszintézis a növényekben?

Hogyan lehet röviden és világosan megmagyarázni egy ilyen összetett folyamatot, mint a fotoszintézis? A növények az egyetlen élő szervezet, amely képes saját táplálékot előállítani. Hogyan csinálják? A növekedéshez minden szükséges anyagot megkapnak a környezetből: szén-dioxidot - a levegőből, vízből és - a talajból. A napfényből származó energiára is szükségük van. Ez az energia bizonyos kémiai reakciókat indít el, amelyek során a szén-dioxid és a víz glükózzá alakul (táplálkozás), és megtörténik a fotoszintézis. Röviden és érthetően a folyamat lényege az iskoláskorú gyerekeknek is elmagyarázható.

"A Fénnyel együtt"

A "fotoszintézis" szó két görög szóból származik - a "fotó" és a "szintézis", egy kombináció, amely fordításban azt jelenti, hogy "együtt a fénnyel". A napenergia kémiai energiává alakul. A fotoszintézis kémiai egyenlete:

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

Ez azt jelenti, hogy 6 szén-dioxid molekulát és tizenkét vízmolekulát használnak fel (a napfénnyel együtt) a glükóz előállítására, ami hat oxigénmolekulát és hat vízmolekulát eredményez. Ha ezt verbális egyenlet formájában ábrázoljuk, akkor a következőket kapjuk:

Víz + nap => glükóz + oxigén + víz.

A nap nagyon erős energiaforrás. Az emberek mindig megpróbálják használni áramtermelésre, házak szigetelésére, víz melegítésére stb. A növények évmilliókkal ezelőtt "kitalálták" a napenergia felhasználását, mert ez szükséges volt a túlélésükhöz. A fotoszintézis röviden és érthetően a következőképpen magyarázható: a növények a nap fényenergiáját felhasználva kémiai energiává alakítják át, aminek eredménye a cukor (glükóz), melynek feleslegét keményítőként raktározzák a levelek, gyökerek, szárak. és a növény magjai. A nap energiája átadódik a növényeknek, valamint az állatoknak, amelyeket ezek a növények megesznek. Amikor egy növénynek tápanyagra van szüksége a növekedéshez és más életfolyamatokhoz, ezek a tartalékok nagyon hasznosak.

Hogyan veszik fel a növények a napenergiát?

Ha röviden és világosan beszélünk a fotoszintézisről, érdemes kitérni arra a kérdésre, hogy a növények hogyan képesek felvenni a napenergiát. Ez a levelek speciális szerkezetének köszönhető, amely zöld sejteket - kloroplasztokat - tartalmaz, amelyek egy speciális klorofill nevű anyagot tartalmaznak. Ez adja a levelek zöld színét, és ez felelős a napfény energiájának elnyeléséért.

Miért széles és lapos a legtöbb levél?

A fotoszintézis a növények leveleiben megy végbe. A meglepő tény az, hogy a növények nagyon jól alkalmazkodnak a napfény felfogásához és a szén-dioxid elnyeléséhez. A széles felületnek köszönhetően sokkal több fény fogható meg. Ez az oka annak, hogy az esetenként házak tetejére szerelt napelemek is szélesek és laposak. Minél nagyobb a felület, annál jobb a felszívódás.

Mi még fontos a növények számára?

Az emberekhez hasonlóan a növényeknek is tápanyagokra és tápanyagokra van szükségük ahhoz, hogy egészségesek maradjanak, növekedjenek és jól teljesítsenek. A vízben oldott ásványi anyagokat a talajból a gyökereiken keresztül kapják. Ha a talajban hiányoznak az ásványi tápanyagok, a növény nem fejlődik normálisan. A gazdálkodók gyakran tesztelik a talajt, hogy megbizonyosodjanak arról, van-e benne elegendő tápanyag a növény növekedéséhez. Ellenkező esetben használjon olyan műtrágyákat, amelyek alapvető ásványi anyagokat tartalmaznak a növények táplálkozásához és növekedéséhez.

Miért olyan fontos a fotoszintézis?

A fotoszintézist röviden és világosan elmagyarázva a gyerekeknek, érdemes megemlíteni, hogy ez a folyamat a világ egyik legfontosabb kémiai reakciója. Mi az oka egy ilyen hangos kijelentésnek? Először is, a fotoszintézis táplálja a növényeket, amelyek viszont táplálják a bolygó összes többi élőlényét, beleértve az állatokat és az embereket is. Másodszor, a fotoszintézis eredményeként a légzéshez szükséges oxigén kerül a légkörbe. Minden élőlény belélegzi az oxigént és kilélegzi a szén-dioxidot. Szerencsére a növények ennek az ellenkezőjét teszik, ezért nagyon fontosak az emberek és az állatok számára, hogy lélegezzenek.

Csodálatos folyamat

Kiderült, hogy a növények is tudnak lélegezni, de az emberrel és az állatokkal ellentétben nem oxigént, hanem szén-dioxidot szívnak fel a levegőből. A növények is isznak. Ezért meg kell öntözni őket, különben elpusztulnak. A gyökérrendszer segítségével a víz és a tápanyagok a növényi test minden részébe eljutnak, a szén-dioxid pedig a leveleken lévő apró lyukakon keresztül szívódik fel. A kémiai reakció elindításának kiváltó oka a napfény. Az összes keletkező anyagcsereterméket a növények táplálkozásra használják fel, oxigén kerül a légkörbe. Így tudja röviden és érthetően elmagyarázni, hogyan megy végbe a fotoszintézis folyamata.

Fotoszintézis: a fotoszintézis világos és sötét fázisai

A vizsgált folyamat két fő részből áll. A fotoszintézisnek két fázisa van (leírás és táblázat - lent). Az elsőt fényfázisnak nevezik. Csak fény jelenlétében fordul elő tilakoid membránokban, klorofill, elektronhordozó fehérjék és az ATP-szintetáz enzim részvételével. Mit rejt még a fotoszintézis? Világítsd meg és cseréld ki egymást, ahogy a nappal és az éjszaka jön (Calvin ciklusok). A sötét fázisban ugyanaz a glükóz, a növények tápláléka termelődik. Ezt a folyamatot fényfüggetlen reakciónak is nevezik.

Következtetés

A fentiek mindegyikéből a következő következtetések vonhatók le:

• A fotoszintézis az a folyamat, amely lehetővé teszi az energia kinyerését a napból.
• A nap fényenergiáját a klorofill kémiai energiává alakítja.
• A klorofill adja a növények zöld színét.
• A fotoszintézis a növényi levelek kloroplasztiszában megy végbe.
• A szén-dioxid és a víz nélkülözhetetlen a fotoszintézishez.
• A szén-dioxid apró lyukakon, sztómákon keresztül jut be a növénybe, és azokon keresztül távozik az oxigén.
• A víz a gyökerein keresztül szívódik fel a növénybe.
• Fotoszintézis nélkül nem lenne élelem a világon.

Fotoszintézis - ez a szerves vegyületek szervetlen vegyületekből történő szintézisére szolgáló folyamatok összessége a fényenergia kémiai kötések energiájává történő átalakítása következtében. A zöld növények fototróf szervezetekhez tartoznak, egyes prokarióták - cianobaktériumok, lila és zöld kénbaktériumok, növényi flagellátok.

A fotoszintézis folyamatának kutatása a 18. század második felében kezdődött. Fontos felfedezést tett a kiváló orosz tudós, K. A. Timiryazev, aki alátámasztotta a zöld növények kozmikus szerepének elméletét. A növények elnyelik a napsugarakat, és a fényenergiát az általuk szintetizált szerves vegyületek kémiai kötéseinek energiájává alakítják. Így biztosítják az élet megőrzését és fejlődését a Földön. A tudós elméletileg alátámasztotta és kísérletileg is bebizonyította a klorofill szerepét a fényelnyelésben a fotoszintézis során.

A klorofillok a fő fotoszintetikus pigmentek. Szerkezetükben hasonlóak a hemoglobin heméhez, de vas helyett magnéziumot tartalmaznak. A vastartalom a klorofillmolekulák szintézisének biztosításához szükséges. Számos klorofill létezik, amelyek kémiai szerkezetükben különböznek egymástól. Minden fototróf esetében kötelező klorofill a . Klorofillb zöld növényekben található klorofill c kovamoszatokban és barna algákban. Klorofil d a vörös algákra jellemző.

A zöld és lila fotoszintetikus baktériumok különleges bakterioklorofillok . A baktériumok fotoszintézisének sok közös vonása van a növények fotoszintézisével. Abban különbözik, hogy a baktériumokban a hidrogén-szulfid a donor, a növényekben pedig a víz. A zöld és lila baktériumok nem rendelkeznek fotorendszerrel II. A bakteriális fotoszintézist nem kíséri oxigén felszabadulása. A bakteriális fotoszintézis általános egyenlete:

6C02 + 12H2S → C6H12O6 + 12S + 6H20.

A fotoszintézis redox folyamaton alapul. Összefügg az elektronok átvitelével az elektrondonorok vegyületeitől az azokat észlelő vegyületekhez - akceptorokhoz. A fényenergia szintetizált szerves vegyületek (szénhidrátok) energiájává alakul.

A kloroplaszt membránok speciális szerkezettel rendelkeznek - reakcióközpontok amelyek klorofillt tartalmaznak. Zöld növényekben és cianobaktériumokban kettő fotorendszerek – először én) és második (II) , amelyek különböző reakcióközpontokkal rendelkeznek, és elektrontranszport rendszeren keresztül kapcsolódnak egymáshoz.

A fotoszintézis két fázisa

A fotoszintézis folyamata két fázisból áll: világos és sötét.

Csak fény jelenlétében fordul elő a mitokondriumok belső membránjain speciális struktúrák membránjaiban - tilakoidok . A fotoszintetikus pigmentek rögzítik a fénykvantumokat (fotonokat). Ez a klorofillmolekula egyik elektronjának "gerjesztéséhez" vezet. A hordozómolekulák segítségével az elektron a tilakoid membrán külső felületére mozog, és bizonyos potenciális energiát szerez.

Ez az elektron az fotórendszer I visszatérhet energiaszintjére és helyreállíthatja azt. A NADP (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) is átvihető. A hidrogénionokkal kölcsönhatásba lépő elektronok visszaállítják ezt a vegyületet. A redukált NADP (NADP H) hidrogént szállít a légköri CO 2 glükózzá redukálásához.

Hasonló folyamatok zajlanak le fotorendszer II . A gerjesztett elektronok átvihetők az I. fotorendszerbe és visszaállíthatók. A II. fotorendszer helyreállítása a vízmolekulák által szállított elektronok miatt következik be. A vízmolekulák lebomlanak (víz fotolízise) hidrogén protonokká és molekuláris oxigénné, amely a légkörbe kerül. Az elektronokat a II. fotorendszer helyreállítására használják. Víz fotolízis egyenlete:

2Н 2 0 → 4Н + + 0 2 + 2е.

Amikor az elektronok visszatérnek a tilakoid membrán külső felületéről az előző energiaszintre, energia szabadul fel. ATP-molekulák kémiai kötései formájában tárolódik, amelyek mindkét fotorendszerben a reakciók során szintetizálódnak. Az ATP szintézis folyamatát ADP-vel és foszforsavval ún fotofoszforiláció . Az energia egy részét a víz elpárologtatására használják fel.

A fotoszintézis fényfázisában energiagazdag vegyületek keletkeznek: ATP és NADP H. A vízmolekula bomlása (fotolízise) során molekuláris oxigén kerül a légkörbe.

A reakciók a kloroplasztiszok belső környezetében mennek végbe. Előfordulhatnak fénnyel vagy anélkül. A könnyű fázisban képződött energia felhasználásával szerves anyagok szintetizálódnak (a CO 2 glükózzá redukálódik).

A szén-dioxid redukciós folyamata ciklikus és ún Calvin ciklus . M. Calvin amerikai kutatóról nevezték el, aki felfedezte ezt a ciklikus folyamatot.

A ciklus a légköri szén-dioxid és a ribulóz-bifoszfát reakciójával kezdődik. Az enzim katalizálja a folyamatot karboxiláz . A ribulóz-bifoszfát egy öt szénatomos cukor, két foszforsavmaradékkal kombinálva. Számos kémiai átalakulás létezik, amelyek mindegyike a saját specifikus enzimét katalizálja. Hogyan keletkezik a fotoszintézis végterméke? szőlőcukor , és a ribulóz-bifoszfát is csökken.

A fotoszintézis folyamatának általános egyenlete:

6C0 2 + 6H 2 0 → C 6 H 12 O 6 + 60 2

A fotoszintézis folyamatának köszönhetően a Nap fényenergiája elnyelődik és a szintetizált szénhidrátok kémiai kötéseinek energiájává alakul. Az energia a táplálékláncok mentén a heterotróf szervezetekbe kerül. A fotoszintézis során szén-dioxidot vesz fel és oxigén szabadul fel. Az összes légköri oxigén fotoszintetikus eredetű. Évente több mint 200 milliárd tonna szabad oxigén szabadul fel. Az oxigén megvédi a földi életet az ultraibolya sugárzástól, ózonpajzsot hozva létre a légkörben.

A fotoszintézis folyamata nem hatékony, mivel a napenergia mindössze 1-2%-a kerül át a szintetizált szerves anyagba. Ennek az az oka, hogy a növények nem nyelnek el elég fényt, egy részét a légkör elnyeli stb. A napfény nagy része a Föld felszínéről visszaverődik az űrbe.

Háromféle plasztid létezik:

• kloroplasztiszok- zöld, funkció - fotoszintézis
• kromoplasztok- vörös és sárga, tönkrement kloroplasztisz, élénk színt adhat a szirmoknak és a terméseknek.
• leukoplasztok- színtelen, funkció - anyagkészlet.

A kloroplasztiszok szerkezete

két membrán borítja. A külső membrán sima, a belsőben kinövések vannak - tilakoidok. A rövid tilakoidok halmait nevezzük gabonafélék, megnövelik a belső membrán területét, hogy minél több fotoszintézis enzimet tudjon elhelyezni rajta.

A kloroplaszt belső környezetét stromának nevezik. Kör alakú DNS-t és riboszómákat tartalmaz, amelyeknek köszönhetően a kloroplasztiszok a fehérjék egy részét önállóan állítják elő maguknak, ezért félautonóm organellumoknak nevezik őket. (Úgy véljük, hogy a korábbi plasztidok szabad baktériumok voltak, amelyeket egy nagy sejt felszívott, de nem emésztett meg.)

Fotoszintézis (egyszerű)

Zöld levelekben a fényben
A kloroplasztiszokban klorofillal
Szén-dioxidból és vízből
Glükóz és oxigén szintetizálódik.

Fotoszintézis (közepes nehézségű)

1. Fény fázis.
Fényben fordul elő a kloroplasztiszok szemcséiben. Fény hatására a víz bomlása (fotolízise) megy végbe, oxigén keletkezik, amely kibocsátódik, valamint hidrogénatomok (NADP-H) és ATP energia, amelyeket a következő szakaszban használnak fel.

2. Sötét fázis.
Fényben és sötétben is előfordul (fény nem szükséges), a kloroplasztiszok strómájában. A környezetből nyert szén-dioxidból és az előző szakaszban nyert hidrogénatomokból glükóz szintetizálódik az előző szakaszban nyert ATP energiájának köszönhetően.

1. Állítson fel összefüggést a fotoszintézis folyamata és a fázis között, amelyben bekövetkezik: 1) világos, 2) sötét. Írja be az 1-es és 2-es számokat a megfelelő sorrendben!
A) NADP-2H molekulák képződése
B) oxigén felszabadulása
C) monoszacharid szintézise
D) ATP-molekulák szintézise
D) szén-dioxid hozzáadása egy szénhidráthoz

Válasz

2. Állítson fel összefüggést a fotoszintézis jellemzője és fázisa között: 1) világos, 2) sötét. Írja be az 1-es és 2-es számokat a megfelelő sorrendben!
A) víz fotolízise
B) szén-dioxid rögzítés
C) ATP molekulák hasítása
D) klorofill gerjesztése fénykvantumokkal
D) glükóz szintézis

Válasz

3. Állítson fel egyezést a fotoszintézis folyamata és a fázis között, amelyben bekövetkezik: 1) világos, 2) sötét. Írd le az 1-es és 2-es számokat a megfelelő sorrendben!
A) NADP * 2H molekulák kialakulása
B) oxigén felszabadulása
B) glükóz szintézis
D) ATP-molekulák szintézise
D) szén-dioxid visszanyerése

Válasz

4. Állítson fel összefüggést a folyamatok és a fotoszintézis fázisa között: 1) világos, 2) sötét. Írja le az 1-es és 2-es számokat a betűknek megfelelő sorrendben!
A) glükóz polimerizációja
B) szén-dioxid megkötés
B) ATP szintézis
D) a víz fotolízise
E) hidrogénatomok képződése
E) glükóz szintézis

Válasz

5. Állítson fel összefüggést a fotoszintézis fázisai és jellemzőik között: 1) világos, 2) sötét! Írja le az 1-es és 2-es számokat a betűknek megfelelő sorrendben!
A) A víz fotolízisét elvégezzük
B) ATP képződik
B) oxigén kerül a légkörbe
D) az ATP energia felhasználásával jár
D) A reakciók fényben és sötétben is lejátszódhatnak.

Válasz

6. FORMÁZÁS:
A) a NADP + helyreállítása
B) hidrogénionok szállítása a membránon keresztül
C) NADP-2R átalakítása NADP+-vé

D) gerjesztett elektronok mozgása

Elemezze a táblázatot. Töltse ki a táblázat üres celláit a listában megadott fogalmak és kifejezések használatával! Minden betűs cellához válassza ki a megfelelő kifejezést a rendelkezésre álló listából.
1) tilakoid membránok
2) fényfázis
3) szervetlen szén rögzítése
4) víz fotoszintézis
5) sötét fázis
6) sejt citoplazmája

Válasz

Válasszon három lehetőséget. A fotoszintézis sötét fázisát az jellemzi
1) a folyamatok lefolyása a kloroplasztiszok belső membránjain
2) glükóz szintézis
3) szén-dioxid rögzítés
4) a folyamatok lefolyása a kloroplasztiszok sztrómájában
5) a víz fotolízisének jelenléte
6) ATP képződése

Válasz

1. Az alábbiakban felsorolt ​​jelek, kettő kivételével, az ábrázolt sejtorganoid szerkezetének és funkcióinak leírására szolgálnak. Határozzon meg két olyan jelet, amelyek „kiesnek” az általános listából, és írják le azokat a számokat, amelyek alatt vannak.

2) ATP-molekulákat halmoz fel
3) fotoszintézist biztosít

5) félig autonómiával rendelkezik

Válasz

2. Kettő kivételével az összes alább felsorolt ​​jel felhasználható az ábrán látható sejtorganoid leírására. Határozzon meg két olyan jelet, amelyek „kiesnek” az általános listából, és írják le azokat a számokat, amelyek alatt vannak.
1) egymembrán organoid
2) cristákból és kromatinból áll
3) körkörös DNS-t tartalmaz
4) saját fehérjét szintetizál
5) osztható

Válasz

Kettő kivételével az alábbi jellemzők mindegyike felhasználható a kloroplaszt szerkezetének és funkcióinak leírására. Határozzon meg két olyan jelet, amelyek „kiesnek” az általános listából, és írják le azokat a számokat, amelyek alatt vannak.
1) egy két membránból álló organoid
2) saját zárt DNS-molekulája van
3) egy félig autonóm organoid
4) osztóorsót képez
5) szacharózt tartalmazó sejtnedvvel töltve

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. DNS-molekulát tartalmazó sejtszervecskék
1) riboszóma
2) kloroplaszt
3) sejtközpont
4) Golgi-komplexus

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. Milyen anyag szintézisében vesznek részt a hidrogénatomok a fotoszintézis sötét fázisában?
1) NADF-2N
2) glükóz
3) ATP
4) víz

Válasz

Az alábbi jelek mindegyike, kivéve kettőt, felhasználható a fotoszintézis fényfázisának folyamatainak meghatározására. Határozzon meg két olyan jelet, amelyek „kiesnek” az általános listából, és írják le azokat a számokat, amelyek alatt vannak.
1) a víz fotolízise


4) molekuláris oxigén képződése

Válasz

Válasszon ki két helyes választ az öt közül, és írja le azokat a számokat, amelyek alatt szerepelnek. A fotoszintézis fényfázisában a sejtben
1) oxigén keletkezik a vízmolekulák bomlásának eredményeként
2) a szénhidrátokat szén-dioxidból és vízből szintetizálják
3) a glükózmolekulák polimerizációja keményítő képződésével megy végbe
4) ATP-molekulák szintetizálódnak
5) az ATP-molekulák energiáját a szénhidrátok szintézisére fordítják

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. Milyen sejtszervecske tartalmaz DNS-t
1) vakuólum
2) riboszóma
3) kloroplaszt
4) lizoszóma

Válasz

Illessze be a "Szerves anyagok szintézise növényben" szövegbe a javasolt listából hiányzó kifejezéseket, ehhez digitális szimbólumokat használva. Írja le a kiválasztott számokat a betűknek megfelelő sorrendben! A növények a túléléshez szükséges energiát szerves anyagok formájában tárolják. Ezek az anyagok __________ (A) során szintetizálódnak. Ez a folyamat a __________ (B) levélsejtekben játszódik le - speciális zöld plasztidokban. Különleges zöld anyagot tartalmaznak - __________ (B). A víz és a szén-dioxid mellett szerves anyagok képződésének előfeltétele a __________ (D).
Kifejezések listája:
1) légzés
2) párolgás
3) leukoplaszt
4) élelmiszer
5) fény
6) fotoszintézis
7) kloroplaszt
8) klorofill

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. A sejtekben a glükóz elsődleges szintézise a
1) mitokondriumok
2) endoplazmatikus retikulum
3) Golgi-komplexus
4) kloroplasztiszok

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. A fotoszintézis folyamatában az oxigénmolekulák a molekulák bomlása miatt keletkeznek
1) szén-dioxid
2) glükóz
3) ATP
4) víz

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. Helyesek a következő állítások a fotoszintézisről? A) A fényfázisban a fény energiája a glükóz kémiai kötéseinek energiájává alakul. B) A tilakoid membránokon sötét fázisú reakciók mennek végbe, amelyekbe szén-dioxid molekulák lépnek be.
1) csak A igaz
2) csak B igaz
3) mindkét állítás helyes
4) mindkét ítélet téves

Válasz

1. Állítsa be a fotoszintézis során lezajló folyamatok helyes sorrendjét! Írja le azokat a számokat, amelyek alatt szerepelnek a táblázatban!
1) Szén-dioxid használata
2) Oxigénképződés
3) Szénhidrátok szintézise
4) ATP-molekulák szintézise
5) A klorofill gerjesztése

Válasz

2. Állítsa be a fotoszintézis folyamatok helyes sorrendjét.
1) a napenergia átalakítása ATP energiává
2) gerjesztett klorofill elektronok képződése
3) szén-dioxid rögzítés
4) keményítőképződés
5) az ATP energia glükóz energiává történő átalakítása

Válasz

3. Állítsa be a fotoszintézis során lezajló folyamatok sorrendjét! Írd le a megfelelő számsort!

2) ATP lebontása és energia felszabadulása
3) glükóz szintézis
4) ATP-molekulák szintézise
5) a klorofill gerjesztése

Válasz

Válassza ki a kloroplasztiszok szerkezetének és funkcióinak három jellemzőjét!
1) a belső membránok krisztákat képeznek
2) sok reakció megy végbe a szemekben
3) glükóz szintézis megy végbe bennük
4) a lipidszintézis helyszíne
5) két különböző részecskéből áll
6) két membránból álló organellumok

Válasz

Jelöljön ki három igaz állítást az általános listából, és írja le azokat a számokat, amelyek alatt szerepel a táblázatban! A fotoszintézis fényfázisában,
1) a víz fotolízise
2) a szén-dioxid glükózzá redukálása
3) ATP-molekulák szintézise a napfény energiája miatt
4) a hidrogén és a NADP + hordozó kombinációja
5) az ATP-molekulák energiájának felhasználása szénhidrátok szintéziséhez

Válasz

Az alábbiakban felsorolt ​​jellemzők mindegyike, kettő kivételével, használható a fotoszintézis fényfázisának leírására. Határozzon meg két olyan jelet, amelyek „kiesnek” az általános listából, és írják le azokat a számokat, amelyek alatt vannak.
1) melléktermék képződik - oxigén
2) a kloroplasztisz strómájában fordul elő
3) szén-dioxid megkötés
4) ATP szintézis
5) a víz fotolízise

Válasz

Válassz egyet, a legmegfelelőbb lehetőséget. A fotoszintézis folyamatát a bioszférában zajló szénciklus egyik fontos láncszemének kell tekinteni, mivel annak során
1) a növények az élettelen természetből származó szenet tartalmazzák az élővilágba
2) a növények oxigént bocsátanak ki a légkörbe
3) az élőlények légzés közben szén-dioxidot bocsátanak ki
4) az ipari termelés szén-dioxiddal tölti fel a légkört

Válasz

Állítson fel egyezést a folyamat és a folyamatok szakaszai között: 1) fotoszintézis, 2) fehérje bioszintézis. Írja be az 1-es és 2-es számokat a megfelelő sorrendben!
A) szabad oxigén felszabadulása
B) aminosavak közötti peptidkötések kialakulása
C) mRNS szintézis DNS-en
D) fordítási folyamat
D) a szénhidrátok helyreállítása
E) NADP + átalakítása NADP 2H-vá

Válasz

Válassza ki a fotoszintézis folyamatában részt vevő sejtszervecskéket és szerkezeteiket!
1) lizoszómák
2) kloroplasztiszok
3) tilakoidok
4) szemek
5) vakuolák
6) riboszómák

Válasz

Az alább felsorolt ​​kifejezések kettő kivételével a plasztidok leírására szolgálnak. Határozzon meg két olyan kifejezést, amely „kiesik” az általános listából, és írja le azokat a számokat, amelyek alatt szerepelnek a táblázatban.
1) pigment
2) glikokalix
3) grana
4) kriszta
5) tilakoid

Válasz

Válasz

A következő jellemzők mindegyike, kettő kivételével, használható a fotoszintézis folyamatának leírására. Határozzon meg két olyan jellemzőt, amely „kiesik” az általános listából, és válaszul írja le azokat a számokat, amelyek alatt szerepelnek.
1) A folyamat végrehajtásához fényenergiát használnak fel.
2) A folyamat enzimek jelenlétében megy végbe.
3) A folyamatban a központi szerep a klorofill molekuláé.
4) A folyamatot a glükózmolekula lebomlása kíséri.
5) A folyamat nem mehet végbe prokarióta sejtekben.

Válasz

Az alábbiakban felsorolt ​​fogalmak kettő kivételével a fotoszintézis sötét fázisának leírására szolgálnak. Határozzon meg két fogalmat, amely „kiesik” az általános listából, és írja le azokat a számokat, amelyek alatt szerepel.
1) szén-dioxid rögzítés
2) fotolízis
3) a NADP 2H oxidációja
4) grana
5) stroma

Válasz

Az alább felsorolt ​​jelek, kettő kivételével, az ábrázolt sejtorganoid szerkezetének és funkcióinak leírására szolgálnak. Határozzon meg két olyan jelet, amelyek „kiesnek” az általános listából, és írják le azokat a számokat, amelyek alatt vannak.
1) a biopolimereket monomerekre hasítja
2) ATP-molekulákat halmoz fel
3) fotoszintézist biztosít
4) kétmembrán organellumokra utal
5) félig autonómiával rendelkezik

Válasz

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Fotoszintézis- a szerves anyagok szintézisének folyamata a fény energiája miatt. Azokat a szervezeteket, amelyek képesek szervetlen vegyületekből szerves anyagokat szintetizálni, autotrófoknak nevezzük. A fotoszintézis csak az autotróf szervezetek sejtjeire jellemző. A heterotróf szervezetek nem képesek szerves anyagokat szintetizálni szervetlen vegyületekből.
A zöld növények sejtjei és egyes baktériumok speciális szerkezetekkel és vegyi anyagok komplexekkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra a napfény energiájának megragadását.

A kloroplasztiszok szerepe a fotoszintézisben

A növényi sejtekben mikroszkopikus képződmények vannak - kloroplasztok. Ezek olyan organellumok, amelyekben az energia és a fény elnyelődik, és az ATP és más molekulák - energiahordozók - energiájává alakul. A kloroplasztiszok szemcséi klorofillt, egy összetett szerves anyagot tartalmaznak. A klorofill megköti a fény energiáját, és a glükóz és más szerves anyagok bioszintézisében használható fel. A glükóz szintéziséhez szükséges enzimek a kloroplasztiszokban is megtalálhatók.

A fotoszintézis könnyű fázisa

A klorofill által elnyelt vörös fénykvantum gerjesztett állapotba hozza az elektront. A fénnyel gerjesztett elektron nagy energiakészletre tesz szert, aminek következtében magasabb energiaszintre lép. A fénnyel gerjesztett elektron egy magasba emelt kőhöz hasonlítható, amely potenciális energiát is nyer. Elveszíti, ha leesik a magasból. A gerjesztett elektron, mintha lépésenként mozogna a kloroplasztiszba ágyazott összetett szerves vegyületek láncán. Az egyik szakaszból a másikba haladva az elektron energiát veszít, amelyet az ATP szintézisére használnak fel. Az energiát pazarló elektron visszakerül a klorofillba. A fényenergia új része ismét gerjeszti a klorofill elektront. Ismét ugyanazt az utat követi, energiát fordítva az ATP-molekulák képzésére.
Az energiahordozó molekulák redukciójához szükséges hidrogénionok és elektronok a vízmolekulák hasadása során keletkeznek. A vízmolekulák hasítását a kloroplasztiszokban egy speciális fehérje végzi fény hatására. Ezt a folyamatot ún víz fotolízise.
Így a napfény energiáját a növényi sejt közvetlenül felhasználja:
1. klorofill elektronok gerjesztése, amelyek energiáját tovább fordítják ATP és más energiahordozó molekulák képzésére;
2. víz fotolízise, ​​hidrogénionok és elektronok ellátása a fotoszintézis könnyű fázisába.
Ebben az esetben a fotolízis reakcióinak melléktermékeként oxigén szabadul fel. Az a szakasz, amely során a fény energiája miatt energiadús vegyületek keletkeznek - ATP és energiahordozó molekulák, hívott a fotoszintézis könnyű fázisa.

A fotoszintézis sötét fázisa

A kloroplasztiszok öt szénatomos cukrokat tartalmaznak, amelyek közül az egyik ribulóz-difoszfát, egy szén-dioxid-megkötő. Egy speciális enzim köti meg az öt szénatomos cukrot a levegőben lévő szén-dioxiddal. Ilyenkor olyan vegyületek keletkeznek, amelyek az ATP és más energiahordozó molekulák energiája miatt hat szénatomos glükózmolekulává redukálódnak. Így a fényfázis során az ATP és más energiahordozó molekulák energiájává alakult fényenergiát a glükóz szintézisére használják fel. Ezek a folyamatok a sötétben is végbemenhetnek.
Lehetőség volt kloroplasztiszokat izolálni a növényi sejtekből, amelyek fény hatására fotoszintézist végeztek egy kémcsőben - új glükózmolekulákat képeztek, miközben elnyelték a szén-dioxidot. Ha a kloroplasztiszok megvilágítását leállították, akkor a glükóz szintézisét is felfüggesztették. Ha azonban ATP-t és redukált energiahordozó molekulákat adnak a kloroplasztiszokhoz, akkor a glükózszintézis újraindul, és sötétben is folytatódhat. Ez azt jelenti, hogy a fény valóban csak az ATP szintéziséhez és az energiahordozó molekulák feltöltéséhez szükséges. A szén-dioxid felszívódása és a glükóz képződése a növényekben hívott a fotoszintézis sötét fázisa mert tud járni a sötétben.
Az intenzív megvilágítás, a levegőben lévő megnövekedett szén-dioxid a fotoszintézis aktivitásának növekedéséhez vezet.

Klorofil mentes fotoszintézis

Térbeli lokalizáció

A növényi fotoszintézis kloroplasztiszokban: izolált kétmembrán sejtszervecskékben történik. A kloroplasztok lehetnek a termések, szárak sejtjeiben, azonban a fotoszintézis fő szerve, anatómiailag alkalmas a kezelésére, a levél. A levélben a palánk parenchyma szövete a leggazdagabb kloroplasztiszokban. Egyes degenerált levelű pozsgás növényeknél (például kaktuszok) a fő fotoszintetikus tevékenység a szárhoz kapcsolódik.

A levél lapos formájának köszönhetően a fotoszintézishez szükséges fényt teljesebben rögzítik, ami nagy felület/térfogat arányt biztosít. A vizet a gyökérből egy fejlett edényhálózaton (levélerek) szállítják. A szén-dioxid részben diffúzió útján jut be a kutikulán és a hámrétegen keresztül, de nagy része a sztómákon, a levélen keresztül pedig a sejtközi téren keresztül diffundál be a levélbe. A CAM-fotoszintézist végző növények speciális mechanizmusokat alakítottak ki a szén-dioxid aktív asszimilációjára.

A kloroplaszt belső tere színtelen tartalommal (stroma) van kitöltve és membránokkal (lamellákkal) van átitatva, amelyek egymással kombinálva tilakoidokat képeznek, amelyek viszont gránáknak nevezett halmokba csoportosulnak. Az intratilakoid tér elkülönül és nem kommunikál a stroma többi részével, feltételezhető továbbá, hogy az összes tilakoid belső tere kommunikál egymással. A fotoszintézis fénystádiumai a membránokra korlátozódnak, a CO 2 autotróf rögzítése a stromában történik.

A kloroplasztiszoknak saját DNS-ük, RNS-ük, riboszómájuk van (70-es típus), a fehérjeszintézis folyamatban van (bár ezt a folyamatot a sejtmag irányítja). Nem szintetizálódnak újra, hanem az előzőek felosztásával jönnek létre. Mindez lehetővé tette, hogy a szabad cianobaktériumok leszármazottainak tekintsék őket, amelyek a szimbiogenezis folyamatában bekerültek az eukarióta sejt összetételébe.

Fotórendszer I

Az I. fénygyűjtő komplex körülbelül 200 klorofillmolekulát tartalmaz.

Az első fotorendszer reakcióközpontja egy klorofill a dimert tartalmaz, amelynek abszorpciós maximuma 700 nm-en van (P700). Fénykvantum általi gerjesztést követően visszaállítja az elsődleges akceptort - a klorofill a-t, másodlagost (K1-vitamin vagy filokinon), majd az elektron átkerül a ferredoxinba, amely a ferredoxin-NADP-reduktáz enzim segítségével helyreállítja a NADP-t.

A b 6 f komplexben redukált plasztocianin fehérje az intratilakoid tér felől az első fotorendszer reakcióközpontjába kerül, és egy elektront továbbít az oxidált P700-ba.

Ciklikus és pszeudociklusos elektrontranszport

A fent leírt teljes nem ciklikus elektronút mellett ciklikus és pszeudociklusos utakat is találtak.

A ciklikus út lényege, hogy a ferredoxin a NADP helyett helyreállítja a plasztokinont, amely visszaadja azt a b 6 f komplexbe. Az eredmény egy nagyobb proton gradiens és több ATP, de nincs NADPH.

A pszeudociklusos úton a ferredoxin redukálja az oxigént, amely tovább alakul vízzé, és felhasználható a II. fotorendszerben. Ezenkívül nem termel NADPH-t.

sötét színpad

A sötét szakaszban az ATP és a NADPH részvételével a CO 2 glükózzá redukálódik (C 6 H 12 O 6). Bár ehhez a folyamathoz nincs szükség fényre, a szabályozásában részt vesz.

C 3 -fotoszintézis, Calvin ciklus

A harmadik szakaszban 5 PHA-molekula vesz részt, amelyek 4-, 5-, 6- és 7-szénvegyületek képződése révén 3 5-szén-ribulóz-1,5-bifoszfáttá egyesülnek, amihez 3ATP szükséges. .

Végül két PHA-ra van szükség a glükózszintézishez. Egyik molekulájának kialakulásához 6 körfolyamat, 6 CO 2, 12 NADPH és 18 ATP szükséges.

C 4 -fotoszintézis

Főbb cikkek: Hatch-Slack-Karpilov ciklus, C4 fotoszintézis

A stromában oldott alacsony CO 2 koncentrációnál a ribulóz-biszfoszfát-karboxiláz katalizálja a ribulóz-1,5-biszfoszfát oxidációs reakcióját és bomlását 3-foszfoglicerinsavvá és foszfoglikolsavvá, amelyet kényszeresen használnak fel a fotorespiráció folyamatában.

A CO 2 C 4 koncentrációjának növelése érdekében a növények megváltoztatták a levél anatómiáját. A bennük lévő Calvin-ciklus a vezetőköteg hüvelyének sejtjeiben lokalizálódik, míg a mezofil sejtjeiben a PEP-karboxiláz hatására a foszfoenolpiruvát karboxileződik, oxálecetsavat képezve, amely maláttá vagy aszpartáttá alakul és a burok sejtjeibe szállítják, ahol dekarboxileződik piruvát képződésével, amely visszakerül a mezofil sejtekbe.

A 4 fotoszintézist gyakorlatilag nem kíséri a Calvin-ciklusból származó ribulóz-1,5-biszfoszfát veszteség, ezért hatékonyabb. 1 glükózmolekula szintéziséhez azonban nem 18, hanem 30 ATP szükséges. Ez kifizetődő a trópusokon, ahol a forró éghajlat megköveteli a sztómák zárva tartását, megakadályozva a CO2 bejutását a levélbe, valamint ruderális életstratégiában is.

CAM fotoszintézis

Később kiderült, hogy az oxigén felszabadítása mellett a növények szén-dioxidot is felszívnak, és a víz közreműködésével szerves anyagokat szintetizálnak a fényben. Robert Mayerben az energia megmaradás törvénye alapján azt feltételezte, hogy a növények a napfény energiáját kémiai kötések energiájává alakítják. W. Pfeffer ezt a folyamatot fotoszintézisnek nevezte.

A klorofillokat először P. J. Peltier és J. Cavent izolálták. Az MS Tsvetnek sikerült elkülönítenie a pigmenteket és külön-külön tanulmányoznia az általa létrehozott kromatográfiás módszerrel. A klorofill abszorpciós spektrumait K. A. Timiryazev tanulmányozta, aki Mayer rendelkezéseit kidolgozva kimutatta, hogy az elnyelt sugarak teszik lehetővé a rendszer energiájának növelését azáltal, hogy a gyenge C-O és O-H kötések helyett nagy energiájú C-C-t hoznak létre. (korábban azt hitték, hogy a fotoszintézisben sárga sugarakat használnak, amelyeket nem szívnak fel a levél pigmentjei). Ez annak a módszernek köszönhető, amelyet az elnyelt CO 2 általi fotoszintézis figyelembevételére alkotott meg: a növény különböző hullámhosszú (különböző színű) fénnyel való megvilágítására irányuló kísérletek során kiderült, hogy a fotoszintézis intenzitása egybeesik a klorofill abszorpciós spektruma.

A fotoszintézis redox esszenciáját (oxigén és anoxigén egyaránt) Cornelis van Niel feltételezte. Ez azt jelentette, hogy a fotoszintézisben az oxigén teljes egészében vízből képződik, amit A. P. Vinogradov kísérletileg megerősített izotópos jelöléssel végzett kísérletei során. Mr. Robert Hill megállapította, hogy a víz oxidációjának (és az oxigén felszabadulásának) folyamata, valamint a CO 2 asszimilációja szétválasztható. V-D. Arnon megállapította a fotoszintézis fénystádiumainak mechanizmusát, a CO 2 asszimilációs folyamat lényegét pedig Melvin Calvin tárta fel szénizotópok segítségével az 1940-es évek végén, munkájáért Nobel-díjjal jutalmazták.

Más tények

Lásd még

Irodalom

• D. terem, Rao K. Fotoszintézis: Per. angolról. - M.: Mir, 1983.
• Növényélettan / szerk. prof. Ermakova I. P. - M .: Akadémia, 2007
• A sejt molekuláris biológiája / Albertis B., Bray D. et al. In 3 vols. - M.: Mir, 1994
• Rubin A. B. Biofizika. 2 kötetben. - M.: Szerk. Moszkvai Egyetem és Tudomány, 2004.
• Csernavszkaja N. M.,