Fotosyntes ?r en ganska komplex process och inkluderar tv? faser: ljus, som alltid sker uteslutande i ljuset, och m?rker. Alla processer sker inuti kloroplaster p? speciella sm? organ - tylakoider. Under den l?tta fasen absorberas ett kvantum av ljus av klorofyll, vilket resulterar i bildandet av ATP- och NADPH-molekyler. Vattnet bryts sedan ned, bildar v?tejoner och frig?r en syremolekyl. Fr?gan uppst?r, vilka ?r dessa obegripliga mystiska ?mnen: ATP och NADH?

ATP ?r en speciell organisk molekyl som finns i alla levande organismer och kallas ofta f?r "energi"-valutan. Det ?r dessa molekyler som inneh?ller h?genergibindningar och ?r energik?llan i all organisk syntes och kemiska processer i kroppen. Tja, NADPH ?r faktiskt en k?lla till v?te, det anv?nds direkt i syntesen av h?gmolekyl?ra organiska ?mnen - kolhydrater, som sker i den andra, m?rka fasen av fotosyntesen med hj?lp av koldioxid. Men l?t oss ta ordning p? saker och ting.

L?tt fas av fotosyntesen

Kloroplaster inneh?ller mycket klorofyllmolekyler, och alla absorberar solljus. Samtidigt absorberas ljus av andra pigment, men de kan inte utf?ra fotosyntes. Sj?lva processen sker endast i vissa klorofyllmolekyler, av vilka det finns v?ldigt f?. Andra molekyler av klorofyll, karotenoider och andra ?mnen bildar speciella antenn- och ljusupptagningskomplex (LHC). De, liksom antenner, absorberar ljuskvanta och ?verf?r excitation till speciella reaktionscentra eller f?llor. Dessa centra ?r bel?gna i fotosystem, av vilka v?xter har tv?: fotosystem II och fotosystem I. De inneh?ller speciella klorofyllmolekyler: respektive i fotosystem II - P680 och i fotosystem I - P700. De absorberar ljus med exakt denna v?gl?ngd (680 och 700 nm).

Diagrammet g?r det mer tydligt hur allt ser ut och h?nder under fotosyntesens ljusa fas.

I figuren ser vi tv? fotosystem med klorofyllerna P680 och P700. Figuren visar ocks? de b?rare genom vilka elektrontransport sker.

S?: b?da klorofyllmolekylerna i tv? fotosystem absorberar ett ljuskvantum och blir exciterade. Elektronen e- (r?d i figuren) flyttas till en h?gre energiniv?.

Exciterade elektroner har mycket h?g energi; de bryter av och g?r in i en speciell kedja av transport?rer, som ?r bel?gen i tylakoidernas membran - kloroplasternas inre strukturer. Figuren visar att fr?n fotosystem II fr?n klorofyll P680 g?r en elektron till plastokinon, och fr?n fotosystem I fr?n klorofyll P700 till ferredoxin. I klorofyllmolekylerna sj?lva, i st?llet f?r elektroner efter att de tagits bort, bildas bl? h?l med positiv laddning. Vad ska man g?ra?

F?r att kompensera f?r bristen p? en elektron tar klorofyll P680-molekylen i fotosystem II emot elektroner fr?n vatten och v?tejoner bildas. Dessutom ?r det p? grund av nedbrytningen av vatten som syre sl?pps ut i atmosf?ren. Och klorofyll P700-molekylen, som kan ses av figuren, kompenserar f?r bristen p? elektroner genom ett system av b?rare fr?n fotosystem II.

I allm?nhet, oavsett hur sv?rt det ?r, ?r det exakt hur fotosyntesens ljusfas fortskrider; dess huvudsakliga v?sen ?r ?verf?ringen av elektroner. Man kan ocks? se av figuren att parallellt med elektrontransporten r?r sig v?tejoner H+ genom membranet, och de ackumuleras inuti tylakoiden. Eftersom det finns m?nga av dem d?r, r?r de sig ut?t med hj?lp av en speciell konjugerande faktor, som ?r orange p? bilden, som visas till h?ger och ser ut som en svamp.

Slutligen ser vi det sista steget av elektrontransport, vilket resulterar i bildandet av den tidigare n?mnda NADH-f?reningen. Och p? grund av ?verf?ringen av H+-joner syntetiseras energivaluta - ATP (se till h?ger i figuren).

S? den l?tta fasen av fotosyntesen ?r klar, syre sl?pps ut i atmosf?ren, ATP och NADH bildas. Vad kommer h?rn?st? Var finns det utlovade organiska materialet? Och s? kommer det m?rka stadiet, som huvudsakligen best?r av kemiska processer.

M?rk fas av fotosyntesen

F?r den m?rka fasen av fotosyntesen ?r koldioxid – CO2 – en viktig komponent. D?rf?r m?ste v?xten st?ndigt absorbera det fr?n atmosf?ren. F?r detta ?ndam?l finns det speciella strukturer p? ytan av bladet - stomata. N?r de ?ppnar sig kommer CO2 in i bladet, l?ses i vatten och reagerar med fotosyntesens l?tta fas.

Under den l?tta fasen i de flesta v?xter binder CO2 till en organisk f?rening med fem kolatomer (som ?r en kedja av fem kolmolekyler), vilket resulterar i bildandet av tv? molekyler av en trekolsf?rening (3-fosfoglycerinsyra). D?rf?r att Det prim?ra resultatet ?r just dessa trekolf?reningar, v?xter med denna typ av fotosyntes kallas C3-v?xter.

Ytterligare syntes som f?rekommer i kloroplaster ?r ganska komplex. I slut?ndan bildas en f?rening med sex kol, fr?n vilken glukos, sackaros eller st?rkelse sedan kan syntetiseras. Det ?r i form av dessa organiska ?mnen som v?xten samlar energi. Endast en liten del av dem finns kvar i arket och anv?nds f?r dess behov. Resten av kolhydraterna f?rdas genom hela v?xten och g?r precis d?r energi beh?vs som mest, till exempel vid tillv?xtpunkterna.

Fotosyntes - ett unikt system av processer f?r att skapa organiska ?mnen fr?n oorganiska med hj?lp av klorofyll och ljusenergi och sl?ppa ut syre i atmosf?ren, implementerat i stor skala p? land och i vatten.

Alla processer i den m?rka fasen av fotosyntesen sker utan direkt konsumtion av ljus, men h?genergi?mnen (ATP och NADP.H), bildade med deltagande av ljusenergi, spelar en stor roll i dem under fotosyntesens ljusa fas. Under den m?rka fasen omvandlas energin fr?n makroenergetiska bindningar av ATP till den kemiska energin hos organiska f?reningar av kolhydratmolekyler. Detta inneb?r att solljusets energi s? att s?ga bevaras i kemiska bindningar mellan atomer av organiska ?mnen, vilket ?r av stor betydelse f?r biosf?rens energi och specifikt f?r livsaktiviteten f?r hela den levande befolkningen p? v?r planet.

Fotosyntes sker i cellens kloroplaster och ?r syntesen av kolhydrater i klorofyllb?rande celler, vilket sker vid f?rbrukning av energi fr?n solljus. Det finns ljusa och temperaturfaser av fotosyntesen. Ljusfasen, med den direkta f?rbrukningen av ljuskvanta, f?rser syntesprocessen med n?dv?ndig energi i form av NADH och ATP. M?rk fas - utan medverkan av ljus, men genom en m?ngd kemiska reaktioner (Calvin-cykeln) ger bildandet av kolhydrater, fr?mst glukos. Betydelsen av fotosyntes i biosf?ren ?r enorm.

P? denna sida finns material om f?ljande ?mnen:

• Hur fotosyntes sker kortfattat

• Fotosyntes: kemi, ljusa och m?rka faser

• Se en kort rapport om uppt?ckten av fotosyntes

• Processen f?r fotosyntes i korthet

• Tester f?r den ljusa och m?rka fasen av fotosyntesen

Fr?gor om detta material:

Fotosyntesen best?r av tv? faser - ljus och m?rk.

I ljusfasen interagerar ljuskvanta (fotoner) med klorofyllmolekyler, som ett resultat av vilket dessa molekyler f?r en mycket kort tid ?verg?r till ett mer energirikt "exciterat" tillst?nd. ?verskottsenergin fr?n n?gra av de "exciterade" molekylerna omvandlas sedan till v?rme eller s?nds ut som ljus. En annan del av det ?verf?rs till v?tejoner, som alltid ?r n?rvarande i en vattenl?sning p? grund av dissociationen av vatten. De resulterande v?teatomerna ?r l?st kombinerade med organiska molekyler - v?teb?rare. Hydroxidjoner "OH" ger upp sina elektroner till andra molekyler och f?rvandlas till fria radikaler OH. OH-radikaler interagerar med varandra, vilket resulterar i bildandet av vatten och molekyl?rt syre:

4OH = O2 + 2H2O S?ledes ?r k?llan till molekyl?rt syre som bildas under fotosyntesen och sl?pps ut i atmosf?ren fotolys - nedbrytningen av vatten under p?verkan av ljus. F?rutom fotolys av vatten anv?nds solstr?lningens energi i ljusfasen f?r syntes av ATP och ADP och fosfat utan medverkan av syre. Detta ?r en mycket effektiv process: kloroplaster producerar 30 g?nger mer ATP ?n i mitokondrierna hos samma v?xter med deltagande av syre. P? detta s?tt ackumuleras den energi som beh?vs f?r processer i fotosyntesens m?rka fas.

I komplexet av kemiska reaktioner i den m?rka fasen, f?r vilka ljus inte ?r n?dv?ndigt, upptas nyckelplatsen av bindningen av CO2. Dessa reaktioner involverar ATP-molekyler som syntetiseras under ljusfasen och v?teatomer som bildas under fotolys av vatten och associeras med b?rarmolekyler:

6СО2 + 24Н -» С6Н12О6 + 6НО

Detta ?r hur solljusets energi omvandlas till energin av kemiska bindningar av komplexa organiska f?reningar.

87. Fotosyntesens betydelse f?r v?xter och f?r planeten.

Fotosyntes ?r den huvudsakliga k?llan till biologisk energi; fotosyntetiska autotrofer anv?nder den f?r att syntetisera organiska ?mnen fr?n oorganiska; heterotrofer existerar p? bekostnad av energin som lagras av autotrofer i form av kemiska bindningar och frig?r den i andnings- och j?sningsprocesserna. Den energi som m?nskligheten erh?ller genom att br?nna fossila br?nslen (kol, olja, naturgas, torv) lagras ocks? i fotosyntesprocessen.

Fotosyntes ?r den huvudsakliga inmatningen av oorganiskt kol i det biologiska kretsloppet. Allt fritt syre i atmosf?ren ?r av biogent ursprung och ?r en biprodukt av fotosyntesen. Bildandet av en oxiderande atmosf?r (syrekatastrof) f?r?ndrade helt tillst?ndet p? jordens yta, gjorde uppkomsten av andning m?jligt och l?t senare, efter bildandet av ozonskiktet, liv n? land. Processen f?r fotosyntes ?r grunden f?r n?ring f?r alla levande varelser och f?rser ocks? m?nskligheten med br?nsle (tr?, kol, olja), fibrer (cellulosa) och otaliga anv?ndbara kemiska f?reningar. Cirka 90-95 % av gr?dans torrvikt bildas av koldioxid och vatten som kombineras fr?n luften under fotosyntesen. De ?terst?ende 5-10 % kommer fr?n mineralsalter och kv?ve som erh?lls fr?n jorden.

M?nniskan anv?nder cirka 7 % av fotosyntesens produkter som f?da, som djurfoder och i form av br?nsle och byggmaterial.

Fotosyntes, som ?r en av de vanligaste processerna p? jorden, best?mmer de naturliga kretsloppen av kol, syre och andra element och ger materialet och energibasen f?r livet p? v?r planet. Fotosyntes ?r den enda k?llan till atmosf?riskt syre.

Fotosyntes ?r en av de vanligaste processerna p? jorden, den best?mmer cykeln av kol, O2 och andra grund?mnen i naturen. Den utg?r den materiella och energiska grunden f?r allt liv p? planeten. Varje ?r, som ett resultat av fotosyntes, binds cirka 8 1010 ton kol i form av organiskt material, och upp till 1011 ton cellulosa bildas. Tack vare fotosyntesen producerar landv?xter cirka 1,8 1011 ton torr biomassa per ?r; ungef?r samma m?ngd v?xtbiomassa bildas ?rligen i haven. Tropisk skog bidrar med upp till 29 % till den totala fotosyntetiska produktionen av mark, och bidraget fr?n skogar av alla slag ?r 68 %. Fotosyntes av h?gre v?xter och alger ?r den enda k?llan till atmosf?risk O2. Uppkomsten p? jorden f?r cirka 2,8 miljarder ?r sedan av mekanismen f?r vattenoxidation med bildning av O2 ?r den viktigaste h?ndelsen i biologisk evolution, vilket g?r solens ljus till den huvudsakliga k?llan till fri energi i biosf?ren, och vatten till en n?stan obegr?nsad v?tek?lla f?r syntes av ?mnen i levande organismer. Som ett resultat bildades en atmosf?r av modern sammans?ttning, O2 blev tillg?nglig f?r oxidation av mat, och detta ledde till uppkomsten av h?gorganiserade heterotrofa organismer (med hj?lp av exogena organiska ?mnen som kolk?lla). Den totala lagringen av solstr?lningsenergi i form av fotosyntesprodukter ?r cirka 1,6 1021 kJ per ?r, vilket ?r cirka 10 g?nger h?gre ?n m?nsklighetens moderna energif?rbrukning. Ungef?r h?lften av solstr?lningsenergin finns i det synliga omr?det av spektrumet (v?gl?ngd l fr?n 400 till 700 nm), som anv?nds f?r fotosyntes (fysiologiskt aktiv str?lning, eller PAR). IR-str?lning ?r inte l?mplig f?r fotosyntes av syreproducerande organismer (h?gre v?xter och alger), men anv?nds av vissa fotosyntetiska bakterier.

Uppt?ckt av kemosyntesprocessen av S.N. Vinogradsky. Egenskaper f?r processen.

Kemosyntes ?r processen f?r syntes av organiska ?mnen fr?n koldioxid, som uppst?r p? grund av den energi som frig?rs under oxidationen av ammoniak, v?tesulfid och andra kemikalier under mikroorganismernas liv. Kemosyntes har ocks? ett annat namn - kemolitoautotrofi. Uppt?ckten av kemosyntes av S. N. Vinogradovsky 1887 f?r?ndrade radikalt vetenskapens f?rst?else om de typer av metabolism som ?r grundl?ggande f?r levande organismer. Kemosyntes ?r den enda typen av n?ring f?r m?nga mikroorganismer, eftersom de kan assimilera koldioxid som den enda kolk?llan. Till skillnad fr?n fotosyntes anv?nder kemosyntes energi som genereras som ett resultat av redoxreaktioner ist?llet f?r ljusenergi.

Denna energi b?r vara tillr?cklig f?r syntesen av adenosintrifosforsyra (ATP), och dess m?ngd b?r ?verstiga 10 kcal/mol. En del av de oxiderade ?mnena donerar sina elektroner till kedjan redan p? cytokromniv?n och d?rmed skapas ytterligare energif?rbrukning f?r syntesen av reduktionsmedlet. Under kemosyntesen sker biosyntesen av organiska f?reningar p? grund av den autotrofa assimileringen av koldioxid, det vill s?ga p? exakt samma s?tt som under fotosyntesen. Som ett resultat av ?verf?ringen av elektroner genom kedjan av bakteriella respiratoriska enzymer, som ?r inbyggda i cellmembranet, erh?lls energi i form av ATP. P? grund av den mycket h?ga energif?rbrukningen bildar alla kemosyntetiserande bakterier, f?rutom v?te, en ganska liten m?ngd biomassa, men samtidigt oxiderar de en stor volym oorganiska ?mnen. V?tebakterier anv?nds av forskare f?r att producera protein och rena atmosf?ren fr?n koldioxid, s?rskilt n?dv?ndigt i slutna ekologiska system. Det finns en stor variation av kemosyntetiska bakterier, de flesta tillh?r pseudomonader, de finns ?ven bland filament?sa och spirande bakterier, leptospira, spirilla och corynebakterier.

Exempel p? anv?ndning av kemosyntes av prokaryoter.

K?rnan i kemosyntes (en process som uppt?ckts av den ryske forskaren Sergei Nikolaevich Vinogradsky) ?r kroppens produktion av energi genom redoxreaktioner som utf?rs av kroppen sj?lv med enkla (oorganiska) ?mnen. Exempel p? s?dana reaktioner kan vara oxidation av ammonium till nitrit, eller tv?v?rt j?rn till j?rn, v?tesulfid till svavel etc. Endast vissa grupper av prokaryoter (bakterier i ordets breda betydelse) ?r kapabla till kemosyntes. P? grund av kemosyntes finns det f?r n?rvarande bara ekosystem f?r vissa hydrotermiska platser (platser p? havsbotten d?r det finns utlopp fr?n heta underjordiska vatten rikt p? reducerade ?mnen - v?te, v?tesulfid, j?rnsulfid, etc.), s?v?l som extremt enkla s?dana. , best?ende endast av bakterier, ekosystem som finns p? stora djup i bergf?rkastningar p? land.

Bakterier ?r kemosyntetika, f?rst?r stenar, renar avloppsvatten och deltar i bildningen av mineraler.

Varje levande varelse p? planeten beh?ver mat eller energi f?r att ?verleva. Vissa organismer livn?r sig p? andra varelser, medan andra kan producera sina egna n?rings?mnen. De producerar sin egen mat, glukos, i en process som kallas fotosyntes.

Fotosyntes och andning ?r sammankopplade. Resultatet av fotosyntesen ?r glukos, som lagras som kemisk energi i. Denna lagrade kemiska energi ?r resultatet av omvandlingen av oorganiskt kol (koldioxid) till organiskt kol. Andningsprocessen frig?r lagrad kemisk energi.

F?rutom de produkter de producerar beh?ver v?xter ?ven kol, v?te och syre f?r att ?verleva. Vatten som absorberas fr?n jorden ger v?te och syre. Under fotosyntesen anv?nds kol och vatten f?r att syntetisera mat. V?xter beh?ver ocks? nitrater f?r att g?ra aminosyror (en aminosyra ?r en ingrediens f?r att g?ra protein). Ut?ver detta beh?ver de magnesium f?r att producera klorofyll.

Anteckningen: Levande saker som ?r beroende av andra livsmedel kallas . V?xt?tare som kor och v?xter som ?ter insekter ?r exempel p? heterotrofer. Levande saker som producerar sin egen mat kallas. Gr?na v?xter och alger ?r exempel p? autotrofer.

I den h?r artikeln kommer du att l?ra dig mer om hur fotosyntes sker i v?xter och de villkor som kr?vs f?r denna process.

Definition av fotosyntes

Fotosyntes ?r den kemiska process genom vilken v?xter, vissa alger, producerar glukos och syre fr?n koldioxid och vatten, med endast ljus som energik?lla.

Denna process ?r extremt viktig f?r livet p? jorden eftersom den frig?r syre, som allt liv ?r beroende av.

Varf?r beh?ver v?xter glukos (mat)?

Liksom m?nniskor och andra levande varelser kr?ver ocks? v?xter n?ring f?r att ?verleva. Betydelsen av glukos f?r v?xter ?r f?ljande:

• Glukos som produceras genom fotosyntes anv?nds under andning f?r att frig?ra energi som v?xten beh?ver f?r andra vitala processer.
• V?xtceller omvandlar ocks? en del av glukosen till st?rkelse, som anv?nds vid behov. Av denna anledning anv?nds d?da v?xter som biomassa eftersom de lagrar kemisk energi.
• Glukos beh?vs ocks? f?r att g?ra andra kemikalier som proteiner, fetter och v?xtsocker som beh?vs f?r att st?dja tillv?xt och andra viktiga processer.

Faser av fotosyntes

Processen f?r fotosyntes ?r uppdelad i tv? faser: ljus och m?rk.

L?tt fas av fotosyntesen

Som namnet antyder kr?ver ljusfaser solljus. I ljusberoende reaktioner absorberas energi fr?n solljus av klorofyll och omvandlas till lagrad kemisk energi i form av elektronb?rarmolekylen NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfat) och energimolekylen ATP (adenosintrifosfat). Ljusa faser f?rekommer i tylakoidmembran i kloroplasten.

M?rk fas av fotosyntesen eller Calvin-cykeln

I den m?rka fasen eller Calvin-cykeln ger exciterade elektroner fr?n den ljusa fasen energi f?r bildning av kolhydrater fr?n koldioxidmolekyler. De ljusoberoende faserna kallas ibland f?r Calvin-cykeln p? grund av processens cykliska natur.

?ven om m?rka faser inte anv?nder ljus som reaktant (och som ett resultat kan uppst? under dagen eller natten), kr?ver de produkter av ljusberoende reaktioner f?r att fungera. Ljusoberoende molekyler ?r beroende av energib?rarmolekylerna ATP och NADPH f?r att skapa nya kolhydratmolekyler. N?r energi v?l har ?verf?rts ?terg?r energib?rarmolekylerna till ljusfaserna f?r att producera mer energiska elektroner. Dessutom aktiveras flera m?rkfasenzymer av ljus.

Diagram ?ver fotosyntesfaser

Anteckningen: Detta g?r att de m?rka faserna inte kommer att forts?tta om v?xterna ber?vas ljus f?r l?nge, eftersom de anv?nder produkterna fr?n de ljusa faserna.

Strukturen av v?xtblad

Vi kan inte helt studera fotosyntesen utan att veta mer om bladets struktur. Bladet ?r anpassat f?r att spela en viktig roll i processen f?r fotosyntes.

Yttre struktur av l?v

• Fyrkant

En av de viktigaste egenskaperna hos v?xter ?r den stora ytan p? deras blad. De flesta gr?na v?xter har breda, platta och ?ppna blad som kan f?nga upp s? mycket solenergi (solljus) som beh?vs f?r fotosyntesen.

• Central ven och bladskaft

Den centrala venen och bladskaftet g?r samman och bildar bladets bas. Bladskaftet placerar bladet s? att det f?r s? mycket ljus som m?jligt.

• L?vblad

Enkla blad har ett blad, medan komplexa blad har flera. Bladbladet ?r en av de viktigaste komponenterna i bladet, som ?r direkt involverad i fotosyntesprocessen.

• Vener

Ett n?tverk av vener i l?ven transporterar vatten fr?n stj?lkarna till l?ven. Den frigjorda glukosen skickas ocks? till andra delar av v?xten fr?n bladen genom venerna. Dessutom st?djer dessa bladdelar och h?ller bladbladet plant f?r b?ttre f?ngst av solljus. Arrangemanget av venerna (venation) beror p? typen av v?xt.

• Bladbas

Bladets bas ?r dess l?gsta del, som ?r ledad med stj?lken. Ofta, vid basen av bladet finns ett par stipuler.

• Bladkant

Beroende p? typ av v?xt kan bladets kant ha olika former, inklusive: hel, taggig, tandad, hackad, kr?nad, etc.

• Bladspets

Precis som bladets kant finns spetsen i olika former, inklusive: vass, rundad, trubbig, l?ngstr?ckt, utdragen, etc.

Inre struktur av l?v

Nedan ?r ett n?ra diagram ?ver den inre strukturen av bladv?vnader:

• Ytterhud

Nagelbandet fungerar som det huvudsakliga skyddande lagret p? v?xtens yta. Som regel ?r den tjockare p? toppen av bladet. Nagelbandet ?r t?ckt med ett vaxliknande ?mne som skyddar v?xten fr?n vatten.

• Epidermis

Epidermis ?r ett lager av celler som ?r bladets t?ckande v?vnad. Dess huvudsakliga funktion ?r att skydda bladets inre v?vnader fr?n uttorkning, mekanisk skada och infektioner. Det reglerar ocks? processen f?r gasutbyte och transpiration.

• Mesofyll

Mesofyll ?r huvudv?vnaden i en v?xt. Det ?r h?r som fotosyntesprocessen sker. Hos de flesta v?xter ?r mesofyllet uppdelat i tv? lager: det ?vre ?r palissad och det nedre ?r svampigt.

• F?rsvarsburar

Skyddsceller ?r specialiserade celler i ?verhuden p? blad som anv?nds f?r att kontrollera gasutbytet. De utf?r en skyddande funktion f?r stomata. Stomatala porer blir stora n?r vatten ?r fritt tillg?ngligt, annars blir skyddscellerna tr?ga.

• Stoma

Fotosyntesen beror p? penetrationen av koldioxid (CO2) fr?n luften genom stomata in i mesofyllv?vnaden. Syre (O2), som produceras som en biprodukt av fotosyntesen, l?mnar v?xten genom stomata. N?r stomata ?r ?ppna f?rloras vatten genom avdunstning och m?ste ers?ttas genom transpirationsstr?mmen med vatten som absorberas av r?tterna. V?xter tvingas balansera m?ngden CO2 som absorberas fr?n luften och f?rlusten av vatten genom stomatala porer.

F?ruts?ttningar som kr?vs f?r fotosyntes

F?ljande ?r de villkor som v?xter beh?ver f?r att utf?ra fotosyntesprocessen:

• Koldioxid. En f?rgl?s, luktfri naturgas som finns i luften och har det vetenskapliga namnet CO2. Det bildas vid f?rbr?nning av kol och organiska f?reningar, och f?rekommer ?ven under andning.
• Vatten. En klar, flytande kemikalie som ?r luktfri och smakl?s (under normala f?rh?llanden).
• Ljus.?ven om artificiellt ljus ocks? ?r bra f?r v?xter ger naturligt solljus generellt sett b?ttre f?ruts?ttningar f?r fotosyntes eftersom det inneh?ller naturlig ultraviolett str?lning som har en positiv effekt p? v?xter.
• Klorofyll. Det ?r ett gr?nt pigment som finns i v?xtblad.
• N?rings?mnen och mineraler. Kemikalier och organiska f?reningar som v?xtr?tter absorberar fr?n jorden.

Vad produceras som ett resultat av fotosyntesen?

• Glukos;
• Syre.

(Ljusenergi visas inom parentes eftersom det inte ?r materia)

Anteckningen: V?xter f?r CO2 fr?n luften genom sina l?v och vatten fr?n jorden genom sina r?tter. Ljusenergi kommer fr?n solen. Det resulterande syret sl?pps ut i luften fr?n bladen. Den resulterande glukosen kan omvandlas till andra ?mnen, s?som st?rkelse, som anv?nds som energilager.

Om faktorer som fr?mjar fotosyntes saknas eller finns i otillr?ckliga m?ngder kan v?xten p?verkas negativt. Till exempel skapar mindre ljus gynnsamma f?rh?llanden f?r insekter som ?ter v?xtens blad, och brist p? vatten bromsar det.

Var sker fotosyntesen?

Fotosyntes sker inuti v?xtceller, i sm? plastider som kallas kloroplaster. Kloroplaster (finns mestadels i mesofyllskiktet) inneh?ller ett gr?nt ?mne som kallas klorofyll. Nedan finns andra delar av cellen som arbetar med kloroplasten f?r att utf?ra fotosyntes.

Strukturen av en v?xtcell

Funktioner hos v?xtcellsdelar

• : ger strukturellt och mekaniskt st?d, skyddar celler fr?n, fixerar och best?mmer cellform, kontrollerar tillv?xthastigheten och riktningen och ger form ?t v?xter.
• : ger en plattform f?r de flesta enzymkontrollerade kemiska processer.
• : fungerar som en barri?r som kontrollerar r?relsen av ?mnen in i och ut ur cellen.
• : som beskrivits ovan inneh?ller de klorofyll, ett gr?nt ?mne som absorberar ljusenergi genom fotosyntesprocessen.
• : en h?lighet i cellcytoplasman som lagrar vatten.
• : inneh?ller ett genetiskt m?rke (DNA) som styr cellens aktiviteter.

Klorofyll absorberar ljusenergi som beh?vs f?r fotosyntesen. Det ?r viktigt att notera att inte alla f?rgv?gl?ngder av ljus absorberas. V?xter absorberar fr?mst r?da och bl? v?gl?ngder - de absorberar inte ljus i det gr?na omr?det.

Koldioxid under fotosyntesen

V?xter tar upp koldioxid fr?n luften genom sina l?v. Koldioxid l?cker genom ett litet h?l l?ngst ner p? bladet - stomata.

Den nedre delen av bladet har l?st ?tskilda celler f?r att till?ta koldioxid att n? andra celler i l?ven. Detta g?r ocks? att syret som produceras av fotosyntesen l?tt kan l?mna bladet.

Koldioxid finns i luften vi andas i mycket l?ga koncentrationer och ?r en n?dv?ndig faktor i den m?rka fasen av fotosyntesen.

Ljus under fotosyntesen

Bladet har vanligtvis en stor yta s? det kan absorbera mycket ljus. Dess ?vre yta skyddas fr?n vattenf?rlust, sjukdomar och v?derexponering av ett vaxartat lager (kutikula). Toppen av arket ?r d?r ljuset tr?ffar. Detta mesofyllskikt kallas palissad. Den ?r anpassad f?r att absorbera en stor m?ngd ljus, eftersom den inneh?ller m?nga kloroplaster.

Under ljusfaser ?kar fotosyntesprocessen med mer ljus. Fler klorofyllmolekyler joniseras och mer ATP och NADPH genereras om ljusfotoner koncentreras p? ett gr?nt blad. ?ven om ljus ?r extremt viktigt i fotofaserna, b?r det noteras att alltf?r stora m?ngder kan skada klorofyll och minska fotosyntesprocessen.

Ljusfaser ?r inte s?rskilt beroende av temperatur, vatten eller koldioxid, ?ven om de alla beh?vs f?r att slutf?ra processen med fotosyntes.

Vatten under fotosyntesen

V?xter f?r det vatten de beh?ver f?r fotosyntes genom sina r?tter. De har roth?r som v?xer i jorden. R?tter k?nnetecknas av en stor yta och tunna v?ggar, vilket g?r att vatten l?tt kan passera genom dem.

Bilden visar v?xter och deras celler med tillr?ckligt med vatten (v?nster) och brist p? det (h?ger).

Anteckningen: Rotceller inneh?ller inga kloroplaster eftersom de vanligtvis ?r i m?rker och inte kan fotosyntetisera.

Om v?xten inte absorberar tillr?ckligt med vatten vissnar den. Utan vatten kommer v?xten inte att kunna fotosyntetisera tillr?ckligt snabbt och kan till och med d?.

Vilken betydelse har vatten f?r v?xter?

• Tillhandah?ller l?sta mineraler som st?der v?xth?lsa;
• ?r ett medium f?r transport;
• Bibeh?ller stabilitet och uppr?tthet;
• Kylar och m?ttar med fukt;
• G?r det m?jligt att utf?ra olika kemiska reaktioner i v?xtceller.

Vikten av fotosyntes i naturen

Den biokemiska processen f?r fotosyntes anv?nder energi fr?n solljus f?r att omvandla vatten och koldioxid till syre och glukos. Glukos anv?nds som byggstenar i v?xter f?r v?vnadstillv?xt. S?ledes ?r fotosyntes metoden genom vilken r?tter, stj?lkar, blad, blommor och frukter bildas. Utan fotosyntesen kommer v?xter inte att kunna v?xa eller f?r?ka sig.

• Producenter

P? grund av sin fotosyntetiska f?rm?ga ?r v?xter k?nda som producenter och utg?r grunden f?r n?stan varje n?ringskedja p? jorden. (Alger ?r motsvarigheten till v?xter i). All mat vi ?ter kommer fr?n organismer som ?r fotosyntetiska. Vi ?ter dessa v?xter direkt eller ?ter djur som kor eller grisar som ?ter v?xtf?da.

• Basen i n?ringskedjan

Inom vattensystem utg?r ?ven v?xter och alger basen i n?ringskedjan. Alger fungerar som f?da f?r, som i sin tur fungerar som n?ringsk?lla f?r st?rre organismer. Utan fotosyntes i vattenmilj?er skulle liv inte vara m?jligt.

• Avl?gsnande av koldioxid

Fotosyntes omvandlar koldioxid till syre. Under fotosyntesen kommer koldioxid fr?n atmosf?ren in i v?xten och frig?rs sedan som syre. I dagens v?rld, d?r koldioxidniv?erna stiger i orov?ckande takt, ?r varje process som tar bort koldioxid fr?n atmosf?ren milj?m?ssigt viktig.

• Cykling av n?rings?mnen

V?xter och andra fotosyntetiska organismer spelar en viktig roll i n?rings?mnenas kretslopp. Kv?ve i luften fixeras i v?xtv?vnad och blir tillg?ngligt f?r att skapa proteiner. Mikron?rings?mnen som finns i jord kan ocks? inf?rlivas i v?xtv?vnad och bli tillg?ngliga f?r v?xt?tare l?ngre upp i n?ringskedjan.

• Fotosyntetiskt beroende

Fotosyntesen beror p? ljusets intensitet och kvalitet. Vid ekvatorn, d?r solljuset ?r rikligt ?ret runt och vatten inte ?r en begr?nsande faktor, har v?xter h?ga tillv?xthastigheter och kan bli ganska stora. Omv?nt sker fotosyntes mer s?llan i de djupare delarna av havet eftersom ljus inte tr?nger igenom dessa lager, vilket resulterar i ett kargare ekosystem.

Om du hittar ett fel, markera en text och klicka Ctrl+Enter.

Det ?r b?ttre att f?rklara ett s?dant volumin?st material som fotosyntes i tv? parade lektioner - d? g?r integriteten i uppfattningen av ?mnet f?rlorad. Lektionen m?ste b?rja med historien om studiet av fotosyntes, strukturen av kloroplaster och laboratoriearbete om studiet av bladkloroplaster. Efter detta ?r det n?dv?ndigt att g? vidare till studiet av fotosyntesens ljusa och m?rka faser. N?r man f?rklarar reaktionerna som intr?ffar i dessa faser ?r det n?dv?ndigt att g?ra ett allm?nt diagram:

Som du f?rklarar m?ste du rita diagram ?ver fotosyntesens ljusfas.

1. Absorptionen av ett ljuskvantum av en klorofyllmolekyl, som finns i grana thylakoidmembranen, leder till f?rlust av en elektron och ?verf?r den till ett exciterat tillst?nd. Elektroner ?verf?rs l?ngs elektrontransportkedjan, vilket resulterar i minskningen av NADP + till NADP H.

2. Platsen f?r de frigjorda elektronerna i klorofyllmolekyler tas av vattenmolekylernas elektroner - det ?r s? vatten genomg?r nedbrytning (fotolys) under p?verkan av ljus. De resulterande hydroxylerna OH– blir radikaler och kombinerar i reaktionen 4 OH – -> 2 H 2 O +O 2, vilket leder till frig?ring av fritt syre i atmosf?ren.

3. V?tejoner H+ penetrerar inte tylakoidmembranet och ackumuleras inuti, laddar det positivt, vilket leder till en ?kning av den elektriska potentialskillnaden (EPD) ?ver tylakoidmembranet.

4. N?r den kritiska REF n?s, rusar protoner ut genom protonkanalen. Denna str?m av positivt laddade partiklar anv?nds f?r att producera kemisk energi med hj?lp av ett speciellt enzymkomplex. De resulterande ATP-molekylerna flyttar in i stroma, d?r de deltar i kolfixeringsreaktioner.

5. V?tejoner som frig?rs till ytan av tylakoidmembranet kombineras med elektroner och bildar atom?rt v?te, som anv?nds f?r att ?terst?lla NADP+-transport?ren.

Sponsor f?r artikeln ?r f?retagsgruppen Aris. Tillverkning, f?rs?ljning och uthyrning av st?llningar (ramfasad LRSP, ram h?ghus A-48 etc.) och torn (PSRV "Aris", PSRV "Aris compact" och "Aris-dacha", plattformar). Kl?mmor f?r byggnadsst?llningar, byggst?ngsel, hjulst?d f?r torn. Du kan ta reda p? mer om f?retaget, se produktkatalogen och priser, kontakter p? webbplatsen, som finns p?: http://www.scaffolder.ru/.

Efter att ha ?verv?gt denna fr?ga och analyserat den igen enligt diagrammet, uppmanar vi eleverna att fylla i tabellen.

Tabell. Reaktioner av ljusa och m?rka faser av fotosyntes

Efter att ha fyllt i den f?rsta delen av tabellen kan du g? vidare till analysen m?rk fas av fotosyntesen.

I kloroplastens stroma ?r pentoser st?ndigt n?rvarande - kolhydrater, som ?r femkolf?reningar som bildas i Calvincykeln (koldioxidfixeringscykeln).

1. Koldioxid tills?tts till pentos, vilket bildar en instabil f?rening med sex kol, som bryts ner till tv? molekyler av 3-fosfoglycerinsyra (PGA).

2. PGA-molekyler accepterar en fosfatgrupp fr?n ATP och berikas med energi.

3. Var och en av FHA f?ster en v?teatom fr?n tv? b?rare och f?rvandlas till en trios. Trioser kombineras f?r att bilda glukos och sedan st?rkelse.

4. Triosmolekyler, som kombineras i olika kombinationer, bildar pentoser och ing?r ?terigen i cykeln.

Total reaktion av fotosyntes:

Schema. Fotosyntesprocess

Testa

1. Fotosyntes sker i organeller:

a) mitokondrier;
b) ribosomer;
c) kloroplaster;
d) kromoplaster.

2. Klorofyllpigmentet ?r koncentrerat i:

a) kloroplastmembran;
b) stroma;
c) spannm?l.

3. Klorofyll absorberar ljus i spektrumomr?det:

a) r?d;
b) gr?n;
c) lila;
d) i hela regionen.

4. Fritt syre under fotosyntesen frig?rs under nedbrytningen av:

a) koldioxid;
b) ATP;
c) NADP;
d) vatten.

5. Fritt syre bildas i:

a) m?rk fas;
b) l?tt fas.

6. I ljusfasen av fotosyntesen, ATP:

a) syntetiserad;
b) splittringar.

7. I kloroplasten bildas den prim?ra kolhydraten i:

a) l?tt fas;
b) m?rk fas.

8. NADP i kloroplasten ?r n?dv?ndig:

1) som en f?lla f?r elektroner;
2) som ett enzym f?r bildning av st?rkelse;
3) som en integrerad del av kloroplastmembranet;
4) som ett enzym f?r fotolys av vatten.

9. Fotolys av vatten ?r:

1) ansamling av vatten under p?verkan av ljus;
2) dissociation av vatten till joner under p?verkan av ljus;
3) utsl?pp av vatten?nga genom stomata;
4) injektion av vatten i bladen under p?verkan av ljus.

10. Under p?verkan av ljuskvanta:

1) klorofyll omvandlas till NADP;
2) en elektron l?mnar klorofyllmolekylen;
3) kloroplasten ?kar i volym;
4) klorofyll omvandlas till ATP.

LITTERATUR

Bogdanova T.P., Solodova E.A. Biologi. Handbok f?r gymnasieelever och s?kande till universitet. – M.: LLC "AST-Press School", 2007.