Градински въпроси

Процесът на фотосинтеза: кратко и ясно за децата

Pin
Send
Share
Send
Send


В светлинната фаза на фотосинтезата се синтезират АТР и NADP · H.2 поради излъчващата енергия. Това се случва върху хлоропластни тилакоидикъдето пигментите и ензимите образуват сложни комплекси за функционирането на електрохимичните вериги, чрез които се прехвърлят електрони и частично водородни протони.

Електроните в крайна сметка се озовават в коензим NADP, който, като се зарежда отрицателно, привлича част от протоните към себе си и се превръща в NADPH.2, Също така, натрупването на протони от едната страна на тилакоидната мембрана и електроните по другата създава електрохимичен градиент, потенциалът на който се използва от ензима АТФ синтетаза за синтез на АТР от ADP и фосфорна киселина.

Основните пигменти на фотосинтезата са различни хлорофили. Техните молекули улавят излъчването на някои частично различни светлинни спектри. В същото време някои електрони от молекули на хлорофила се прехвърлят на по-високо енергийно ниво. Това е нестабилно състояние и на теория електроните, от една и съща радиация, трябва да прехвърлят в космоса енергията, получена отвън и да се върнат на предишното ниво. При фотосинтезиращите клетки обаче възбудените електрони се улавят от акцепторите и с постепенно намаляване на тяхната енергия се предават по веригата на носителя.

На тилакоидните мембрани има два вида фотосистеми, които излъчват електрони, когато са изложени на светлина. Фотосистемите са сложен комплекс от предимно хлорофилни пигменти с реакционен център, от който се отделят електрони. В фотосистемата слънчевата светлина улавя много молекули, но цялата енергия се събира в реакционния център.

Електроните на фотосистемата I, преминаващи през носещата верига, намаляват NADPH.

Енергията на електроните, отделени от фотосистема II, се използва за синтезиране на АТФ. И електроните на фотосистемата II сами попълват електронните дупки на фотосистема I.

Отворите на втората фотосистема са изпълнени с електрони, получени от фотолиза на вода, Фотолизата също се проявява с участието на светлина и е разлагане на Н2О до протони, електрони и кислород. В резултат на фотолиза на водата се образува свободен кислород. Протоните участват в създаването на електрохимичен градиент и намаляването на NADPH. Електроните получават хлорофилна фотосистема II.

Приблизителното общо уравнение на светлинната фаза на фотосинтезата:

Н2O + NADF + 2ADF + 2F → ½O2 + NADF · H2 + 2ATP

Цикличен електронен транспорт

Горното е т. Нар нециклична светлинна фаза на фотосинтезата, Все още има цикличен електронен транспорт, когато не възникне възстановяване на NADP, В този случай, електроните от фотосистемата I отиват в носещата верига, където се синтезира АТФ. Това означава, че тази електронна транспортна верига получава електрони от фотосистема I, а не II. Първата фотосистема, изглежда, осъществява цикъл: електроните, които се излъчват обратно към нея, се връщат към него. По пътя те харчат част от енергията си за синтез на АТФ.

Фотофосфорилиране и окислително фосфорилиране

Светлинната фаза на фотосинтезата може да се сравни със стадия на клетъчното дишане - оксидативно фосфорилиране, което се случва на митохондриалните кристали. Там също се ATP се синтезира чрез прехвърляне на електрони и протони по веригата на носителя. Въпреки това, в случая на фотосинтеза, енергията се съхранява в АТФ не за нуждите на клетката, а главно за нуждите на тъмната фаза на фотосинтезата. И ако при дишането органичните вещества са основният източник на енергия, тогава по време на фотосинтезата - слънчевата светлина. АТФ синтез по време на фотосинтезата се нарича photophosphorylationвместо окислително фосфорилиране.

Тъмната фаза на фотосинтезата

За първи път тъмната фаза на фотосинтезата е изследвана подробно от Калвин, Бенсън, Басам. Цикълът на реакциите, открити от тях, впоследствие се нарича цикъл на Калвин или С3- фотосинтеза. Някои групи растения имат модифициран път на фотосинтеза - С4Също се нарича цикъл Hatch-Slack.

В тъмните реакции на фотосинтезата CO е фиксиран.2. Тъмната фаза протича в стромата на хлоропласта.

Възстановяване на СО2 се дължи на енергията на АТР и на намаляващата сила на НАДФ · Н2генерирани в светлинни реакции. Без тях фиксирането на въглерода не се случва. Ето защо, въпреки че тъмната фаза не зависи пряко от светлината, тя обикновено се извършва и в светлина.

Цикъл на Калвин

Първата реакция на тъмната фаза е добавянето на СО2 (карбонизацияд) до 1,5-рибулезобифосфати (рибулоза-1,5-дифосфат) – RiBF, Последният е двойна фосфорилирана рибоза. Тази реакция се катализира от ензима рибулоза-1,5-дифосфат карбоксилаза, също наречен Rubisco.

В резултат на карбоксилирането се образува нестабилно шест-въглеродно съединение, което се разгражда в две три-въглеродни молекули в резултат на хидролиза. фосфоглицеринова киселина (PGA) - първият продукт на фотосинтезата. PGA се нарича още фосфоглицерат.

PGA съдържа три въглеродни атома, единият от които е част от киселинната карбоксилна група (-COOH):

PGC образува три въглеродни захари (глицералдехид фосфат) триосефосфат (TF)вече включва алдехидна група (-CHO):

FGK (3-киселина) → TF (3-захар)

Енергията на АТР и намаляващата сила на NADP · H се изразходват за тази реакция.2, TF е първият въглехидрат на фотосинтезата.

След това, по-голямата част от триозния фосфат се изразходва за регенерация на рибулозобифосфат (ReBP), който отново се използва за свързване на CO2, Регенерацията включва серия от свързани с АТФ реакции, включващи захарни фосфати с 3 до 7 въглеродни атома.

В такъв цикъл на RibF е и цикълът на Калвин.

От цикъла на Калвин идва по-малката част от формираната ТФ. По отношение на 6 свързани молекули на въглероден диоксид, добивът е 2 триозофосфатни молекули. Отговор на общия цикъл с входни и изходни продукти:

В същото време в свързването участват 6 RIB молекули и се образуват 12 PGA молекули, които се превръщат в 12 TF, от които 10 молекули остават в цикъла и се превръщат в 6 RIB молекули. Тъй като TF е три-въглеродна захар, а RibBP е пет-въглероден, тогава по отношение на въглеродните атоми имаме: 10 * 3 = 6 * 5. Броят на въглеродните атоми, при условие че цикълът не се променя, всички необходими RibF се регенерират. И шестте молекули въглероден диоксид, които са влезли в цикъла, се изразходват за образуването на две триозофосфатни молекули, напускащи цикъла.

На цикъла на Калвин на 6 свързани молекули СО2 18 АТР молекули и 12 молекули NADP · H се консумират2, които са синтезирани в реакциите на светлинната фаза на фотосинтезата.

Изчислението се извършва върху две молекули, напускащи цикъла на триозофосфат, тъй като глюкозната молекула, която впоследствие се образува, включва 6 въглеродни атома.

Триосефосфатът (ТФ) е крайният продукт на цикъла на Калвин, но е трудно да го наречем краен продукт на фотосинтезата, тъй като той почти не се натрупва и, реагирайки с други вещества, се превръща в глюкоза, захароза, нишесте, мазнини, мастни киселини, аминокиселини. В допълнение към TF играе важна роля FGK. Такива реакции обаче се случват не само при фотосинтетични организми. В този смисъл тъмната фаза на фотосинтезата е същата като цикъла на Калвин.

PGCs произвеждат шест въглеродни захари чрез етапна ензимна катализа. фруктоза 6-фосфаткоето се превръща в гликоза, В растенията глюкозата може да се полимеризира в нишесте и целулоза. Синтезът на въглехидрати е подобен на процеса на обратната гликолиза.

Какво друго е важно за растенията?

Подобно на хората, растенията също се нуждаят от хранителни вещества, за да поддържат здравето си, да растат и да изпълняват добре жизнените си функции. Те получават минерали, разтворени във вода от почвата през корените. Ако в почвата липсват минерални хранителни вещества, растението няма да се развива нормално. Земеделските производители често проверяват почвата, за да се уверят, че има достатъчно хранителни вещества, за да отглеждат култури. В противен случай се прибягва до използване на торове, съдържащи основни минерали за храненето и растежа на растенията.

Защо фотосинтезата е толкова важна?

Обяснявайки кратко и ясно фотосинтезата на децата, си струва да споменем, че този процес е една от най-важните химически реакции в света. Какви са причините за такова силно изказване? Първо, фотосинтезата подхранва растения, които от своя страна захранват всички останали живи същества на планетата, включително животни и хора. Второ, в резултат на фотосинтезата, кислородът, необходим за дишане, се освобождава в атмосферата. Всички живи същества вдишват кислород и издишват въглероден диоксид. За щастие, растенията правят обратното, така че те са много важни за хората и животните, тъй като им дават възможност да дишат.

Удивителен процес

Оказва се, че растенията също знаят как да дишат, но за разлика от хората и животните, те поглъщат въглеродния диоксид, а не кислорода от въздуха. Растенията също пият. Ето защо трябва да ги напоите, иначе ще умрат. С помощта на кореновата система водата и хранителните вещества се транспортират до всички части на растителното тяло, а абсорбцията на въглероден диоксид става през малките дупки в листата. Спусъка за задействане на химическа реакция е слънчевата светлина. Всички получени метаболитни продукти се използват от растенията за хранене, кислородът се изпуска в атмосферата. Ето как можете да обясните накратко и ясно как протича процесът на фотосинтеза.

Фотосинтеза: светли и тъмни фази на фотосинтезата

Въпросният процес се състои от две основни части. Съществуват две фази на фотосинтезата (описание и таблица - по-долу). Първата се нарича светлинна фаза. Той се среща само в присъствието на светлина в мембраните на тилакоиди с участието на хлорофил, протеини за трансфер на електрони и ензим АТФ синтетаза. Какво още крие фотосинтезата? Светлите и тъмните фази на фотосинтезата се редуват един с друг, както през деня, така и през нощта (циклите на Калвин). По време на тъмната фаза, производството на същата глюкоза, храна за растенията. Този процес се нарича също така и независима от светлина реакция.

1. Реакциите, възникващи в хлоропластите, са възможни само при наличие на светлина. В тези реакции светлинната енергия се превръща в химическа енергия

2. Хлорофилът и другите пигменти абсорбират енергия от слънчевата светлина. Тази енергия се предава на фотосистемите, които са отговорни за фотосинтезата.

3. Водата се използва за електрони и водородни йони и също така участва в производството на кислород.

4. Електроните и водородните йони се използват за създаване на АТФ (молекула за съхраняване на енергия), която е необходима в следващата фаза на фотосинтезата.

1. Реакцията на светлинния цикъл възниква в стромата на хлоропластите.

2. Въглероден диоксид и енергия от АТФ се използват като глюкоза.

заключение

От гореизложеното могат да се направят следните заключения:

  • Фотосинтезата е процес, който ви позволява да получавате енергия от слънцето.
  • Слънчевата светлинна енергия се превръща в химическа енергия чрез хлорофил.
  • Хлорофилът дава на растенията зелен цвят.
  • Фотосинтезата се среща в хлоропластите на клетъчните растения.
  • Въглеродният диоксид и водата са необходими за фотосинтезата.
  • Въглеродният диоксид навлиза в растението чрез малки отвори, устицата, през която се освобождава кислород.
  • Водата се абсорбира от растението чрез корените си.
  • Без фотосинтеза в света нямаше да има храна.

Определение на фотосинтезата

Фотосинтезата е химичен процес, чрез който растенията, някои бактерии и водорасли произвеждат глюкоза и кислород от въглероден диоксид и вода, като използват само светлината като източник на енергия.

Този процес е изключително важен за живота на Земята, защото благодарение на него се освобождава кислород, от който зависи целия живот.

Защо растенията се нуждаят от глюкоза (храна)?

Подобно на хората и другите живи същества, растенията се нуждаят и от хранене, за да поддържат прехраната си. Стойността на глюкозата за растенията е както следва:

  • Получената от фотосинтеза глюкоза се използва по време на дишането, за да се освободи енергията, необходима на растението за други жизнени процеси.
  • Растителните клетки също превръщат част от глюкозата в нишесте, което се използва при необходимост. Поради тази причина мъртвите растения се използват като биомаса, защото съхраняват химическа енергия.
  • Глюкозата е необходима и за производството на други химикали, като протеини, мазнини и растителни захари, необходими за растежа и други важни процеси.

Външна структура на листата

Една от най-важните характеристики на растенията е голямата повърхност на листата. Повечето зелени растения имат широки, плоски и отворени листа, които могат да улавят толкова слънчева енергия (слънчева светлина), колкото е необходимо за фотосинтезата.

  • Централна вена и дръжка

Централната вена и дръжка са свързани заедно и са основата на листата. Дръжката поставя листа по такъв начин, че да получава колкото е възможно повече светлина.

  • Острието на листа

Обикновените листа имат една листна плоча и сложна - няколко. Листова острие - един от най-важните компоненти на листа, който пряко участва в процеса на фотосинтеза.

Мрежа от вени в листата прехвърля вода от стъблата към листата. Разпределената глюкоза се изпраща и до други части на растението от листата през вените. В допълнение, тези части на листа поддържат и поддържат плоскостта на листа за по-голямо улавяне на слънчевата светлина. Местоположението на вените (венация) зависи от вида на растението.

  • Основен лист

Дъното на листа е долната му част, която е съчленена със стъблото. Често, в основата на листа има двойка прилистници.

В зависимост от вида на растението, ръбът на листа може да има различна форма, включително: цели, назъбени, назъбени, назъбени, безсмислици и др.

  • Лист отгоре

Подобно на ръба на листа, върхът може да бъде с различни форми, включително: остър, закръглен, тъп, удължен, изтеглен и т.н.

Вътрешната структура на листата

По-долу е показана близката диаграма на вътрешната структура на листата:

Кутикулата е основният защитен слой на повърхността на растението. По правило тя е по-дебела в горната част на листа. Кутикулата е покрита с восъкоподобно вещество, което предпазва растението от вода.

Епидермисът е слой от клетки, който е обвивката на листата. Неговата основна функция е да предпазва вътрешните тъкани на листата от дехидратация, механични увреждания и инфекции. Той също така регулира процеса на обмен на газове и транспирация.

Мезофил е основната растителна тъкан. Тук е процесът на фотосинтеза. В повечето растения мезофилът е разделен на два слоя: горната част е палисадна, а дъното е порести.

  • Защитни клетки

Защитните клетки са специализирани клетки в епидермиса на листата, които се използват за контрол на газовия обмен. Те изпълняват защитна функция за устицата. Стомашните пори стават големи, когато водата е свободно достъпна, в противен случай защитните клетки стават бавни.

Фотосинтезата зависи от проникването на въглероден диоксид (CO2) от въздуха през устицата в мезофилната тъкан. Кислородът (O2), получен като страничен продукт от фотосинтезата, напуска растението през устицата. Когато устицата е отворена, водата се губи в резултат на изпаряване и трябва да се попълва чрез потока на транспирация с вода, абсорбирана от корените. Растенията са принудени да балансират количеството CO2, погълнато от въздуха, и загубата на вода през устьичните пори.

Проверено от експерт

Фаза (светлина)

1. Къде се случва

Леката фаза на фотосинтезата се среща в граналните тилакоиди.

2. Процеси, протичащи в тази фаза

Благодарение на светлинната енергия на хлорофила се получава окисляване. Възстановяването става за сметка на електроните на водата, отделени от водорода. Разликата в потенциала се създава между вътрешната и външната страна на тилакоидната мембрана и като се използва АТФ синтетаза, NADP се редуцира до NADPH2 (редуцирана форма на никотоамид аденин динуклеотид фосфат).

3. Обработете резултатите

- фотолиза на вода (разлагане), при която се освобождава

- енергията на светлината се преобразува в енергията на химичните връзки на АТР и NADP * H2

Фаза (тъмна)

1. Къде се случва

Тъмната фаза на фотосинтезата се среща в стромата на хлоропласта.

2. Процеси, протичащи в тази фаза

Има фиксиране на CO2 (въглероден диоксид).

В реакциите на цикъла на Калвин, СО2 се редуцира поради АТР и редуциращата мощност на NADP * H2 (никотиамид аденин динуклеотид фосфат редуцирана форма), образувана в леката фаза.

Концепцията за фотосинтеза, къде и какво се случва в светлинната фаза на фотосинтезата

Фотосинтезата е съвкупност от процеси на формиране на светлинна енергия в енергия от химични връзки на органични вещества с участието на фотосинтетични багрила.

Този вид хранене е характерен за растенията, прокариотите и някои видове едноклетъчни еукариоти.

При естествения синтез въглеродът и водата във взаимодействие със светлината се превръщат в глюкоза и свободен кислород:

6CO2 + 6H2O + светлинна енергия → C6H12O6 + 6O2

Современная физиология растений под понятием фотосинтеза понимает фотоавтотрофную функцию, которая является совокупностью процессов поглощения, превращения и применения квантов световой энергии в разных несамопроизвольных реакциях, включая преобразование углекислого газа в органику.

Фотосинтез у растений происходит в листьях через хлоропласты - полуавтономни двумембранни органели, принадлежащи към класа на пластидите. С плоската форма на листовите плочи се осигурява висококачествена абсорбция и пълно използване на светлинната енергия и въглеродния диоксид. Водата, необходима за естествения синтез, идва от корените през водопроводимата тъкан. Газообменът става чрез дифузия през устицата и частично през кутикулата.

Хлоропластите са пълни с безцветна строма и са пълни с ламели, които, когато се комбинират помежду си, образуват тилакоиди. В тях се случва фотосинтезата. Самите цианобактерии са хлоропласти, така че апаратът за естествен синтез в тях не е разделен на отделна органела.

Фотосинтезата продължава с участието на пигментиОбикновено се откриват хлорофили. Някои организми съдържат друг пигмент - каротеноид или фикобилин. Прокариотите имат пигмент от бактериохлорофил и тези организми не отделят кислород в края на естествения синтез.

Фотосинтезата преминава през две фази - светла и тъмна. Всеки от тях се характеризира със специфични реакции и взаимодействащи вещества. Нека разгледаме по-подробно процеса на фотосинтеза.

Първата фаза на фотосинтезата характеризиращ се с образуването на високоенергийни продукти, които са АТР, клетъчен енергиен източник и NADP, редуциращ агент. В края на етапа се произвежда кислород като страничен продукт. Светлинният етап се извършва задължително със слънчева светлина.

Процесът на фотосинтеза протича в мембраните на тилакоиди с участието на протеини за електронен трансфер, АТФ синтетаза и хлорофил (или друг пигмент).

Функционирането на електрохимичните вериги, чрез които се осъществява преносът на електрони и частично на водородни протони, се формира в сложни комплекси, образувани от пигменти и ензими.

Описание на процеса на светлата фаза:

  1. Когато слънчевата светлина удари листните плочи на растителните организми, хлорофилните електрони се възбуждат в структурата на пластината,
  2. В активното състояние, частиците излизат от пигментната молекула и попадат от външната страна на тилакоида, който се зарежда отрицателно. Това се случва едновременно с окислението и последващото намаляване на молекулите на хлорофила, които вземат следващите електрони от водата, която е влязла в листата.
  3. След това се извършва фотолиза на вода с образуване на йони, които даряват електрони и се превръщат в ОН радикали, способни да участват в реакциите и по-нататък,
  4. След това тези радикали се комбинират, за да образуват водни молекули и свободен кислород, който влиза в атмосферата,
  5. Тилакоидната мембрана придобива, от една страна, положителен заряд, дължащ се на водороден йон, а от друга - отрицателен заряд, дължащ се на електрони,
  6. С разлика от 200 mV между страните на мембраната, протоните преминават през ензима АТФ синтетаза, което води до превръщане на ADP в ATP (процес на фосфорилиране),
  7. С атомния водород, освободен от водата, NADP + се редуцира до NADPH2,

Докато свободният кислород в реакционния процес се освобождава в атмосферата, АТР и NADPH2 участват в тъмната фаза на естествения синтез.

Задължителен компонент за този етап е въглеродният диоксид.които растенията постоянно поглъщат от външната среда през устицата в листата. Процесите на тъмната фаза се осъществяват в стромата на хлоропласта. Тъй като на този етап не се изисква много слънчева енергия и АТФ и NADPH2 ще бъдат достатъчно получени по време на леката фаза, реакциите в организмите могат да протичат както през деня, така и през нощта. Процесите на този етап се осъществяват по-бързо от предишното.

Общо всички процеси, протичащи в тъмната фаза, са представени като един вид верига от последователни трансформации на въглероден диоксид от външната среда:

  1. Първата реакция в тази верига е фиксирането на въглероден диоксид. Присъствието на ензима RibBP-карбоксилаза допринася за бързото и гладко протичане на реакцията, което води до образуването на шест въглеродно съединение, което се разгражда на 2 молекули фосфоглицеринова киселина,
  2. След това протича един доста сложен цикъл, включващ определен брой реакции, при завършване на които фосфоглицериновата киселина се превръща в естествена захар, глюкоза. Този процес се нарича цикъл на Калвин,

Заедно със захарта се образуват и мастни киселини, аминокиселини, глицерол и нуклеотиди.

Същността на фотосинтезата

От таблицата на сравненията на светлите и тъмните фази на естествения синтез е възможно да се опише накратко същността на всяка от тях. Леката фаза се среща в хлорни зърна с задължителното включване на светлинната енергия в реакциите. Реакциите включват компоненти като транспортиращи електрони протеини, АТФ синтетаза и хлорофил, които при взаимодействие с вода образуват свободен кислород, АТР и NADPH2. За тъмната фаза, която се среща в стромата на хлоропласта, слънчевата светлина не е необходима. АТР и NADPH2, произведени на последния етап, когато взаимодействат с въглероден диоксид, образуват естествена захар (глюкоза).

Както може да се види от горното, фотосинтезата изглежда доста сложна и многостепенна, включително много реакции, включващи различни вещества. В резултат на естествения синтез се получава кислород, който е необходим за дишането на живите организми и тяхната защита от ултравиолетовото лъчение чрез образуването на озонов слой.

Фото дишане

photorespiration:
1 - хлоропласт, 2 - пероксизом, 3 - митохондрии.

Това зависи от светлината абсорбция на кислород и въглероден диоксид. В началото на миналия век е установено, че кислородът потиска фотосинтезата. Както се оказа, за RibB-карбоксилазата, субстратът може да бъде не само въглероден диоксид, но и кислород:

ох2 + RibP → фосфогликолат (2С) + PGA (ЗС).

Ензимът се нарича риб-оксигеназа. Кислородът е конкурентен инхибитор на фиксиране на въглероден диоксид. Фосфатната група се отделя и фосфогликолатът става гликолат, който растението трябва да изхвърли. Той влиза в пероксизомите, където се окислява до глицин. Глицинът навлиза в митохондриите, където се окислява до серин, със загуба на вече фиксиран въглерод под формата на СО.2, В резултат, две молекули гликолат (2С + 2С) се превръщат в един PGA (3C) и СО2, Фотоизсмукването води до намаляване на добива С3- растения с 30–40% (C3-rasteniya - растения, характеризиращи се с C3- фотосинтеза).

С4 фотосинтеза

C4- фотосинтеза - фотосинтеза, при която първият продукт е четиривъглероден (С4) връзки. През 1965 г. е установено, че при някои растения (захарна тръстика, царевица, сорго, просо) първите продукти на фотосинтезата са четиривъглеродни киселини. Такива растения се наричат C4-rasteniyami, През 1966 г. австралийските учени Хеч и Слейк показаха това4- растенията на практика нямат фотодирекция и по-ефективно усвояват въглеродния диоксид. Пътят на въглерода към С4- растенията започнаха да се наричат от Hatch-Slack.

За С4- растенията се характеризират със специална анатомична структура на листата. Всички проводими лъчи са заобиколени от двойни слоеве клетки: външните - мезофилните клетки, вътрешните - облицовъчните клетки. Въглеродният диоксид е фиксиран в цитоплазмата на мезофилните клетки, акцепторът е фосфоенолпируватни (PEP, ЗС), в резултат на PEP карбоксилиране се образува оксалоацетат (4С). Процесът се катализира PEP карбоксилаза, За разлика от RibB-карбоксилазата, FEP-карбоксилазата има висок афинитет към СО.2 и, най-важното, не взаимодейства с О2, В мезофилните хлоропласти има много грана, където реакциите на светлата фаза са активни. В хлоропластите на клетъчните плочи се наблюдават реакции на тъмната фаза.

Оксалоацетат (4С) се превръща в малат, който се транспортира през плазмодезата до клетките на лигавицата. Тук той се декарбоксилира и дехидратира до образуване на пируват, СО2 и NADP · N2.

Пируватът се връща към мезофилните клетки и се регенерира за сметка на АТР енергията в PEP. CO2 отново фиксира RibB-карбоксилаза с образуването на PGA. Регенерацията на FEP изисква ATP енергия, така че почти два пъти повече енергия е необходима, както при C3- фотосинтеза.

Сграда С4-rasteny:
1 - външен слой - мезофилни клетки, 2 - вътрешен слой - облицовъчни клетки, 3 - Kranz анатомия, 4, 5 - хлоропласти, 4 - многобройни фасетки, малко скорбяла, 5 - няколко фасети, много нишесте.

C4- фотосинтеза:
1 е мезофилна клетка, 2 е клетка от облицовка с проводим лъч.

Условия, необходими за фотосинтеза

По-долу са дадени условията, които са необходими на растенията за осъществяване на процеса на фотосинтеза:

  • Въглероден диоксид. Безцветен, без мирис природен газ, който се намира във въздуха и има научно обозначение CO2. Образува се по време на изгарянето на въглеродни и органични съединения, а също така се среща в процеса на дишане.
  • вода, Прозрачен течен химикал без мирис и вкус (при нормални условия).
  • Light. Въпреки че изкуствената светлина е подходяща и за растенията, естествената слънчева светлина, като правило, създава най-добрите условия за фотосинтеза, тъй като съдържа естествена ултравиолетова радиация, която има положителен ефект върху растенията.
  • Хлорофил. Това е зелен пигмент, намерен в листата на растенията.
  • Хранителни вещества и минерали. Химикали и органични съединения, които корените на растенията абсорбират от почвата.

Какво е резултатът от фотосинтезата?

  • глюкоза,
  • Кислород.

(Светлинната енергия е показана в скоби, защото не е вещество.)

Забележка: Растенията извличат СО2 от въздуха през листата си и вода от почвата през корените. Светлинната енергия идва от слънцето. Полученият кислород се отделя във въздуха от листата. Получената глюкоза може да бъде превърната в други вещества, като нишесте, което се използва като енергиен резерв.

Ако факторите, допринасящи за фотосинтезата, липсват или са налице в недостатъчни количества, това може да повлияе неблагоприятно растението. Например, по-малко количество светлина създава благоприятни условия за насекоми, които ядат листата на растението, а липсата на вода се забавя.

Къде се случва фотосинтезата?

Фотосинтезата се случва вътре в растителните клетки, в малки пластиди, наречени хлоропласти. Хлоропластите (главно в мезофиловия слой) съдържат зелено вещество, наречено хлорофил. По-долу са дадени други части на клетката, които работят с хлоропласт за фотосинтеза.

Функции на части от растителни клетки

  • Клетъчна стена: осигурява структурна и механична поддръжка, предпазва клетките от патогени, фиксира и определя формата на клетката, контролира скоростта и посоката на растеж и също дава форма на растенията.
  • В цитоплазмата: осигурява платформа за повечето химични процеси, контролирани от ензими.
  • мембрана: действа като бариера, контролираща движението на веществата във и извън клетката.
  • хлоропласти: както е описано по-горе, те съдържат хлорофил, зелено вещество, което абсорбира светлинната енергия по време на фотосинтезата.
  • вакуола: кухина вътре в клетъчната цитоплазма, която натрупва вода.
  • Клетъчно ядро: съдържа генетична марка (ДНК), която контролира клетъчната активност.

Хлорофилът абсорбира светлинната енергия, необходима за фотосинтезата. Важно е да се отбележи, че не всички цветови дължини на светлината се абсорбират. Растенията основно поглъщат червени и сини вълни - те не абсорбират светлината в зеления диапазон.

Въглероден диоксид в процеса на фотосинтеза

Растенията получават въглероден диоксид от въздуха през листата си. Въглеродният диоксид се просмуква през малка дупка в дъното на листа - стома.

Долната част на листа има свободно разположени клетки, така че въглеродният диоксид достига други клетки в листата. Той също така позволява на кислорода, генериран по време на фотосинтезата, лесно да напуска листата.

Въглеродният диоксид присъства във въздуха, който дишаме в много ниски концентрации и служи като необходим фактор в тъмната фаза на фотосинтезата.

Светлина в процеса на фотосинтеза

Листата обикновено имат голяма повърхност, така че могат да абсорбират много светлина. Неговата горна повърхност е защитена от загуба на вода, болести и ефектите на метеорологичния восъчен слой (кутикула). Горната част на листа е там, където пада светлината. Този слой мезофил се нарича палисад. Той е пригоден да абсорбира големи количества светлина, защото съдържа много хлоропласти.

В светлинните фази процесът на фотосинтеза нараства с много светлина. Повече молекули хлорофил йонизират и се генерират повече АТР и NADPH, ако светлините фотони са концентрирани върху зелен лист. Въпреки че светлината е изключително важна в светлинните фази, трябва да се отбележи, че прекомерното количество от него може да увреди хлорофила и да намали процеса на фотосинтеза.

Фазите на светлината не са твърде зависими от температура, вода или въглероден диоксид, въпреки че всички те са необходими за завършване на процеса на фотосинтеза.

Вода в процеса на фотосинтеза

Растенията получават водата, от която се нуждаят за фотосинтеза чрез своите корени. Те имат корени, които растат в почвата. Корените се характеризират с голяма площ и тънки стени, което позволява на водата лесно да преминава през тях.

Изображението показва растения и техните клетки с достатъчно вода (вляво) и липса на вода (вдясно).

Забележка: Кореневите клетки не съдържат хлоропласти, тъй като те обикновено са на тъмно и не могат да фотосинтезират.

Ако растението не абсорбира достатъчно вода, то избледнява. Без вода, растението няма да може да фотосинтезира достатъчно бързо и може дори да умре.

Какво означава водата за растенията?

  • Осигурява разтворени минерали, които поддържат здравето на растенията,
  • Това е средство за транспортиране на минерални ресурси,
  • Поддържа стабилност и изправност
  • Охлажда и наситена влага
  • Той дава възможност за извършване на различни химически реакции в растителните клетки.

Стойността на фотосинтезата в природата

Биохимичният процес на фотосинтеза използва енергията на слънчевата светлина за превръщане на водата и въглеродния диоксид в кислород и глюкоза. Глюкозата се използва като градивен елемент в растенията за растеж на тъкани. Така фотосинтезата е начинът, по който се образуват корените, стъблата, листата, цветята и плодовете. Без процеса на фотосинтеза, растенията няма да могат да растат или да се възпроизвеждат.

Поради тяхната фотосинтетична способност, растенията са известни като производители и служат като основа за почти всяка хранителна верига на Земята. (Водораслите са еквивалентни на растения във водни екосистеми). Цялата храна, която ядем, идва от организми, които са фотосинтетични. Ние ядем тези растения директно или ядем животни като крави или прасета, които консумират растителни храни.

  • Основата на хранителната верига

Вътрешните водни системи, растенията и водораслите също са в основата на хранителната верига. Водораслите служат като храна за безгръбначни, които от своя страна са източник на храна за по-големи организми. Без фотосинтеза във водната среда животът би бил невъзможен.

  • Отстраняване на въглероден диоксид

Фотосинтезата превръща въглеродния диоксид в кислород. По време на фотосинтезата въглеродният диоксид от атмосферата навлиза в растението и след това се освобождава като кислород. В днешния свят, където нивата на въглероден диоксид нарастват с ужасяващи темпове, всеки процес, който премахва въглеродния диоксид от атмосферата, е от значение за околната среда.

  • Цикъл на хранителни вещества

Растения и други фотосинтетични организми играят жизненоважна роля в цикъла на хранителните вещества. Азотът във въздуха се фиксира в растителните тъкани и става достъпен за създаване на протеини. Микроелементите в почвата също могат да бъдат включени в растителната тъкан и да станат достъпни за тревопасните животни, по-нататък по хранителната верига.

  • Фотосинтетична зависимост

Фотосинтезата зависи от интензивността и качеството на светлината. На екватора, където слънчевата светлина е изобилна през цялата година и водата не е ограничаващ фактор, растенията имат високи темпове на растеж и могат да станат доста големи. Обратно, фотосинтезата в по-дълбоките части на океана е по-рядка, тъй като светлината не прониква в тези слоеве и в резултат на това тази екосистема е по-безплодна.

Гледайте видеоклипа: Въглероден диоксид и кислород в аквариума. Процесът фотосинтеза. (Юни 2021).

Загрузка...

Pin
Send
Share
Send
Send