Растенията получават всичко необходимо за растеж и развитие от околната среда. По това се различават от другите живи организми. За да се развиват добре, те се нуждаят от плодородна почва, естествено или изкуствено поливане и добро осветление. Нищо няма да расте на тъмно.

Почвата е източник на вода и хранителни органични съединения и микроелементи. Но дърветата, цветята и тревата също се нуждаят от слънчева енергия. Под въздействието на слънчевата светлина протичат определени реакции, в резултат на които абсорбираният от въздуха въглероден диоксид се превръща в кислород. Този процес се нарича фотосинтеза. Химическата реакция, която възниква под въздействието на слънчевата светлина, също води до образуването на глюкоза и вода. Тези вещества са жизненоважни за развитието на растението.

На езика на химиците реакцията изглежда така: 6CO2 + 12H2O + светлина = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Опростена форма на уравнението: въглероден диоксид + вода + светлина = глюкоза + кислород + вода.

Буквално "фотосинтезата" се превежда като "заедно със светлината". Тази дума се състои от две прости думи „снимка“ и „синтез“. Слънцето е много мощен източник на енергия. Хората го използват за генериране на електричество, изолация на къщи и загряване на вода. Растенията също се нуждаят от енергия от слънцето, за да поддържат живота си. Глюкозата, произведена по време на фотосинтезата, е проста захар, която е едно от най-важните хранителни вещества. Растенията го използват за растеж и развитие, а излишъкът се отлага в листата, семената и плодовете. Не цялата глюкоза остава непроменена в зелените части на растенията и плодовете. Простите захари са склонни да се трансформират в по-сложни, които включват нишесте. Растенията изразходват такива резерви по време на периоди на недостиг на хранителни вещества. Те определят хранителната стойност на билки, плодове, цветя, листа за животни и хора, които се хранят с растителна храна.

Как растенията абсорбират светлина?

Процесът на фотосинтеза е доста сложен, но може да бъде описан накратко, така че да стане разбираем дори за деца в училищна възраст. Един от най-честите въпроси се отнася до механизма на поглъщане на светлина. Как светлинната енергия попада в растенията? Процесът на фотосинтеза протича в листата. Листата на всички растения съдържат зелени клетки - хлоропласти. Те съдържат вещество, наречено хлорофил. Хлорофилът е пигментът, който придава зеления цвят на листата и е отговорен за абсорбирането на светлинната енергия. Много хора не са се замисляли защо листата на повечето растения са широки и плоски. Оказва се, че природата е предвидила това с причина. Широката повърхност ви позволява да абсорбирате повече слънчева светлина. По същата причина слънчевите панели се правят широки и плоски.

Горната част на листата е защитена от восъчен слой (кутикула) от загуба на вода и неблагоприятни влияния на времето и вредители. Нарича се палисада. Ако се вгледате внимателно в листа, можете да видите, че горната му страна е по-светла и гладка. Наситеният цвят се получава поради факта, че в тази част има повече хлоропласти. Излишната светлина може да намали способността на растението да произвежда кислород и глюкоза. При излагане на ярко слънце хлорофилът се уврежда и това забавя фотосинтезата. Забавяне се случва и с пристигането на есента, когато има по-малко светлина и листата започват да пожълтяват поради разрушаването на хлоропластите в тях.

Ролята на водата във фотосинтезата и в поддържането на живота на растенията не може да бъде подценявана. Водата е необходима за:

• осигуряване на растенията с разтворени в него минерали;
• поддържане на тонус;
• охлаждане;
• възможността за възникване на химични и физични реакции.

Дърветата, храстите и цветята поглъщат вода от почвата с корените си, а след това влагата се издига по стъблото и преминава в листата по вени, които се виждат дори с просто око.

Въглеродният диоксид влиза през малки дупчици в долната част на листа - устицата. В долната част на листа клетките са подредени по такъв начин, че въглеродният диоксид може да проникне по-дълбоко. Това също така позволява на кислорода, произведен от фотосинтезата, лесно да напусне листата. Както всички живи организми, растенията са надарени със способността да дишат. Освен това, за разлика от животните и хората, те абсорбират въглероден диоксид и отделят кислород, а не обратното. Там, където има много растения, въздухът е много чист и свеж. Ето защо е толкова важно да се грижим за дърветата и храстите и да създаваме градини и паркове в големите градове.

Светли и тъмни фази на фотосинтезата

Процесът на фотосинтеза е сложен и се състои от две фази – светла и тъмна. Светлинната фаза е възможна само при наличие на слънчева светлина. Когато са изложени на светлина, молекулите на хлорофила се йонизират, което води до енергия, която служи като катализатор за химични реакции. Редът на събитията, случващи се в тази фаза, е следният:

• светлината удря молекулата на хлорофила, която се абсорбира от зеления пигмент и го поставя във възбудено състояние;
• вода се разделя;
• Синтезира се АТФ, който е енергиен акумулатор.

Тъмната фаза на фотосинтезата протича без участието на светлинна енергия. На този етап се образуват глюкоза и кислород. Важно е да се разбере, че образуването на глюкоза и кислород става денонощно, а не само през нощта. Тъмната фаза се нарича, защото присъствието на светлина вече не е необходимо за нейното възникване. Катализаторът е АТФ, който е синтезиран по-рано.

Значението на фотосинтезата в природата

Фотосинтезата е един от най-важните природни процеси. Необходимо е не само за поддържане на живота на растенията, но и на целия живот на планетата. Фотосинтезата е необходима за:

• осигуряване на храна за животни и хора;
• отстраняване на въглероден диоксид и насищане на въздуха с кислород;
• поддържане на кръговрата на хранителните вещества.

Всички растения зависят от скоростта на фотосинтезата. Слънчевата енергия може да се разглежда като фактор, който насърчава или възпрепятства растежа. Например в южните райони и райони има много слънце и растенията могат да растат доста високи. Ако разгледаме как протича процесът във водните екосистеми, на повърхността на моретата и океаните няма недостиг на слънчева светлина и в тези слоеве се наблюдава обилен растеж на водорасли. В по-дълбоките слоеве на водата има недостиг на слънчева енергия, което се отразява на скоростта на растеж на водната флора.

Процесът на фотосинтеза допринася за образуването на озоновия слой в атмосферата. Това е много важно, тъй като помага за защитата на целия живот на планетата от вредното въздействие на ултравиолетовите лъчи.

Всяко зелено листо е малка фабрика за кислород и хранителни вещества, необходими на хората и животните за нормален живот. Процесът на производство на тези вещества от въглероден диоксид и вода от атмосферата се нарича фотосинтеза.

Фотосинтезата е сложен процес, протичащ с прякото участие на светлината. Самото понятие "фотосинтеза" произлиза от две гръцки думи: "фото" - светлина и "синтез" - комбинация. Процесът на фотосинтеза се състои от два етапа: поглъщане на светлинни кванти и използване на тяхната енергия в различни химични реакции.Растението поглъща светлина с помощта на зелено вещество, наречено хлорофил. Хлорофилът се намира в така наречените хлоропласти, които могат да бъдат намерени в стъблата или дори в плодовете. Има особено много от тях, защото благодарение на плоската си структура листът е в състояние да привлече повече светлина и съответно да получи повече енергия за фотосинтеза. След абсорбцията хлорофилът преминава и пренася енергия към други молекули на растителния организъм, по-специално към тези, които участват във фотосинтезата. Вторият етап от процеса протича без задължителното участие на светлинни кванти и се състои в образуването на химични връзки с участието на вода и въглероден диоксид, получен от въздуха. На този етап се синтезират различни вещества, полезни за живота, като нишесте.Тези органични вещества се използват от самото растение за хранене на различните му части и поддържане на нормален живот. В допълнение, тези вещества се получават чрез ядене на растения и хора, които ядат храни както от растителен, така и от животински произход.Фотосинтезата може да се случи както под въздействието на слънчева светлина, така и под въздействието на изкуствена светлина. В природата растенията, като правило, „работят“ интензивно през пролетта и лятото, когато има много слънчева светлина. През есента светлината става по-малко, дните се скъсяват, листата пожълтяват и падат. Но веднага щом топлото пролетно слънце започне да изгрява, зелената зеленина се появява отново и зелените „фабрики“ започват отново своята работа, за да осигурят така необходимия за живота кислород и други хранителни вещества.

Видео по темата

Всички живи същества се нуждаят от храна, за да оцелеят. Хетеротрофните организми - консументи - използват готови органични съединения, докато автотрофните производители сами създават органични вещества в процеса на фотосинтеза и хемосинтеза. Основните производители на Земята са зелените растения.

Това е последователност от химични реакции, включващи фотосинтетични пигменти, в резултат на които се създава органична материя от въглероден диоксид и вода на светлина. В общото уравнение шест молекули въглероден диоксид се комбинират с шест молекули вода, за да образуват една молекула, използвана за производство и съхранение на енергия. Освен това в края на реакцията се образуват шест кислородни молекули като „страничен продукт“. Процесът на фотосинтеза се състои от светла и тъмна фаза. Светлинните кванти възбуждат електроните на молекулата на хлорофила и ги прехвърлят на по-високо енергийно ниво. Също така с участието на светлинни лъчи се случва фотолиза на водата - разделянето на водна молекула на водородни катиони, отрицателно заредени електрони и свободна кислородна молекула. Енергията, съхранявана в молекулярните връзки, се превръща в аденозин трифосфат (АТФ) и ще бъде освободена във втория етап на фотосинтезата. В тъмната фаза въглеродният диоксид се свързва директно с образуването на глюкоза. Необходимо условие за протичане на фотосинтезата в клетките е зеленият пигмент - хлорофилът, така че се среща в зелените растения и някои фотосинтезиращи бактерии. Фотосинтетичните процеси осигуряват на планетата органична биомаса, атмосферен кислород и в резултат на това защитен озонов щит. Освен това намаляват концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата. В допълнение към фотосинтезата, въглеродният диоксид може да се превърне в органична материя чрез хемосинтеза, която се различава от първата по липсата на светлинни реакции. Хемосинтетиците използват светлината като източник на енергия и енергията на редокс химичните реакции. Например нитрифициращите бактерии окисляват амоняка до азотна и азотна киселина, железните бактерии превръщат двувалентното желязо в тривалентно желязо, серните бактерии окисляват сероводорода до сяра или сярна киселина. Всички тези реакции отделят енергия, която впоследствие се използва за синтеза на органични вещества. Само някои видове бактерии са способни на хемосинтеза. Хемосинтетичните бактерии не произвеждат атмосферен кислород и не натрупват големи количества биомаса, но разрушават скалите, участват в образуването на минерали и пречистват отпадъчните води. Биогеохимичната роля на хемосинтезата е да осигури цикъла на азот, сяра, желязо и други елементи в природата.

Видео по темата

Животът на Земята е възможен благодарение на светлината, предимно на слънчевата енергия. Тази енергия се преобразува в енергията на химичните връзки на органичните вещества, образувани по време на фотосинтезата.

Всички растения и някои прокариоти (фотосинтезиращи бактерии и синьо-зелени водорасли) участват във фотосинтеза. Такива организми се наричат фототрофи . Енергията за фотосинтеза идва от светлина, която се улавя от специални молекули, наречени фотосинтетични пигменти. Тъй като светлината се абсорбира само с определена дължина на вълната, някои от светлинните вълни не се абсорбират, а се отразяват. В зависимост от спектралния състав на отразената светлина пигментите придобиват цвят – зелен, жълт, червен и др.

Има три вида фотосинтетични пигменти - хлорофили, каротеноиди и фикобилини . Най-важният пигмент е хлорофилът. Основата е плоско порфириново ядро, образувано от четири пиролови пръстена, свързани с метилови мостове, с магнезиев атом в центъра. Има различни видове хлорофили. Висшите растения, зелените и еугленовите водорасли имат хлорофил-B, който се образува от хлорофил-A. Кафявите и диатомените водорасли съдържат хлорофил-C вместо хлорофил-B, а червените водорасли съдържат хлорофил-D. Друга група пигменти се образува от каротеноиди, които варират на цвят от жълто до червено. Те се намират във всички цветни пластиди (хлоропласти, хромопласти) на растенията. Освен това в зелените части на растенията хлорофилът маскира каротеноидите, правейки ги невидими до настъпването на студеното време. През есента зелените пигменти се разрушават и каротеноидите стават ясно видими. Каротеноидите се синтезират от фототрофни бактерии и гъбички. Фикобилините присъстват в червените водорасли и цианобактериите.

Светлинен етап на фотосинтезата

Хлорофилите и другите пигменти в хлоропластите образуват специфични комплекси за събиране на светлина . Използвайки електромагнитен резонанс, те прехвърлят събраната енергия към специални хлорофилни молекули. Тези молекули под въздействието на енергията на възбуждане дават електрони на молекули на други вещества - вектори , и след това отнема електрони от протеини и след това от вода. Разделянето на водата по време на фотосинтезата се нарича фотолиза . Това се случва в тилакоидните кухини. Протоните преминават през специални канали в стромата. Това освобождава енергията, необходима за синтеза на АТФ:

2H 2 O = 4e + 4H + + O 2

ADP + P = ATP

Участието на светлинна енергия тук е задължително условие, затова този етап се нарича светлинен етап. Кислородът, произведен като страничен продукт, се отстранява навън и се използва от клетката за дишане.

Тъмният етап на фотосинтезата

В стромата на хлоропласта протичат следните реакции. Монозахаридите се образуват от въглероден диоксид и вода. Самият процес противоречи на законите на термодинамиката, но тъй като участват молекули на АТФ, поради тази енергия, синтезът на глюкоза е реален процес. По-късно от неговите молекули се създават полизахариди - целулоза, нишесте и други сложни органични молекули. Общото уравнение за фотосинтезата може да бъде представено по следния начин:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Особено много нишесте се отлага в хлоропластите през деня по време на интензивни фотосинтетични процеси; през нощта нишестето се разгражда до разтворими форми и се използва от растението.

Искате ли да разберете тази или друга тема по биология по-подробно? Запишете се за онлайн уроци с автора на тази статия Владимир Смирнов.

Статията е откъс от произведението на Владимир Смирнов „Битие“, всяко копиране и използване на материала трябва да включва приписване.

Предлагаме също да гледате видео урок за фотосинтезата от нашия ботаник Ирина:

уебсайт, при пълно или частично копиране на материал се изисква връзка към източника.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Фотосинтезата е процес на образуване на органични вещества от въглероден диоксид и вода, на светлина, с отделяне на кислород.

Кратко обяснение на фотосинтезата

Процесът на фотосинтеза включва:

1) хлоропласти,

3) въглероден диоксид,

5) температура.

При висшите растения фотосинтезата се извършва в хлоропласти - пластиди с овална форма (полуавтономни органели), съдържащи пигмента хлорофил, благодарение на зеления цвят на който части от растението също имат зелен цвят.

При водораслите хлорофилът се съдържа в хроматофорите (клетки, съдържащи пигмент и отразяващи светлината). Кафявите и червените водорасли, които живеят на значителни дълбочини, където слънчевата светлина не достига добре, имат други пигменти.

Ако погледнете хранителната пирамида на всички живи същества, фотосинтезиращите организми са най-отдолу, сред автотрофите (организми, които синтезират органични вещества от неорганични). Следователно те са източник на храна за целия живот на планетата.

По време на фотосинтезата в атмосферата се отделя кислород. В горните слоеве на атмосферата от него се образува озон. Озоновият щит предпазва земната повърхност от силното ултравиолетово лъчение, което позволява на живота да излезе от морето на сушата.

Кислородът е необходим за дишането на растенията и животните. Когато глюкозата се окислява с участието на кислород, митохондриите съхраняват почти 20 пъти повече енергия, отколкото без него. Това прави използването на храната много по-ефективно, което е довело до високи нива на метаболизма при птици и бозайници.

По-подробно описание на процеса на фотосинтеза в растенията

Напредък на фотосинтезата:

Процесът на фотосинтеза започва със светлинен удар върху хлоропластите - вътреклетъчни полуавтономни органели, съдържащи зелен пигмент. Когато са изложени на светлина, хлоропластите започват да консумират вода от почвата, разделяйки я на водород и кислород.

Част от кислорода се освобождава в атмосферата, другата част отива за окислителни процеси в растението.

Захарта се свързва с азота, сярата и фосфора, идващи от почвата, по този начин зелените растения произвеждат нишесте, мазнини, протеини, витамини и други сложни съединения, необходими за живота им.

Фотосинтезата протича най-добре под въздействието на слънчева светлина, но някои растения могат да се задоволят с изкуствено осветление.

Комплексно описание на механизмите на фотосинтезата за напреднал читател

До 60-те години на 20-ти век учените познават само един механизъм за фиксиране на въглеродния диоксид - чрез C3-пентозния фосфатен път. Въпреки това, наскоро група австралийски учени успяха да докажат, че в някои растения намаляването на въглеродния диоксид става чрез цикъла на C4-дикарбоксилната киселина.

При растенията с реакция С3 фотосинтезата протича най-активно при условия на умерена температура и светлина, главно в гори и тъмни места. Такива растения включват почти всички култивирани растения и повечето зеленчуци. Те са в основата на човешката диета.

В растенията с реакция С4 фотосинтезата протича най-активно при условия на висока температура и светлина. Такива растения включват например царевица, сорго и захарна тръстика, които растат в топъл и тропически климат.

Самият растителен метаболизъм беше открит съвсем наскоро, когато беше открито, че в някои растения, които имат специални тъкани за съхранение на вода, въглеродният диоксид се натрупва под формата на органични киселини и се фиксира във въглехидрати само след един ден. Този механизъм помага на растенията да пестят вода.

Как протича процесът на фотосинтеза?

Растението абсорбира светлина с помощта на зелено вещество, наречено хлорофил. Хлорофилът се намира в хлоропластите, които се намират в стъблата или плодовете. Има особено голямо количество от тях в листата, тъй като поради много плоската си структура, листът може да привлече много светлина и следователно да получи много повече енергия за процеса на фотосинтеза.

След абсорбцията хлорофилът е във възбудено състояние и предава енергия на други молекули на растителното тяло, особено на тези, които са пряко включени във фотосинтезата. Вторият етап от процеса на фотосинтеза протича без задължителното участие на светлина и се състои в получаване на химическа връзка с участието на въглероден диоксид, получен от въздух и вода. На този етап се синтезират различни много полезни за живота вещества, като нишесте и глюкоза.

Тези органични вещества се използват от самите растения за подхранване на различните му части, както и за поддържане на нормални жизнени функции. Освен това тези вещества се набавят и от животните чрез ядене на растения. Хората си набавят тези вещества и чрез консумацията на храни от животински и растителен произход.

Условия за фотосинтеза

Фотосинтезата може да се осъществи както под въздействието на изкуствена светлина, така и на слънчева светлина. По правило растенията „работят“ интензивно в природата през пролетта и лятото, когато има много необходима слънчева светлина. През есента има по-малко светлина, дните са скъсени, листата първо пожълтяват и след това падат. Но веднага щом се появи топлото пролетно слънце, зелената зеленина се появява отново и зелените „фабрики“ ще възобновят работата си, за да осигурят така необходимия за живота кислород, както и много други хранителни вещества.

Алтернативно определение на фотосинтезата

Фотосинтезата (от старогръцки photo-светлина и synthesis - свързване, нагъване, свързване, синтез) е процесът на преобразуване на светлинната енергия в енергията на химичните връзки на органичните вещества в светлината от фотоавтотрофи с участието на фотосинтетични пигменти (хлорофил в растенията , бактериохлорофил и бактериородопсин в бактерии). В съвременната физиология на растенията фотосинтезата по-често се разбира като фотоавтотрофна функция - набор от процеси на абсорбция, трансформация и използване на енергията на светлинните кванти в различни ендергонични реакции, включително превръщането на въглеродния диоксид в органични вещества.

Фази на фотосинтезата

Фотосинтезата е доста сложен процес и включва две фази: светлина, която винаги протича изключително на светлина, и тъмнина. Всички процеси протичат вътре в хлоропластите на специални малки органи - тилакодии. По време на светлинната фаза, квант светлина се абсорбира от хлорофила, което води до образуването на ATP и NADPH молекули. След това водата се разпада, образувайки водородни йони и освобождавайки кислородна молекула. Възниква въпросът какви са тези неразбираеми мистериозни вещества: ATP и NADH?

АТФ е специална органична молекула, намираща се във всички живи организми и често се нарича "енергийна" валута. Именно тези молекули съдържат високоенергийни връзки и са източник на енергия при всеки органичен синтез и химични процеси в тялото. Е, NADPH всъщност е източник на водород, той се използва директно в синтеза на високомолекулни органични вещества - въглехидрати, което се случва във втората, тъмна фаза на фотосинтезата с помощта на въглероден диоксид.

Светлинна фаза на фотосинтезата

Хлоропластите съдържат много хлорофилни молекули и всички те абсорбират слънчевата светлина. В същото време светлината се абсорбира от други пигменти, но те не могат да извършват фотосинтеза. Самият процес протича само в някои хлорофилни молекули, които са много малко. Други молекули на хлорофил, каротеноиди и други вещества образуват специални антени и комплекси за събиране на светлина (LHC). Те, подобно на антените, абсорбират светлинни кванти и предават възбуждане на специални реакционни центрове или капани. Тези центрове са разположени във фотосистеми, от които растенията имат две: фотосистема II и фотосистема I. Те съдържат специални хлорофилни молекули: съответно във фотосистема II - P680 и във фотосистема I - P700. Те абсорбират светлина с точно тази дължина на вълната (680 и 700 nm).

Диаграмата прави по-ясно как всичко изглежда и се случва по време на светлинната фаза на фотосинтезата.

На фигурата виждаме две фотосистеми с хлорофили P680 и P700. Фигурата също така показва носителите, през които се осъществява транспортирането на електрони.

И така: двете молекули на хлорофила на две фотосистеми поглъщат светлинен квант и се възбуждат. Електронът e- (червен на фигурата) преминава на по-високо енергийно ниво.

Възбудените електрони имат много висока енергия, те се откъсват и влизат в специална верига от транспортери, която се намира в мембраните на тилакоидите - вътрешните структури на хлоропластите. Фигурата показва, че от фотосистема II от хлорофил P680 един електрон отива към пластохинон, а от фотосистема I от хлорофил P700 към фередоксин. В самите молекули на хлорофила на мястото на електроните след отстраняването им се образуват сини дупки с положителен заряд. Какво да правя?

За да компенсира липсата на електрон, молекулата на хлорофила P680 на фотосистема II приема електрони от водата и се образуват водородни йони. Освен това кислородът се отделя в атмосферата поради разграждането на водата. А молекулата на хлорофил P700, както се вижда от фигурата, компенсира липсата на електрони чрез система от носители от фотосистема II.

Като цяло, колкото и да е трудно, точно така протича светлинната фаза на фотосинтезата, основната й същност е преносът на електрони. Можете също така да видите от фигурата, че успоредно с транспорта на електрони, водородните йони Н+ се движат през мембраната и се натрупват вътре в тилакоида. Тъй като там има много, те се движат навън с помощта на специален свързващ фактор, който е оранжев на снимката, показана вдясно и прилича на гъба.

И накрая, виждаме последната стъпка на електронен транспорт, която води до образуването на гореспоменатото NADH съединение. И поради преноса на H+ йони се синтезира енергийна валута - АТФ (вижда се вдясно на фигурата).

И така, светлинната фаза на фотосинтезата е завършена, кислородът се отделя в атмосферата, образуват се ATP и NADH. Какво следва? Къде е обещаната органична материя? И тогава идва тъмният етап, който се състои главно от химически процеси.

Тъмна фаза на фотосинтезата

За тъмната фаза на фотосинтезата въглеродният диоксид – CO2 – е основен компонент. Следователно растението трябва постоянно да го абсорбира от атмосферата. За тази цел на повърхността на листа има специални структури - устицата. Когато се отворят, CO2 навлиза в листата, разтваря се във вода и реагира със светлинната фаза на фотосинтезата.

По време на светлинната фаза в повечето растения CO2 се свързва с органично съединение с пет въглерода (което е верига от пет въглеродни молекули), което води до образуването на две молекули на съединение с три въглерода (3-фосфоглицеринова киселина). защото Първичният резултат са именно тези тривъглеродни съединения; растенията с този тип фотосинтеза се наричат ​​С3 растения.

По-нататъшният синтез в хлоропластите се извършва доста сложно. В крайна сметка той образува съединение с шест въглерода, от което впоследствие могат да се синтезират глюкоза, захароза или нишесте. Под формата на тези органични вещества растението натрупва енергия. В този случай само малка част от тях остава в листата, която се използва за неговите нужди, докато останалите въглехидрати пътуват из цялото растение, пристигайки там, където енергията е най-необходима - например в точките на растеж.

Процесът на фотосинтеза завършва с реакции на тъмната фаза, по време на които се образуват въглехидрати. За осъществяването на тези реакции се използват енергия и вещества, съхранявани по време на светлинната фаза: Нобеловата награда е присъдена през 1961 г. за откриването на този цикъл от реакции. Ще се опитаме да говорим кратко и ясно за тъмната фаза на фотосинтезата.

Локализация и условия

Реакциите на тъмната фаза протичат в стромата (матрикса) на хлоропластите. Те не зависят от наличието на светлина, тъй като необходимата им енергия вече е складирана под формата на АТФ.

За синтеза на въглехидрати се използва водород, получен от фотолизата на вода и свързан в молекулите на NADPH₂. Необходимо е и наличието на захари, към които ще бъде прикрепен въглероден атом от молекулата на CO₂.

Източникът на захари за покълналите растения е ендосперма - резервни вещества, които се намират в семето и се получават от родителското растение.

Изучаване

Наборът от химични реакции на тъмната фаза на фотосинтезата, водещи до образуването на глюкоза, е открит от М. Калвин и неговите сътрудници.

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

Ориз. 1. Мелвин Калвин в лабораторията.

Първата стъпка на фазата е да се получат съединения с три въглеродни атома.

За някои растения първата стъпка ще бъде образуването на органични киселини с 4 въглеродни атома. Този път е открит от австралийските учени М. Хач и С. Слак и се нарича C₄ - фотосинтеза.

Резултатът от фотосинтезата на С₄ също е глюкоза и други захари.

Свързване на CO₂

Благодарение на енергията на АТФ, получена в светлинната фаза, рибулозните фосфатни молекули се активират в стромата. Той се превръща в силно реактивното съединение рибулозодифосфат (RDP), което има 5 въглеродни атома.

Ориз. 2. Схема на свързване на CO₂ към RDF.

Образуват се две молекули фосфоглицеринова киселина (PGA), която има три въглеродни атома. В следващия етап PGA реагира с ATP и образува дифосфоглицеринова киселина. DiPHA реагира с NADPH₂ и се редуцира до фосфоглицералдехид (PGA).

Всички реакции протичат само под въздействието на подходящи ензими.

PHA образува фосфодиоксиацетон.

Образуване на хексоза

На следващия етап, чрез кондензация на PHA и фосфодиоксиацетон, се образува фруктозодифосфат, който съдържа 6 въглеродни атома и е изходен материал за образуването на захароза и полизахариди.

Ориз. 3. Схема на тъмната фаза на фотосинтезата.

Фруктозодифосфатът може да реагира с PHA и други продукти от тъмната фаза, което води до вериги от 4-, 5-, 6- и 7-въглеродни захари. Един от стабилните продукти на фотосинтезата е рибулозният фосфат, който отново се включва в реакционния цикъл, взаимодействайки с АТФ. За да се получи глюкозна молекула, тя преминава през 6 цикъла на реакции на тъмна фаза.

Въглехидратите са основният продукт на фотосинтезата, но аминокиселините, мастните киселини и гликолипидите също се образуват от междинните продукти на цикъла на Калвин.

По този начин в тялото на растението много функции зависят от това какво се случва в тъмната фаза на фотосинтезата. Веществата, получени в тази фаза, се използват в биосинтезата на протеини, мазнини, дишане и други вътреклетъчни процеси. Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4 . Общо получени оценки: 90.

27-февруари-2014 | Един коментар | Лолита Околнова

фотосинтеза- процесът на образуване на органични вещества от въглероден диоксид и вода на светлина с участието на фотосинтетични пигменти.

Хемосинтеза- метод на автотрофно хранене, при който източникът на енергия за синтеза на органични вещества от CO 2 са реакциите на окисление на неорганични съединения

Обикновено всички организми, способни да синтезират органични вещества от неорганични вещества, т.е. организми, способни на фотосинтеза и хемосинтеза, Препоръчай на .

Някои традиционно се класифицират като автотрофи.

Говорихме накратко за структурата на растителната клетка, нека разгледаме целия процес по-подробно...

Същността на фотосинтезата

(обобщено уравнение)

Основното вещество, участващо в многоетапния процес на фотосинтезата е хлорофил. Това е, което трансформира слънчевата енергия в химическа енергия.

Фигурата показва схематично представяне на молекулата на хлорофила, между другото, молекулата е много подобна на молекулата на хемоглобина...

Хлорофилът е вграден в хлоропластна грана:

Светлинна фаза на фотосинтезата:

(извършва се върху тилакоидни мембрани)

• Светлината, удряща молекула на хлорофил, се абсорбира от нея и я привежда в възбудено състояние - електронът, който е част от молекулата, абсорбирайки енергията на светлината, преминава на по-високо енергийно ниво и участва в процесите на синтез;
• Под въздействието на светлината се извършва и разделяне (фотолиза) на водата:

В този случай кислородът се отстранява във външната среда и протоните се натрупват вътре в тилакоида в „протонния резервоар“

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

NADP е специфично вещество, коензим, т.е. катализатор, в този случай носител на водород.

• синтезирана (енергия)

Тъмна фаза на фотосинтезата

(среща се в стромата на хлоропластите)

действителен синтез на глюкоза

възниква цикъл от реакции, в които се образува C 6 H 12 O 6. Тези реакции използват енергията на ATP и NADPH 2, образувани в светлинната фаза; В допълнение към глюкозата, по време на фотосинтезата се образуват и други мономери на сложни органични съединения - аминокиселини, глицерол и мастни киселини, нуклеотиди

Моля, обърнете внимание: тази фаза е тъмнанарича се не защото се случва през нощта - синтезът на глюкоза се случва, като цяло, денонощно, но тъмната фаза вече не изисква светлинна енергия.

„Фотосинтезата е процес, от който в крайна сметка зависят всички прояви на живота на нашата планета.“

К. А. Тимирязев.

В резултат на фотосинтезата на Земята се образуват около 150 милиарда тона органична материя и се отделят около 200 милиарда тона свободен кислород годишно. Освен това растенията включват милиарди тонове азот, фосфор, сяра, калций, магнезий, калий и други елементи в цикъла. Въпреки че едно зелено листо използва само 1-2% от светлината, която пада върху него, органичната материя, създадена от растението и кислорода като цяло.

Хемосинтеза

Хемосинтезата се осъществява благодарение на енергията, освободена по време на химичните реакции на окисление на различни неорганични съединения: водород, сероводород, амоняк, железен (II) оксид и др.

Според веществата, включени в метаболизма на бактериите, има:

• серни бактерии - микроорганизми от водни тела, съдържащи H 2 S - източници с много характерна миризма,
• железни бактерии,
• нитрифициращи бактерии - окисляват амоняк и азотиста киселина,
• азотфиксиращи бактерии - обогатяват почвите, значително увеличават производителността,
• водородокисляващи бактерии

Но същността остава същата - това също е