Τα φυτά λαμβάνουν όλα όσα χρειάζονται για ανάπτυξη και ανάπτυξη από το περιβάλλον. Έτσι διαφέρουν από τους άλλους ζωντανούς οργανισμούς. Για να αναπτυχθούν καλά χρειάζονται γόνιμο έδαφος, φυσικό ή τεχνητό πότισμα και καλό φωτισμό. Τίποτα δεν θα μεγαλώσει στο σκοτάδι.

Το έδαφος είναι πηγή νερού και θρεπτικών οργανικών ενώσεων και μικροστοιχείων. Αλλά τα δέντρα, τα λουλούδια και το γρασίδι χρειάζονται επίσης ηλιακή ενέργεια. Κάτω από την επίδραση του ηλιακού φωτός συμβαίνουν ορισμένες αντιδράσεις, με αποτέλεσμα το διοξείδιο του άνθρακα που απορροφάται από τον αέρα να μετατρέπεται σε οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωτοσύνθεση. Η χημική αντίδραση που συμβαίνει υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός οδηγεί επίσης στο σχηματισμό γλυκόζης και νερού. Αυτές οι ουσίες είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη του φυτού.

Στη γλώσσα των χημικών, η αντίδραση μοιάζει με αυτό: 6CO2 + 12H2O + φως = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Μια απλοποιημένη μορφή της εξίσωσης: διοξείδιο του άνθρακα + νερό + φως = γλυκόζη + οξυγόνο + νερό.

Κυριολεκτικά, η "φωτοσύνθεση" μεταφράζεται ως "μαζί με το φως". Αυτή η λέξη αποτελείται από δύο απλές λέξεις «φωτογραφία» και «σύνθεση». Ο ήλιος είναι μια πολύ ισχυρή πηγή ενέργειας. Οι άνθρωποι το χρησιμοποιούν για να παράγουν ηλεκτρισμό, να μονώνουν σπίτια και να θερμαίνουν νερό. Τα φυτά χρειάζονται επίσης ενέργεια από τον ήλιο για να διατηρήσουν τη ζωή. Η γλυκόζη, που παράγεται κατά τη φωτοσύνθεση, είναι ένα απλό σάκχαρο που είναι ένα από τα πιο σημαντικά θρεπτικά συστατικά. Τα φυτά το χρησιμοποιούν για ανάπτυξη και ανάπτυξη και η περίσσεια εναποτίθεται στα φύλλα, τους σπόρους και τους καρπούς. Δεν παραμένει όλη η γλυκόζη αμετάβλητη στα πράσινα μέρη των φυτών και των φρούτων. Τα απλά σάκχαρα τείνουν να μετατραπούν σε πιο σύνθετα, τα οποία περιλαμβάνουν άμυλο. Τα φυτά καταναλώνουν τέτοια αποθέματα σε περιόδους έλλειψης θρεπτικών συστατικών. Καθορίζουν τη θρεπτική αξία των βοτάνων, των φρούτων, των λουλουδιών, των φύλλων για τα ζώα και τους ανθρώπους που τρώνε φυτικές τροφές.

Πώς απορροφούν το φως τα φυτά;

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης είναι αρκετά περίπλοκη, αλλά μπορεί να περιγραφεί συνοπτικά ώστε να γίνει κατανοητή ακόμα και για παιδιά σχολικής ηλικίας. Ένα από τα πιο συνηθισμένα ερωτήματα αφορά τον μηχανισμό απορρόφησης φωτός. Πώς εισέρχεται η φωτεινή ενέργεια στα φυτά; Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης συμβαίνει στα φύλλα. Τα φύλλα όλων των φυτών περιέχουν πράσινα κύτταρα - χλωροπλάστες. Περιέχουν μια ουσία που ονομάζεται χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη είναι η χρωστική ουσία που δίνει στα φύλλα το πράσινο χρώμα τους και είναι υπεύθυνη για την απορρόφηση της φωτεινής ενέργειας. Πολλοί άνθρωποι δεν έχουν σκεφτεί γιατί τα φύλλα των περισσότερων φυτών είναι φαρδιά και επίπεδα. Αποδεικνύεται ότι η φύση το παρείχε αυτό για κάποιο λόγο. Η φαρδιά επιφάνεια σάς επιτρέπει να απορροφάτε περισσότερο ηλιακό φως. Για τον ίδιο λόγο, τα ηλιακά πάνελ είναι φαρδιά και επίπεδα.

Το πάνω μέρος των φύλλων προστατεύεται από ένα κηρώδες στρώμα (επιδερμίδα) από την απώλεια νερού και τις δυσμενείς επιπτώσεις των καιρικών συνθηκών και των παρασίτων. Λέγεται παλίσα. Αν κοιτάξετε προσεκτικά το φύλλο, μπορείτε να δείτε ότι η πάνω πλευρά του είναι πιο φωτεινή και λεία. Το πλούσιο χρώμα αποκτάται λόγω του ότι υπάρχουν περισσότεροι χλωροπλάστες σε αυτό το τμήμα. Το υπερβολικό φως μπορεί να μειώσει την ικανότητα του φυτού να παράγει οξυγόνο και γλυκόζη. Όταν εκτίθεται στον έντονο ήλιο, η χλωροφύλλη καταστρέφεται και αυτό επιβραδύνει τη φωτοσύνθεση. Επιβράδυνση εμφανίζεται επίσης με την άφιξη του φθινοπώρου, όταν υπάρχει λιγότερο φως και τα φύλλα αρχίζουν να κιτρινίζουν λόγω της καταστροφής των χλωροπλαστών σε αυτά.

Ο ρόλος του νερού στη φωτοσύνθεση και στη διατήρηση της ζωής των φυτών δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Το νερό χρειάζεται για:

• παροχή φυτών με ορυκτά διαλυμένα σε αυτό.
• διατήρηση του τόνου?
• ψύξη;
• την πιθανότητα εμφάνισης χημικών και φυσικών αντιδράσεων.

Δέντρα, θάμνοι και λουλούδια απορροφούν νερό από το έδαφος με τις ρίζες τους και στη συνέχεια η υγρασία ανεβαίνει κατά μήκος του μίσχου και περνά στα φύλλα κατά μήκος φλεβών που είναι ορατές ακόμη και με γυμνό μάτι.

Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται μέσω μικρών οπών στο κάτω μέρος του φύλλου - στομάτων. Στο κάτω μέρος του φύλλου, τα κύτταρα είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε το διοξείδιο του άνθρακα να μπορεί να διεισδύσει πιο βαθιά. Αυτό επιτρέπει επίσης στο οξυγόνο που παράγεται από τη φωτοσύνθεση να φύγει εύκολα από το φύλλο. Όπως όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, τα φυτά είναι προικισμένα με την ικανότητα να αναπνέουν. Επιπλέον, σε αντίθεση με τα ζώα και τους ανθρώπους, απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και απελευθερώνουν οξυγόνο, και όχι το αντίστροφο. Όπου υπάρχουν πολλά φυτά, ο αέρας είναι πολύ καθαρός και φρέσκος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι τόσο σημαντικό να φροντίζουμε τα δέντρα και τους θάμνους και να δημιουργούμε δημόσιους κήπους και πάρκα στις μεγάλες πόλεις.

Φωτεινές και σκοτεινές φάσεις της φωτοσύνθεσης

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης είναι πολύπλοκη και αποτελείται από δύο φάσεις - το φως και το σκοτάδι. Η φωτεινή φάση είναι δυνατή μόνο παρουσία ηλιακού φωτός. Όταν εκτίθενται στο φως, τα μόρια της χλωροφύλλης ιονίζονται, με αποτέλεσμα την ενέργεια που χρησιμεύει ως καταλύτης για χημικές αντιδράσεις. Η σειρά των γεγονότων που συμβαίνουν σε αυτή τη φάση είναι η εξής:

• Το φως χτυπά το μόριο της χλωροφύλλης, το οποίο απορροφάται από την πράσινη χρωστική ουσία και το θέτει σε διεγερμένη κατάσταση.
• χωρίζει νερό?
• Συντίθεται το ATP, το οποίο είναι συσσωρευτής ενέργειας.

Η σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης συμβαίνει χωρίς τη συμμετοχή της φωτεινής ενέργειας. Σε αυτό το στάδιο σχηματίζεται γλυκόζη και οξυγόνο. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι ο σχηματισμός γλυκόζης και οξυγόνου συμβαίνει όλο το εικοσιτετράωρο, και όχι μόνο τη νύχτα. Η σκοτεινή φάση ονομάζεται επειδή η παρουσία φωτός δεν είναι πλέον απαραίτητη για να συμβεί. Ο καταλύτης είναι το ATP, το οποίο συντέθηκε νωρίτερα.

Η σημασία της φωτοσύνθεσης στη φύση

Η φωτοσύνθεση είναι μια από τις πιο σημαντικές φυσικές διαδικασίες. Είναι απαραίτητο όχι μόνο να διατηρηθεί η φυτική ζωή, αλλά και για όλη τη ζωή στον πλανήτη. Η φωτοσύνθεση απαιτείται για:

• παροχή τροφής σε ζώα και ανθρώπους·
• αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα και κορεσμός του αέρα με οξυγόνο.
• διατήρηση του κύκλου των θρεπτικών συστατικών.

Όλα τα φυτά εξαρτώνται από το ρυθμό της φωτοσύνθεσης. Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να θεωρηθεί ως παράγοντας που προωθεί ή αναστέλλει την ανάπτυξη. Για παράδειγμα, στις νότιες περιοχές και περιοχές υπάρχει πολύς ήλιος και τα φυτά μπορούν να ψηλώσουν αρκετά. Αν σκεφτούμε πώς συμβαίνει η διαδικασία στα υδάτινα οικοσυστήματα, δεν υπάρχει έλλειψη ηλιακού φωτός στην επιφάνεια των θαλασσών και των ωκεανών και παρατηρείται άφθονη ανάπτυξη φυκιών σε αυτά τα στρώματα. Στα βαθύτερα στρώματα του νερού υπάρχει έλλειψη ηλιακής ενέργειας, η οποία επηρεάζει τον ρυθμό ανάπτυξης της υδρόβιας χλωρίδας.

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης συμβάλλει στο σχηματισμό του στρώματος του όζοντος στην ατμόσφαιρα. Αυτό είναι πολύ σημαντικό καθώς βοηθά στην προστασία όλης της ζωής στον πλανήτη από τις βλαβερές συνέπειες των υπεριωδών ακτίνων.

Κάθε πράσινο φύλλο είναι ένα μικρό εργοστάσιο οξυγόνου και θρεπτικών ουσιών που είναι απαραίτητα για τον άνθρωπο και τα ζώα για την κανονική ζωή. Η διαδικασία παραγωγής αυτών των ουσιών από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό από την ατμόσφαιρα ονομάζεται φωτοσύνθεση.

Η φωτοσύνθεση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που συμβαίνει με την άμεση συμμετοχή του φωτός. Η ίδια η έννοια της «φωτοσύνθεσης» προέρχεται από δύο ελληνικές λέξεις: «φωτογραφίες» - φως και «σύνθεση» - συνδυασμός. Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης αποτελείται από δύο στάδια: την απορρόφηση των κβάντων φωτός και τη χρήση της ενέργειάς τους σε διάφορες χημικές αντιδράσεις.Το φυτό απορροφά το φως με τη βοήθεια μιας πράσινης ουσίας που ονομάζεται χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη βρίσκεται στους λεγόμενους χλωροπλάστες, οι οποίοι μπορούν να βρεθούν στους μίσχους ή ακόμη και στους καρπούς. Υπάρχουν ιδιαίτερα πολλά από αυτά, επειδή χάρη στην επίπεδη δομή του, το φύλλο είναι σε θέση να προσελκύσει περισσότερο φως και, κατά συνέπεια, να λάβει περισσότερη ενέργεια για φωτοσύνθεση. Μετά την απορρόφηση, η χλωροφύλλη διέρχεται και μεταφέρει ενέργεια σε άλλα μόρια του φυτικού οργανισμού, ιδιαίτερα σε εκείνα που εμπλέκονται στη φωτοσύνθεση. Το δεύτερο στάδιο της διαδικασίας λαμβάνει χώρα χωρίς την υποχρεωτική συμμετοχή ελαφρών κβάντων και συνίσταται στο σχηματισμό χημικών δεσμών με τη συμμετοχή νερού και διοξειδίου του άνθρακα που λαμβάνονται από τον αέρα. Σε αυτό το στάδιο, συντίθενται διάφορες ουσίες χρήσιμες για τη ζωή, όπως το άμυλο, τις οποίες χρησιμοποιεί το ίδιο το φυτό για να θρέψει τα διάφορα μέρη του και να διατηρήσει την κανονική ζωή. Επιπλέον, αυτές οι ουσίες λαμβάνονται με την κατανάλωση φυτών και από άτομα που τρώνε τρόφιμα φυτικής και ζωικής προέλευσης.Η φωτοσύνθεση μπορεί να συμβεί τόσο υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός όσο και του τεχνητού φωτός. Στη φύση, τα φυτά, κατά κανόνα, «εργάζονται» εντατικά την άνοιξη και το καλοκαίρι, όταν υπάρχει άφθονο ηλιακό φως. Το φθινόπωρο, το φως μειώνεται, οι μέρες μικραίνουν, τα φύλλα κιτρινίζουν και πέφτουν. Αλλά μόλις ο ζεστός ανοιξιάτικος ήλιος αρχίσει να ξημερώνει, το πράσινο φύλλωμα εμφανίζεται ξανά και τα πράσινα «εργοστάσια» ξεκινούν ξανά τη δουλειά τους για να παρέχουν οξυγόνο, τόσο απαραίτητο για τη ζωή, και άλλα θρεπτικά συστατικά.

Βίντεο σχετικά με το θέμα

Όλα τα ζωντανά όντα χρειάζονται τροφή για να επιβιώσουν. Οι ετερότροφοι οργανισμοί - καταναλωτές - χρησιμοποιούν έτοιμες οργανικές ενώσεις, ενώ οι αυτοτροφικοί παραγωγοί δημιουργούν οι ίδιοι οργανικές ουσίες στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και της χημειοσύνθεσης. Οι κύριοι παραγωγοί στη Γη είναι τα πράσινα φυτά.

Είναι μια αλληλουχία χημικών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν φωτοσυνθετικές χρωστικές, ως αποτέλεσμα των οποίων δημιουργείται οργανική ύλη από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό στο φως. Στη συνολική εξίσωση, έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα συνδυάζονται με έξι μόρια νερού για να σχηματίσουν ένα μόριο, που χρησιμοποιείται για την παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας. Επίσης, στο τέλος της αντίδρασης, έξι μόρια οξυγόνου σχηματίζονται ως «παραπροϊόν». Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης αποτελείται από μια φωτεινή και σκοτεινή φάση. Τα κβάντα φωτός διεγείρουν τα ηλεκτρόνια του μορίου της χλωροφύλλης και τα μεταφέρουν σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Επίσης, με τη συμμετοχή ακτίνων φωτός, συμβαίνει φωτόλυση του νερού - η διάσπαση ενός μορίου νερού σε κατιόντα υδρογόνου, αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και ένα ελεύθερο μόριο οξυγόνου. Η ενέργεια που αποθηκεύεται στους μοριακούς δεσμούς μετατρέπεται σε τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) και θα απελευθερωθεί στο δεύτερο στάδιο της φωτοσύνθεσης. Στη σκοτεινή φάση, το διοξείδιο του άνθρακα συνδυάζεται άμεσα με το σχηματισμό γλυκόζης. Απαραίτητη προϋπόθεση για να γίνει η φωτοσύνθεση στα κύτταρα είναι η πράσινη χρωστική ουσία - χλωροφύλλη, άρα εμφανίζεται στα πράσινα φυτά και σε ορισμένα φωτοσυνθετικά βακτήρια. Οι φωτοσυνθετικές διεργασίες παρέχουν στον πλανήτη οργανική βιομάζα, ατμοσφαιρικό οξυγόνο και, ως εκ τούτου, μια προστατευτική ασπίδα του όζοντος. Επιπλέον, μειώνουν τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Εκτός από τη φωτοσύνθεση, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να μετατραπεί σε οργανική ύλη μέσω της χημειοσύνθεσης, η οποία διαφέρει από την πρώτη απουσία αντιδράσεων φωτός. Τα χημειοσυνθετικά χρησιμοποιούν το φως ως πηγή ενέργειας και την ενέργεια των χημικών αντιδράσεων οξειδοαναγωγής. Για παράδειγμα, τα νιτροποιητικά βακτήρια οξειδώνουν την αμμωνία σε νιτρώδες και νιτρικό οξύ, τα βακτήρια σιδήρου μετατρέπουν τον σίδηρο σε σίδηρο σιδήρου, τα βακτήρια του θείου οξειδώνουν το υδρόθειο σε θείο ή θειικό οξύ. Όλες αυτές οι αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη σύνθεση οργανικών ουσιών. Μόνο ορισμένοι τύποι βακτηρίων είναι ικανοί για χημειοσύνθεση. Τα χημειοσυνθετικά βακτήρια δεν παράγουν ατμοσφαιρικό οξυγόνο και δεν συσσωρεύουν μεγάλες ποσότητες βιομάζας, αλλά καταστρέφουν πετρώματα, συμμετέχουν στο σχηματισμό ορυκτών και επεξεργάζονται τα λύματα. Ο βιογεωχημικός ρόλος της χημειοσύνθεσης είναι να εξασφαλίσει τον κύκλο του αζώτου, του θείου, του σιδήρου και άλλων στοιχείων στη φύση.

Βίντεο σχετικά με το θέμα

Η ζωή στη Γη είναι δυνατή χάρη στο φως, κυρίως στην ηλιακή ενέργεια. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ουσιών που σχηματίζονται κατά τη φωτοσύνθεση.

Όλα τα φυτά και ορισμένοι προκαρυώτες (φωτοσυνθετικά βακτήρια και γαλαζοπράσινα φύκια) συμμετέχουν στη φωτοσύνθεση. Τέτοιοι οργανισμοί ονομάζονται φωτότροφα . Η ενέργεια για τη φωτοσύνθεση προέρχεται από το φως, το οποίο συλλαμβάνεται από ειδικά μόρια που ονομάζονται φωτοσυνθετικές χρωστικές. Δεδομένου ότι μόνο ένα ορισμένο μήκος κύματος φωτός απορροφάται, μερικά από τα κύματα φωτός δεν απορροφώνται αλλά αντανακλώνται. Ανάλογα με τη φασματική σύνθεση του ανακλώμενου φωτός, οι χρωστικές αποκτούν χρώμα - πράσινο, κίτρινο, κόκκινο κ.λπ.

Υπάρχουν τρεις τύποι φωτοσυνθετικών χρωστικών - χλωροφύλλες, καροτενοειδή και φυκοβιλίνες . Η πιο σημαντική χρωστική ουσία είναι η χλωροφύλλη. Η βάση είναι ένας επίπεδος πυρήνας πορφυρίνης που σχηματίζεται από τέσσερις δακτυλίους πυρρολίου που συνδέονται με γέφυρες μεθυλίου, με ένα άτομο μαγνησίου στο κέντρο. Υπάρχουν διάφορες χλωροφύλλες τύπου α. Τα ανώτερα φυτά, τα πράσινα και τα φύκια euglena έχουν χλωροφύλλη-Β, η οποία σχηματίζεται από τη χλωροφύλλη-Α. Τα καφέ και τα φύκια διατόμων περιέχουν χλωροφύλλη-C αντί για χλωροφύλλη-Β και τα κόκκινα φύκια περιέχουν χλωροφύλλη-D. Μια άλλη ομάδα χρωστικών σχηματίζεται από καροτενοειδή, τα οποία έχουν χρώμα από κίτρινο έως κόκκινο. Βρίσκονται σε όλα τα έγχρωμα πλαστίδια (χλωροπλάστες, χρωμοπλάστες) των φυτών. Επιπλέον, στα πράσινα μέρη των φυτών, η χλωροφύλλη καλύπτει τα καροτενοειδή, καθιστώντας τα αόρατα μέχρι την έναρξη του κρύου καιρού. Το φθινόπωρο, οι πράσινες χρωστικές καταστρέφονται και τα καροτενοειδή γίνονται καθαρά ορατά. Τα καροτενοειδή συντίθενται από φωτοτροφικά βακτήρια και μύκητες. Οι φυκοβιλίνες υπάρχουν στα κόκκινα φύκια και στα κυανοβακτήρια.

Ελαφρύ στάδιο της φωτοσύνθεσης

Οι χλωροφύλλες και άλλες χρωστικές στους χλωροπλάστες σχηματίζονται ειδικά συμπλέγματα συγκομιδής φωτός . Χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικό συντονισμό, μεταφέρουν τη συλλεγόμενη ενέργεια σε ειδικά μόρια χλωροφύλλης. Αυτά τα μόρια, υπό την επίδραση της ενέργειας διέγερσης, δίνουν ηλεκτρόνια σε μόρια άλλων ουσιών - φορείς , και στη συνέχεια αφαιρέστε τα ηλεκτρόνια από τις πρωτεΐνες και μετά από το νερό. Η διάσπαση του νερού κατά τη φωτοσύνθεση ονομάζεται φωτόλυση . Αυτό συμβαίνει στις θυλακοειδή κοιλότητες. Τα πρωτόνια περνούν μέσω ειδικών καναλιών στο στρώμα. Αυτό απελευθερώνει την ενέργεια που απαιτείται για τη σύνθεση ATP:

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

ADP + P = ATP

Η συμμετοχή της φωτεινής ενέργειας εδώ είναι προαπαιτούμενο, επομένως αυτό το στάδιο ονομάζεται φωτεινό στάδιο. Το οξυγόνο που παράγεται ως υποπροϊόν απομακρύνεται έξω και χρησιμοποιείται από το κύτταρο για αναπνοή.

Σκοτεινό στάδιο της φωτοσύνθεσης

Οι ακόλουθες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο στρώμα του χλωροπλάστη. Οι μονοσακχαρίτες σχηματίζονται από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. Αυτή η ίδια η διαδικασία έρχεται σε αντίθεση με τους νόμους της θερμοδυναμικής, αλλά επειδή εμπλέκονται μόρια ATP, λόγω αυτής της ενέργειας, η σύνθεση γλυκόζης είναι μια πραγματική διαδικασία. Αργότερα, δημιουργούνται πολυσακχαρίτες από τα μόριά του - κυτταρίνη, άμυλο και άλλα πολύπλοκα οργανικά μόρια. Η συνολική εξίσωση για τη φωτοσύνθεση μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

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

Ιδιαίτερα πολύ άμυλο εναποτίθεται στους χλωροπλάστες κατά τη διάρκεια της ημέρας κατά τη διάρκεια έντονων φωτοσυνθετικών διεργασιών· τη νύχτα, το άμυλο διασπάται σε διαλυτές μορφές και χρησιμοποιείται από το φυτό.

Θα θέλατε να κατανοήσετε αυτό ή άλλο θέμα στη βιολογία με περισσότερες λεπτομέρειες; Εγγραφείτε για διαδικτυακά μαθήματα με τον συγγραφέα αυτού του άρθρου, Vladimir Smirnov.

Το άρθρο είναι απόσπασμα από το έργο του Βλαντιμίρ Σμιρνόφ «Γένεση»· οποιαδήποτε αντιγραφή και χρήση του υλικού πρέπει να περιλαμβάνει αναφορά.

Προτείνουμε επίσης να παρακολουθήσετε ένα μάθημα βίντεο σχετικά με τη φωτοσύνθεση από τη βοτανολόγο μας Irina:

ιστοσελίδα, όταν αντιγράφετε υλικό εν όλω ή εν μέρει, απαιτείται σύνδεσμος προς την πηγή.

ΟΡΙΣΜΟΣ: Φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία σχηματισμού οργανικών ουσιών από διοξείδιο του άνθρακα και νερό, στο φως, με την απελευθέρωση οξυγόνου.

Σύντομη εξήγηση της φωτοσύνθεσης

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης περιλαμβάνει:

1) χλωροπλάστες,

3) διοξείδιο του άνθρακα,

5) θερμοκρασία.

Στα ανώτερα φυτά, η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα σε χλωροπλάστες - πλαστίδια οβάλ σχήματος (ημιαυτόνομα οργανίδια) που περιέχουν τη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, χάρη στο πράσινο χρώμα της οποίας μέρη του φυτού έχουν επίσης πράσινο χρώμα.

Στα φύκια, η χλωροφύλλη περιέχεται στα χρωματοφόρα (κύτταρα που περιέχουν χρωστική και αντανακλούν το φως). Τα καφέ και τα κόκκινα φύκια, που ζουν σε σημαντικά βάθη όπου το ηλιακό φως δεν φτάνει καλά, έχουν άλλες χρωστικές ουσίες.

Αν κοιτάξετε την τροφική πυραμίδα όλων των ζωντανών όντων, οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί βρίσκονται στον πάτο, ανάμεσα στους αυτότροφους (οργανισμούς που συνθέτουν οργανικές ουσίες από ανόργανες). Ως εκ τούτου, αποτελούν πηγή τροφής για όλη τη ζωή στον πλανήτη.

Κατά τη φωτοσύνθεση, απελευθερώνεται οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, το όζον σχηματίζεται από αυτό. Η ασπίδα του όζοντος προστατεύει την επιφάνεια της Γης από τη σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία, επιτρέποντας στη ζωή να αναδύεται από τη θάλασσα στη στεριά.

Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την αναπνοή των φυτών και των ζώων. Όταν η γλυκόζη οξειδώνεται με τη συμμετοχή οξυγόνου, τα μιτοχόνδρια αποθηκεύουν σχεδόν 20 φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι χωρίς αυτό. Αυτό καθιστά τη χρήση της τροφής πολύ πιο αποτελεσματική, γεγονός που έχει οδηγήσει σε υψηλούς μεταβολικούς ρυθμούς σε πτηνά και θηλαστικά.

Μια πιο λεπτομερής περιγραφή της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης στα φυτά

Πρόοδος της φωτοσύνθεσης:

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης ξεκινά με το φως να χτυπά τους χλωροπλάστες - ενδοκυτταρικά ημιαυτόνομα οργανίδια που περιέχουν πράσινη χρωστική ουσία. Όταν εκτίθενται στο φως, οι χλωροπλάστες αρχίζουν να καταναλώνουν νερό από το έδαφος, χωρίζοντάς το σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Μέρος του οξυγόνου απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, το άλλο μέρος πηγαίνει σε οξειδωτικές διεργασίες στο φυτό.

Η ζάχαρη συνδυάζεται με άζωτο, θείο και φώσφορο που προέρχονται από το έδαφος, με αυτόν τον τρόπο τα πράσινα φυτά παράγουν άμυλο, λίπη, πρωτεΐνες, βιταμίνες και άλλες σύνθετες ενώσεις απαραίτητες για τη ζωή τους.

Η φωτοσύνθεση γίνεται καλύτερα υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, αλλά ορισμένα φυτά μπορεί να είναι ικανοποιημένα με τεχνητό φωτισμό.

Μια σύνθετη περιγραφή των μηχανισμών της φωτοσύνθεσης για τον προχωρημένο αναγνώστη

Μέχρι τη δεκαετία του '60 του 20ου αιώνα, οι επιστήμονες γνώριζαν μόνο έναν μηχανισμό για τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα - μέσω της οδού C3-φωσφορικής πεντόζης. Ωστόσο, πρόσφατα μια ομάδα Αυστραλών επιστημόνων μπόρεσε να αποδείξει ότι σε ορισμένα φυτά η μείωση του διοξειδίου του άνθρακα συμβαίνει μέσω του κύκλου του C4-δικαρβοξυλικού οξέος.

Στα φυτά με αντίδραση C3, η φωτοσύνθεση γίνεται πιο ενεργά σε συνθήκες μέτριας θερμοκρασίας και φωτός, κυρίως σε δάση και σκοτεινά μέρη. Τέτοια φυτά περιλαμβάνουν σχεδόν όλα τα καλλιεργούμενα φυτά και τα περισσότερα λαχανικά. Αποτελούν τη βάση της ανθρώπινης διατροφής.

Στα φυτά με αντίδραση C4, η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα πιο ενεργά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και φωτός. Τέτοια φυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, το καλαμπόκι, το σόργο και το ζαχαροκάλαμο, που αναπτύσσονται σε ζεστά και τροπικά κλίματα.

Ο ίδιος ο μεταβολισμός των φυτών ανακαλύφθηκε πολύ πρόσφατα, όταν ανακαλύφθηκε ότι σε ορισμένα φυτά που έχουν ειδικούς ιστούς για την αποθήκευση νερού, το διοξείδιο του άνθρακα συσσωρεύεται με τη μορφή οργανικών οξέων και στερεώνεται στους υδατάνθρακες μόνο μετά από μια μέρα. Αυτός ο μηχανισμός βοηθά τα φυτά να εξοικονομούν νερό.

Πώς συμβαίνει η διαδικασία της φωτοσύνθεσης;

Το φυτό απορροφά το φως χρησιμοποιώντας μια πράσινη ουσία που ονομάζεται χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη βρίσκεται στους χλωροπλάστες, οι οποίοι βρίσκονται στους μίσχους ή στους καρπούς. Υπάρχει ιδιαίτερα μεγάλη ποσότητα από αυτά στα φύλλα, επειδή λόγω της πολύ επίπεδης δομής του, το φύλλο μπορεί να προσελκύσει πολύ φως και επομένως να λάβει πολύ περισσότερη ενέργεια για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

Μετά την απορρόφηση, η χλωροφύλλη βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση και μεταφέρει ενέργεια σε άλλα μόρια του φυτικού σώματος, ειδικά σε αυτά που εμπλέκονται άμεσα στη φωτοσύνθεση. Το δεύτερο στάδιο της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης λαμβάνει χώρα χωρίς την υποχρεωτική συμμετοχή του φωτός και συνίσταται στη λήψη χημικού δεσμού με τη συμμετοχή διοξειδίου του άνθρακα που λαμβάνεται από τον αέρα και το νερό. Σε αυτό το στάδιο συντίθενται διάφορες πολύ χρήσιμες για τη ζωή ουσίες, όπως το άμυλο και η γλυκόζη.

Αυτές οι οργανικές ουσίες χρησιμοποιούνται από τα ίδια τα φυτά για να θρέψουν τα διάφορα μέρη του, καθώς και για να διατηρήσουν τις φυσιολογικές λειτουργίες της ζωής. Επιπλέον, αυτές οι ουσίες λαμβάνονται επίσης από τα ζώα τρώγοντας φυτά. Οι άνθρωποι παίρνουν επίσης αυτές τις ουσίες τρώγοντας τρόφιμα ζωικής και φυτικής προέλευσης.

Προϋποθέσεις φωτοσύνθεσης

Η φωτοσύνθεση μπορεί να συμβεί τόσο υπό την επίδραση του τεχνητού φωτός όσο και του ηλιακού φωτός. Κατά κανόνα, τα φυτά «εργάζονται» εντατικά στη φύση την άνοιξη και το καλοκαίρι, όταν υπάρχει πολύ απαραίτητο ηλιακό φως. Το φθινόπωρο έχει λιγότερο φως, οι μέρες μικραίνουν, τα φύλλα πρώτα κιτρινίζουν και μετά πέφτουν. Αλλά μόλις εμφανιστεί ο ζεστός ανοιξιάτικος ήλιος, το πράσινο φύλλωμα θα επανεμφανιστεί και τα πράσινα «εργοστάσια» θα ξαναρχίσουν τη δουλειά τους για να παρέχουν το τόσο απαραίτητο οξυγόνο για τη ζωή, καθώς και πολλά άλλα θρεπτικά συστατικά.

Εναλλακτικός ορισμός της φωτοσύνθεσης

Η φωτοσύνθεση (από τα αρχαία ελληνικά photo-light and synthesis - σύνδεση, δίπλωμα, δέσμευση, σύνθεση) είναι η διαδικασία μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ουσιών στο φως από φωτοαυτοτροφικά με τη συμμετοχή φωτοσυνθετικών χρωστικών (χλωροφύλλη στα φυτά , βακτηριοχλωροφύλλη και βακτηριοροδοψίνη στα βακτήρια). Στη σύγχρονη φυτική φυσιολογία, η φωτοσύνθεση γίνεται πιο συχνά κατανοητή ως φωτοαυτοτροφική λειτουργία - ένα σύνολο διαδικασιών απορρόφησης, μετασχηματισμού και χρήσης της ενέργειας των κβαντών φωτός σε διάφορες ενεργονικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα σε οργανικές ουσίες.

Φάσεις φωτοσύνθεσης

Η φωτοσύνθεση είναι μια αρκετά περίπλοκη διαδικασία και περιλαμβάνει δύο φάσεις: το φως, που εμφανίζεται πάντα αποκλειστικά στο φως και το σκοτάδι. Όλες οι διεργασίες συμβαίνουν μέσα στους χλωροπλάστες σε ειδικά μικρά όργανα - θυλακωδία. Κατά τη φάση του φωτός, ένα κβάντο φωτός απορροφάται από τη χλωροφύλλη, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίων ATP και NADPH. Το νερό στη συνέχεια διασπάται, σχηματίζοντας ιόντα υδρογόνου και απελευθερώνοντας ένα μόριο οξυγόνου. Τίθεται το ερώτημα, ποιες είναι αυτές οι ακατανόητες μυστηριώδεις ουσίες: ATP και NADH;

Το ATP είναι ένα ειδικό οργανικό μόριο που βρίσκεται σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς και συχνά ονομάζεται «ενεργειακό» νόμισμα. Αυτά τα μόρια είναι που περιέχουν δεσμούς υψηλής ενέργειας και αποτελούν την πηγή ενέργειας σε κάθε οργανική σύνθεση και χημικές διεργασίες στο σώμα. Λοιπόν, το NADPH είναι στην πραγματικότητα μια πηγή υδρογόνου, χρησιμοποιείται απευθείας στη σύνθεση υψηλού μοριακών οργανικών ουσιών - υδατανθράκων, η οποία συμβαίνει στη δεύτερη, σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα.

Η ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης

Οι χλωροπλάστες περιέχουν πολλά μόρια χλωροφύλλης και όλα απορροφούν το ηλιακό φως. Ταυτόχρονα, το φως απορροφάται από άλλες χρωστικές, αλλά δεν μπορούν να πραγματοποιήσουν φωτοσύνθεση. Η ίδια η διαδικασία εμφανίζεται μόνο σε ορισμένα μόρια χλωροφύλλης, από τα οποία είναι πολύ λίγα. Άλλα μόρια χλωροφύλλης, καροτενοειδών και άλλων ουσιών σχηματίζουν ειδικά σύμπλοκα κεραίας και συγκομιδής φωτός (LHC). Όπως και οι κεραίες, απορροφούν κβάντα φωτός και μεταδίδουν διέγερση σε ειδικά κέντρα αντίδρασης ή παγίδες. Αυτά τα κέντρα βρίσκονται σε φωτοσυστήματα, από τα οποία τα φυτά έχουν δύο: το φωτοσύστημα II και το φωτοσύστημα I. Περιέχουν ειδικά μόρια χλωροφύλλης: αντίστοιχα, στο φωτοσύστημα II - P680, και στο φωτοσύστημα I - P700. Απορροφούν φως ακριβώς αυτού του μήκους κύματος (680 και 700 nm).

Το διάγραμμα καθιστά πιο σαφές πώς όλα φαίνονται και συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της φωτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης.

Στο σχήμα βλέπουμε δύο φωτοσυστήματα με χλωροφύλλες P680 και P700. Το σχήμα δείχνει επίσης τους φορείς μέσω των οποίων γίνεται η μεταφορά ηλεκτρονίων.

Άρα: και τα δύο μόρια χλωροφύλλης δύο φωτοσυστημάτων απορροφούν ένα κβάντο φωτός και διεγείρονται. Το ηλεκτρόνιο e- (κόκκινο στο σχήμα) κινείται σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο.

Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια έχουν πολύ υψηλή ενέργεια· αποκόπτονται και εισέρχονται σε μια ειδική αλυσίδα μεταφορέων, η οποία βρίσκεται στις μεμβράνες των θυλακοειδών - τις εσωτερικές δομές των χλωροπλαστών. Το σχήμα δείχνει ότι από το φωτοσύστημα II από τη χλωροφύλλη P680 ένα ηλεκτρόνιο πηγαίνει στην πλαστοκινόνη και από το φωτοσύστημα Ι από τη χλωροφύλλη P700 στη φερρεδοξίνη. Στα ίδια τα μόρια της χλωροφύλλης, στη θέση των ηλεκτρονίων μετά την απομάκρυνσή τους, σχηματίζονται μπλε τρύπες με θετικό φορτίο. Τι να κάνω?

Για να αντισταθμιστεί η έλλειψη ηλεκτρονίου, το μόριο χλωροφύλλης P680 του φωτοσυστήματος II δέχεται ηλεκτρόνια από το νερό και σχηματίζονται ιόντα υδρογόνου. Επιπλέον, λόγω της διάσπασης του νερού απελευθερώνεται οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Και το μόριο χλωροφύλλης P700, όπως φαίνεται από το σχήμα, αναπληρώνει την έλλειψη ηλεκτρονίων μέσω ενός συστήματος φορέων από το φωτοσύστημα II.

Γενικά, όσο δύσκολο κι αν είναι, έτσι ακριβώς προχωρά η φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης· η κύρια ουσία της είναι η μεταφορά ηλεκτρονίων. Μπορείτε επίσης να δείτε από το σχήμα ότι παράλληλα με τη μεταφορά ηλεκτρονίων, ιόντα υδρογόνου H+ κινούνται μέσω της μεμβράνης και συσσωρεύονται μέσα στο θυλακοειδή. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλά από αυτά εκεί, κινούνται προς τα έξω με τη βοήθεια ενός ειδικού παράγοντα σύζευξης, ο οποίος είναι πορτοκαλί στην εικόνα, που φαίνεται στα δεξιά και μοιάζει με μανιτάρι.

Τέλος, βλέπουμε το τελικό στάδιο της μεταφοράς ηλεκτρονίων, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό της προαναφερθείσας ένωσης NADH. Και λόγω της μεταφοράς ιόντων Η+, συντίθεται ενεργειακό νόμισμα - ATP (βλέπεται στα δεξιά στο σχήμα).

Έτσι, η φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης ολοκληρώνεται, το οξυγόνο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, σχηματίζονται ATP και NADH. Τι έπεται? Πού είναι η οργανική ύλη που υποσχέθηκε; Και μετά έρχεται το σκοτεινό στάδιο, το οποίο αποτελείται κυρίως από χημικές διεργασίες.

Σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης

Για τη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης, το διοξείδιο του άνθρακα – CO2 – είναι απαραίτητο συστατικό. Επομένως, το φυτό πρέπει να το απορροφά συνεχώς από την ατμόσφαιρα. Για το σκοπό αυτό υπάρχουν ειδικές δομές στην επιφάνεια του φύλλου - στομάτων. Όταν ανοίγουν, το CO2 εισέρχεται στο φύλλο, διαλύεται στο νερό και αντιδρά με την ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης.

Κατά τη διάρκεια της ελαφριάς φάσης στα περισσότερα φυτά, το CO2 συνδέεται με μια οργανική ένωση πέντε άνθρακα (η οποία είναι μια αλυσίδα πέντε μορίων άνθρακα), με αποτέλεσμα τον σχηματισμό δύο μορίων μιας ένωσης τριών άνθρακα (3-φωσφογλυκερικό οξύ). Επειδή Το πρωταρχικό αποτέλεσμα είναι ακριβώς αυτές οι ενώσεις τριών άνθρακα· τα φυτά με αυτό το είδος φωτοσύνθεσης ονομάζονται φυτά C3.

Περαιτέρω σύνθεση σε χλωροπλάστες συμβαίνει μάλλον περίπλοκα. Σχηματίζει τελικά μια ένωση έξι άνθρακα, από την οποία μπορεί στη συνέχεια να συντεθεί γλυκόζη, σακχαρόζη ή άμυλο. Με τη μορφή αυτών των οργανικών ουσιών, το φυτό συσσωρεύει ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, μόνο ένα μικρό μέρος τους παραμένει στο φύλλο, το οποίο χρησιμοποιείται για τις ανάγκες του, ενώ οι υπόλοιποι υδατάνθρακες ταξιδεύουν σε όλο το φυτό, φτάνοντας εκεί που χρειάζεται περισσότερο ενέργεια - για παράδειγμα, στα σημεία ανάπτυξης.

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης τελειώνει με αντιδράσεις σκοτεινής φάσης, κατά τις οποίες σχηματίζονται υδατάνθρακες. Για να πραγματοποιηθούν αυτές οι αντιδράσεις, χρησιμοποιούνται ενέργεια και ουσίες που αποθηκεύονται κατά τη φάση του φωτός: το βραβείο Νόμπελ απονεμήθηκε το 1961 για την ανακάλυψη αυτού του κύκλου αντιδράσεων. Θα προσπαθήσουμε να μιλήσουμε συνοπτικά και ξεκάθαρα για τη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης.

Εντοπισμός και συνθήκες

Οι αντιδράσεις σκοτεινής φάσης λαμβάνουν χώρα στο στρώμα (μήτρα) των χλωροπλαστών. Δεν εξαρτώνται από την παρουσία φωτός, αφού η ενέργεια που απαιτούν είναι ήδη αποθηκευμένη με τη μορφή ATP.

Για τη σύνθεση υδατανθράκων, χρησιμοποιείται υδρογόνο που λαμβάνεται από τη φωτόλυση νερού και δεσμεύεται σε μόρια NADPH2. Η παρουσία σακχάρων είναι επίσης απαραίτητη, στα οποία θα συνδεθεί ένα άτομο άνθρακα από το μόριο CO2.

Η πηγή των σακχάρων για τα φυτά που βλασταίνουν είναι το ενδοσπέρμιο - εφεδρικές ουσίες που βρίσκονται στον σπόρο και λαμβάνονται από το μητρικό φυτό.

Μελετώντας

Το σύνολο των χημικών αντιδράσεων της σκοτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης που οδηγεί στον σχηματισμό γλυκόζης ανακαλύφθηκε από τον M. Calvin και τους συνεργάτες του.

TOP 4 άρθραπου διαβάζουν μαζί με αυτό

Ρύζι. 1. Ο Μέλβιν Κάλβιν στο εργαστήριο.

Το πρώτο βήμα της φάσης είναι να ληφθούν ενώσεις με τρία άτομα άνθρακα.

Για ορισμένα φυτά, το πρώτο βήμα θα είναι ο σχηματισμός οργανικών οξέων με 4 άτομα άνθρακα. Αυτό το μονοπάτι ανακαλύφθηκε από τους Αυστραλούς επιστήμονες M. Hatch και S. Slack και ονομάζεται C4 - φωτοσύνθεση.

Το αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης του C4 είναι επίσης γλυκόζη και άλλα σάκχαρα.

Σύνδεση CO2

Λόγω της ενέργειας του ATP που λαμβάνεται στην ελαφριά φάση, τα μόρια της φωσφορικής ριβουλόζης ενεργοποιούνται στο στρώμα. Μετατρέπεται στην εξαιρετικά δραστική ένωση διφωσφορική ριβουλόζη (RDP), η οποία έχει 5 άτομα άνθρακα.

Ρύζι. 2. Σχέδιο σύνδεσης CO2 στο RDF.

Σχηματίζονται δύο μόρια φωσφογλυκερικού οξέος (PGA), το οποίο έχει τρία άτομα άνθρακα. Στο επόμενο βήμα, το PGA αντιδρά με το ATP και σχηματίζει διφωσφογλυκερικό οξύ. Το DiPHA αντιδρά με το NADPH2 και ανάγεται σε φωσφογλυκεραλδεΰδη (PGA).

Όλες οι αντιδράσεις συμβαίνουν μόνο υπό την επίδραση κατάλληλων ενζύμων.

Το PHA σχηματίζει φωσφοδιοξυακετόνη.

Σχηματισμός εξόζης

Στο επόμενο στάδιο, με συμπύκνωση του PHA και της φωσφοδιοξυακετόνης, σχηματίζεται διφωσφορική φρουκτόζη, η οποία περιέχει 6 άτομα άνθρακα και είναι η πρώτη ύλη για τον σχηματισμό σακχαρόζης και πολυσακχαριτών.

Ρύζι. 3. Σχήμα της σκοτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης.

Η διφωσφορική φρουκτόζη μπορεί να αντιδράσει με το PHA και άλλα προϊόντα σκοτεινής φάσης, προκαλώντας αλυσίδες σακχάρων 4-, 5-, 6- και 7 άνθρακα. Ένα από τα σταθερά προϊόντα της φωτοσύνθεσης είναι η φωσφορική ριβουλόζη, η οποία περιλαμβάνεται και πάλι στον κύκλο αντίδρασης, αλληλεπιδρώντας με το ATP. Για να ληφθεί ένα μόριο γλυκόζης, υφίσταται 6 κύκλους αντιδράσεων σκοτεινής φάσης.

Οι υδατάνθρακες είναι το κύριο προϊόν της φωτοσύνθεσης, αλλά τα αμινοξέα, τα λιπαρά οξέα και τα γλυκολιπίδια σχηματίζονται επίσης από ενδιάμεσα προϊόντα του κύκλου Calvin.

Έτσι, στο σώμα του φυτού, πολλές λειτουργίες εξαρτώνται από το τι συμβαίνει στη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης. Οι ουσίες που λαμβάνονται σε αυτή τη φάση χρησιμοποιούνται στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, λιπών, αναπνοής και άλλων ενδοκυτταρικών διεργασιών. Αξιολόγηση της έκθεσης

Μέση βαθμολογία: 4 . Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 90.

27-Φεβ-2014 | Ένα σχόλιο | Λολίτα Οκολνόβα

Φωτοσύνθεση- η διαδικασία σχηματισμού οργανικών ουσιών από διοξείδιο του άνθρακα και νερό στο φως με τη συμμετοχή φωτοσυνθετικών χρωστικών.

Χημειοσύνθεση- μέθοδος αυτοτροφικής διατροφής στην οποία η πηγή ενέργειας για τη σύνθεση οργανικών ουσιών από CO 2 είναι οι αντιδράσεις οξείδωσης ανόργανων ενώσεων

Τυπικά, όλοι οι οργανισμοί που είναι ικανοί να συνθέτουν οργανικές ουσίες από ανόργανες ουσίες, δηλ. οργανισμοί ικανοί να φωτοσύνθεση και χημειοσύνθεση, αναφέρομαι σε .

Μερικά παραδοσιακά ταξινομούνται ως αυτότροφα.

Μιλήσαμε εν συντομία για τη δομή ενός φυτικού κυττάρου, ας δούμε την όλη διαδικασία πιο αναλυτικά...

Η ουσία της φωτοσύνθεσης

(συνοπτική εξίσωση)

Η κύρια ουσία που εμπλέκεται στη διαδικασία πολλαπλών σταδίων της φωτοσύνθεσης είναι χλωροφύλλη. Είναι αυτό που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια.

Το σχήμα δείχνει μια σχηματική αναπαράσταση του μορίου της χλωροφύλλης, παρεμπιπτόντως, το μόριο μοιάζει πολύ με το μόριο της αιμοσφαιρίνης...

Η χλωροφύλλη είναι ενσωματωμένη χλωροπλάστης grana:

Η ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης:

(εκτελείται σε θυλακοειδή μεμβράνες)

• Το φως που χτυπά ένα μόριο χλωροφύλλης απορροφάται από αυτό και το φέρνει σε διεγερμένη κατάσταση - το ηλεκτρόνιο που είναι μέρος του μορίου, έχοντας απορροφήσει την ενέργεια του φωτός, μετακινείται σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας και συμμετέχει σε διαδικασίες σύνθεσης.
• Υπό την επίδραση του φωτός, συμβαίνει επίσης διάσπαση (φωτόλυση) του νερού:

Σε αυτή την περίπτωση, το οξυγόνο απομακρύνεται στο εξωτερικό περιβάλλον και τα πρωτόνια συσσωρεύονται μέσα στο θυλακοειδή στη «δεξαμενή πρωτονίων».

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

Το NADP είναι μια συγκεκριμένη ουσία, ένα συνένζυμο, δηλ. ένας καταλύτης, στην περίπτωση αυτή ένας φορέας υδρογόνου.

• συντίθεται (ενέργεια)

Σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης

(βρίσκεται στο στρώμα των χλωροπλαστών)

πραγματική σύνθεση γλυκόζης

συμβαίνει ένας κύκλος αντιδράσεων στον οποίο σχηματίζεται C 6 H 12 O 6. Αυτές οι αντιδράσεις χρησιμοποιούν την ενέργεια του ATP και του NADPH 2 που σχηματίζεται στην ελαφριά φάση. Εκτός από τη γλυκόζη, κατά τη φωτοσύνθεση σχηματίζονται άλλα μονομερή πολύπλοκων οργανικών ενώσεων - αμινοξέα, γλυκερίνη και λιπαρά οξέα, νουκλεοτίδια

Σημείωση: αυτή η φάση είναι σκοτεινήονομάζεται όχι επειδή συμβαίνει τη νύχτα - η σύνθεση γλυκόζης συμβαίνει, γενικά, όλο το εικοσιτετράωρο, αλλά η σκοτεινή φάση δεν απαιτεί πλέον φωτεινή ενέργεια.

«Η φωτοσύνθεση είναι μια διαδικασία από την οποία εξαρτώνται τελικά όλες οι εκδηλώσεις της ζωής στον πλανήτη μας».

K.A. Timiryazev.

Ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, περίπου 150 δισεκατομμύρια τόνοι οργανικής ύλης σχηματίζονται στη Γη και περίπου 200 δισεκατομμύρια τόνοι ελεύθερου οξυγόνου απελευθερώνονται ετησίως. Επιπλέον, τα φυτά εμπλέκουν δισεκατομμύρια τόνους αζώτου, φωσφόρου, θείου, ασβεστίου, μαγνησίου, καλίου και άλλων στοιχείων στον κύκλο. Αν και ένα πράσινο φύλλο χρησιμοποιεί μόνο το 1-2% του φωτός που πέφτει πάνω του, την οργανική ύλη που δημιουργείται από το φυτό και το οξυγόνο γενικότερα.

Χημειοσύνθεση

Η χημειοσύνθεση πραγματοποιείται λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τις αντιδράσεις χημικής οξείδωσης διαφόρων ανόργανων ενώσεων: υδρογόνο, υδρόθειο, αμμωνία, οξείδιο του σιδήρου (II) κ.λπ.

Σύμφωνα με τις ουσίες που περιλαμβάνονται στο μεταβολισμό των βακτηρίων, υπάρχουν:

• βακτήρια θείου - μικροοργανισμοί υδάτινων σωμάτων που περιέχουν H 2 S - πηγές με πολύ χαρακτηριστική οσμή,
• βακτήρια σιδήρου,
• νιτροποιητικά βακτήρια - οξειδώνουν την αμμωνία και το νιτρώδες οξύ,
• βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο - εμπλουτίζουν τα εδάφη, αυξάνουν σημαντικά την παραγωγικότητα,
• βακτήρια που οξειδωτικά του υδρογόνου

Αλλά η ουσία παραμένει η ίδια - αυτό είναι επίσης