Što je objašnjenje fotosinteze za djecu. Proces fotosinteze: sažet i razumljiv djeci

U prirodi, pod utjecajem sunčeve svjetlosti, život teče važan proces, bez koje ne može niti jedno živo biće na planeti Zemlji. Kao rezultat reakcije, kisik se oslobađa u zrak koji udišemo. Taj se proces naziva fotosinteza. Što je fotosinteza znanstvena točka vid, i što se događa u kloroplastima biljnih stanica, razmotrit ćemo u nastavku.

Fotosinteza u biologiji je pretvorba organskih tvari i kisika iz anorganskih spojeva pod utjecajem sunčeve energije. Karakteristična je za sve fotoautotrofe, koji su sposobni sami proizvoditi organske spojeve.

Takvi organizmi uključuju biljke, zelene, ljubičaste bakterije, cijanobakterije (plavo-zelene alge).

Biljke su fotoautotrofi koji upijaju vodu iz tla i ugljični dioksid iz zraka. Pod utjecajem sunčeve energije nastaje glukoza, koja se potom pretvara u polisaharid - škrob, koji je biljnim organizmima neophodan za prehranu i proizvodnju energije. U okoliš se oslobađa kisik – važna tvar koju svi živi organizmi koriste za disanje.

Kako se odvija fotosinteza. Kemijska reakcija se može predstaviti pomoću sljedeće jednadžbe:

6CO2 + 6H2O + E = C6H12O6 + 6O2

Fotosintetske reakcije se događaju u biljkama na staničnoj razini, odnosno u kloroplastima koji sadrže glavni pigment klorofil. Ovaj spoj ne samo da daje biljkama zelenu boju, već i aktivno sudjeluje u samom procesu.

Da biste bolje razumjeli proces, morate se upoznati sa strukturom zelenih organela - kloroplasta.

Struktura kloroplasta

Kloroplasti su stanične organele koje se nalaze samo u biljnim organizmima, cijanobakterijama. Svaki kloroplast prekriven je dvostrukom membranom: vanjskom i unutarnjom. Unutarnji dio kloroplasta ispunjen je stromom - glavnom tvari, koja konzistencijom podsjeća na citoplazmu stanice.

Struktura kloroplasta

Stroma kloroplasta sastoji se od:

• tilakoidi - strukture nalik ravnim vrećicama koje sadrže pigment klorofil;
• gran - skupine tilakoida;
• lamela - tubule koje povezuju granu tilakoida.

Svaka grana izgleda kao hrpa novčića, gdje je svaki novčić tilakoid, a lamela je polica na kojoj su položene granate. Osim toga, kloroplasti imaju vlastitu genetsku informaciju koju predstavljaju dvolančani DNA lančići, kao i ribosomi koji sudjeluju u sintezi proteina, uljanih kapi, škrobnih zrnaca.

Korisni video: fotosinteza

Glavne faze

Fotosinteza ima dvije izmjenične faze: svjetlo i tamu. Svaki ima svoje karakteristike protoka i proizvode koji nastaju tijekom određenih reakcija. Dva fotosustava, formirana od pomoćnih pigmenata za prikupljanje svjetlosti, klorofila i karotenoida, prenose energiju na glavni pigment. Kao rezultat toga, svjetlosna energija se pretvara u kemijsku energiju – ATP (adenozin trifosforna kiselina). Što se događa u procesu fotosinteze.

Svjetleći

svjetlosna faza nastaje kada fotoni svjetlosti udare u biljku. U kloroplastu teče na tilakoidnim membranama.

Glavni procesi:

1. Pigmenti fotosustava I počinju "apsorbirati" fotone sunčeve energije, koji se prenose u reakcijski centar.
2. Pod djelovanjem svjetlosnih fotona, elektroni se "pobuđuju" u molekuli pigmenta (klorofil).
3. “Pobuđeni” elektron se prenosi na vanjsku membranu tilakoida uz pomoć transportnih proteina.
4. Isti elektron stupa u interakciju sa složenim spojem NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat), reducira ga u NADP * H2 (ovaj spoj je uključen u tamnu fazu).

Slični se procesi događaju i u fotosustavu II. “Pobuđeni” elektroni napuštaju reakcijsko središte i prenose se na vanjsku membranu tilakoida, gdje se vežu na akceptor elektrona, vraćaju se u fotosustav I i obnavljaju ga.

Svjetlosna faza fotosinteze

Ali kako se fotosustav II obnavlja? To se događa zbog fotolize vode - reakcije cijepanja H2O. Prvo, molekula vode donira elektrone reakcijskom centru fotosustava II, zbog čega dolazi do njegove redukcije. Nakon toga dolazi do potpunog cijepanja vode na vodik i kisik. Potonji prodire u okoliš kroz stomate epiderme lista.

Fotolizu vode možete opisati pomoću jednadžbe:

2H2O \u003d 4H + 4e + O2

Osim toga, tijekom svjetlosne faze sintetiziraju se ATP molekule – kemijska energija koja ide na stvaranje glukoze. Tilakoidna membrana sadrži enzimski sustav koji sudjeluje u stvaranju ATP-a. Ovaj proces nastaje kao rezultat činjenice da se vodikov ion prenosi kroz kanal posebnog enzima iz unutarnja ljuska prema van. Tada se energija oslobađa.

Važno je znati! Tijekom svjetlosne faze fotosinteze nastaje kisik, kao i energija ATP-a koji se koristi za sintezu monosaharida u tamnoj fazi.

Tamno

Reakcije tamne faze odvijaju se 24 sata, čak i u nedostatku sunčeve svjetlosti. U stromi (unutarnjem okruženju) kloroplasta javljaju se fotosintetske reakcije. Ovu temu detaljnije je proučavao Melvin Calvin, po kojem se reakcije tamne faze nazivaju Calvinov ciklus, odnosno C3 - put.

Ovaj ciklus se odvija u 3 faze:

1. Karboksilacija.
2. Oporavak.
3. Regeneracija akceptora.

Tijekom karboksilacije, tvar koja se zove ribuloza bisfosfat spaja se s česticama ugljičnog dioksida. Za to se koristi poseban enzim - karboksilaza. Nastaje nestabilan spoj sa šest ugljika, koji se gotovo odmah dijeli na 2 molekule FHA (fosfoglicerinske kiseline).

Za obnavljanje FHA koristi se energija ATP-a i NADP*H2 koja nastaje tijekom svjetlosne faze. U uzastopnim reakcijama nastaje trougljični šećer s fosfatnom skupinom.

Tijekom regeneracije akceptora dio molekula FHA koristi se za redukciju molekula ribuloza bisfosfata, koji je akceptor CO2. Nadalje, u uzastopnim reakcijama nastaje monosaharid, glukoza. Za sve ove procese koristi se energija ATP-a, nastala u svjetlosnoj fazi, kao i NADP*H2.

Procesi pretvaranja 6 molekula ugljičnog dioksida u 1 molekulu glukoze zahtijevaju razgradnju 18 molekula ATP-a i 12 molekula NADP*H2. Ovi se procesi mogu opisati pomoću sljedeće jednadžbe:

6CO2 + 24H = C6H12O6 + 6H2O

Nakon toga, iz formirane glukoze, više složeni ugljikohidrati- polisaharidi: škrob, celuloza.

Bilješka! Tijekom fotosinteze tamne faze nastaje glukoza - organska tvar neophodna za prehranu biljaka i stvaranje energije.

Sljedeća tablica fotosinteze pomoći će boljem razumijevanju osnovne suštine ovog procesa.

Usporedna tablica faza fotosinteze

Iako je Calvinov ciklus najkarakterističniji za tamnu fazu fotosinteze, za neke ipak tropske biljke karakterističan je Hatch-Slack ciklus (C4-put) koji ima svoje karakteristike protoka. Tijekom karboksilacije u ciklusu Hatch-Sleck ne nastaje fosfoglicerinska kiselina, već druge, kao što su: oksalooctena, jabučna, asparaginska. Također, tijekom ovih reakcija, ugljični dioksid se nakuplja u biljnim stanicama, a ne izlučuje se tijekom izmjene plinova, kao u većini.

Nakon toga, ovaj plin sudjeluje u fotosintetskim reakcijama i stvaranju glukoze. Također je vrijedno napomenuti da C4 put fotosinteze zahtijeva više energije nego Calvinov ciklus. Glavne reakcije, proizvodi formiranja u ciklusu Hatch-Slack ne razlikuju se od Calvinovog ciklusa.

Zbog reakcija ciklusa Hatch-Slack, fotorespiracija se praktički ne događa u biljkama, budući da su stomati epiderme u zatvorenom stanju. To im omogućuje da se prilagode specifičnim uvjetima staništa:

• intenzivna vrućina;
• suha klima;
• povećana slanost staništa;
• nedostatak CO2.

Usporedba svijetle i tamne faze

Vrijednost u prirodi

Zahvaljujući fotosintezi nastaje kisik - vitalna tvar za procese disanja i nakupljanja energije unutar stanica, koja omogućuje rast, razvoj, razmnožavanje živih organizama te je izravno uključena u rad svih fizioloških sustava čovjeka. tijelo, životinje.

Važno! Od kisika u atmosferi nastaje ozonski omotač koji štiti sve organizme od štetnog djelovanja opasnog ultraljubičastog zračenja.

Korisni video: priprema za ispit iz Biologije - fotosinteza

Zaključak

Zahvaljujući sposobnosti sinteze kisika i energije, biljke čine prvu kariku u svim prehrambenim lancima, budući da su proizvođači. Konzumacijom zelenih biljaka svi heterotrofi (životinje, ljudi), zajedno s hranom, dobivaju vitalne resurse. Zahvaljujući procesu koji se događa u zelenim biljkama i cijanobakterijama, održava se stalan plinski sastav atmosfere i život na zemlji.

Svaki zeleni list je minijaturna tvornica hranjive tvari i kisik, koji je životinjama i ljudima neophodan za normalan život. Proces proizvodnje ovih tvari iz vode i ugljičnog dioksida iz atmosfere naziva se fotosinteza. Fotosinteza je složen kemijski proces koji se odvija uz sudjelovanje svjetlosti. Naravno, sve zanima kako se događa fotosinteza. Sam proces se sastoji od dvije faze: prva je apsorpcija svjetlosnih kvanta, a druga je korištenje njihove energije u raznim kemijskim reakcijama.

Kako se odvija proces fotosinteze

Biljke apsorbiraju svjetlost zelenom tvari zvanom klorofil. Klorofil se nalazi u kloroplastima, koji se nalaze u stabljikama ili plodovima. Posebno ih je velik broj u listovima, jer zbog svoje vrlo ravne strukture, list može privući puno svjetla, odnosno dobiti puno više energije za proces fotosinteze.

Nakon apsorpcije, klorofil je u pobuđenom stanju i prenosi energiju na druge molekule biljnog organizma, posebice one koje su izravno uključene u fotosintezu. Druga faza procesa fotosinteze odvija se bez obveznog sudjelovanja svjetlosti i sastoji se u dobivanju kemijske veze uz sudjelovanje ugljičnog dioksida dobivenog iz zraka i vode. U ovoj fazi sintetiziraju se razne tvari koje su vrlo korisne za život, poput škroba i glukoze.

Ove organske tvari same biljke koriste za prehranu njezinih različitih dijelova, kao i za održavanje normalnog života. Osim toga, ove tvari dobivaju i životinje, jedući biljke. Ljudi također dobivaju te tvari jedući životinjske i biljne proizvode.

uvjeti za fotosintezu

Fotosinteza se može dogoditi i pod utjecajem umjetne svjetlosti i sunčeve svjetlosti. U pravilu, u prirodi biljke intenzivno "rade" u proljetno-ljetnom razdoblju, kada ima puno potrebne sunčeve svjetlosti. U jesen je manje svjetla, dan se skraćuje, lišće prvo požuti, a zatim opada. Ali čim se pojavi toplo proljetno sunce, ponovno se pojavljuje zeleno lišće i zelene "tvornice" ponovno će nastaviti s radom kako bi osigurale kisik, tako neophodan za život, kao i mnoge druge hranjive tvari.

Gdje se odvija fotosinteza

Uglavnom, fotosinteza se, kao proces, događa, kao što je već spomenuto, u listovima biljaka, jer su u stanju primiti više sunčeve svjetlosti, koja je vrlo potrebna za proces fotosinteze.

Kao rezultat toga, možemo reći da je proces fotosinteze sastavni dio života biljaka.

Proces fotosinteze jedan je od najvažnijih bioloških procesa koji se odvijaju u prirodi, jer zahvaljujući njemu nastaju organske tvari iz ugljičnog dioksida i vode pod djelovanjem svjetlosti, ovaj se fenomen naziva fotosinteza. I što je najvažnije, u procesu fotosinteze dolazi do alokacije, koja je vitalna za postojanje života na našem nevjerojatnom planetu.

Povijest otkrića fotosinteze

Povijest otkrića fenomena fotosinteze seže četiri stoljeća u prošlost, kada je 1600. godine izvjesni belgijski znanstvenik Jan Van Helmont postavio jednostavan eksperiment. Stavio je grančicu vrbe (prethodno je zapisao početna težina) u vreći, u kojoj je bilo i 80 kg zemlje. A onda se pet godina biljka zalijevala isključivo vodom. Kakvo je bilo iznenađenje znanstvenika kada se, nakon pet godina, težina biljke povećala za 60 kg, unatoč činjenici da se masa zemlje smanjila za samo 50 grama, odakle je došao tako impresivan porast težine ostao je misterij za znanstvenik.

Sljedeći važan i zanimljiv eksperiment, koji je postao prag za otkriće fotosinteze, postavio je engleski znanstvenik Joseph Priestley 1771. (zanimljivo je da je g. Priestley po prirodi svoje profesije bio svećenik Anglikanske crkve , ali je ušao u povijest kao izvanredan znanstvenik). Što je gospodin Priestley učinio? Stavio je miša pod kapu i pet dana kasnije on je uginuo. Zatim je opet stavio drugog miša pod kapu, ali ovaj put, uz miša ispod kapice, bila je grančica metvice, i kao rezultat, miš je ostao živ. Dobiveni rezultat doveo je znanstvenika do ideje da postoji proces suprotan disanju. Još važan zaključak Ovaj eksperiment bio je otkriće kisika kao vitalnog za sva živa bića (prvi je miš umro zbog njegovog izostanka, drugi je preživio zahvaljujući grančici metvice koja je upravo stvarala kisik u procesu fotosinteze).

Tako je utvrđena činjenica da su zeleni dijelovi biljaka sposobni otpuštati kisik. Tada je već 1782. švicarski znanstvenik Jean Senebier dokazao da se ugljični dioksid pod utjecajem svjetlosti razgrađuje u zelene biljke – zapravo, otkrivena je druga strana fotosinteze. Zatim je, nakon još 5 godina, francuski znanstvenik Jacques Busengo otkrio da se apsorpcija vode od strane biljaka događa i tijekom sinteze organskih tvari.

I posljednji akord u nizu znanstvenih otkrića povezano s fenomenom fotosinteze bilo je otkriće njemačkog botaničara Juliusa Sachsa, koji je 1864. uspio dokazati da se količina utrošenog ugljičnog dioksida i oslobođenog kisika događa u omjeru 1:1.

Važnost fotosinteze u ljudskom životu

Ako zamislite figurativno, list bilo koje biljke može se usporediti s malim laboratorijem, čiji prozori gledaju na sunčanu stranu. Upravo se u tom laboratoriju odvija nastajanje organskih tvari i kisika koji je temelj postojanja organskog života na Zemlji. Doista, bez kisika i fotosinteze, život jednostavno ne bi postojao na Zemlji.

Ali ako je fotosinteza toliko važna za život i oslobađanje kisika, kako onda ljudi (i ne samo ljudi) žive, na primjer, u pustinji gdje ima minimalno zelenih biljaka ili, na primjer, u industrijskom gradu gdje je drveće rijetko. Činjenica je da kopnene biljke čine samo 20% kisika koji se oslobađa u atmosferu, dok preostalih 80% oslobađaju morske i oceanske alge, nije bez razloga da se oceani ponekad nazivaju "pluća našeg planeta". .

Formula fotosinteze

Opća formula za fotosintezu može se napisati na sljedeći način:

Voda + ugljični dioksid + svjetlost > ugljikohidrati + kisik

A ovo je formula za kemijsku reakciju fotosinteze

6CO 2 + 6H 2 O \u003d C6H 12 O 6 + 6O 2

Važnost fotosinteze za biljke

A sada pokušajmo odgovoriti na pitanje zašto biljkama treba fotosinteza. Zapravo, opskrba kisikom atmosfere našeg planeta daleko nije jedini razlog za pojavu fotosinteze; ovaj biološki proces je od vitalnog značaja ne samo za ljude i životinje, već i za same biljke, jer organske tvari koje nastaju tijekom fotosinteze tvore osnovi biljnog života.

Kako se događa fotosinteza

Glavni motor fotosinteze je klorofil - poseban pigment sadržan u biljnim stanicama, koji je, između ostalog, odgovoran za zelenu boju lišća drveća i drugih biljaka. Klorofil je kompleks organski spoj, koji također ima važno vlasništvo- sposobnost apsorpcije sunčeve svjetlosti. Apsorbirajući ga, klorofil je taj koji aktivira taj mali biokemijski laboratorij koji se nalazi u svakom malom listu, u svakoj travi i svakoj morskoj travi. Zatim dolazi do fotosinteze (vidi gornju formulu), tijekom koje se odvija pretvorba vode i ugljičnog dioksida u ugljikohidrate potrebne za biljke i kisik potreban za sva živa bića. Mehanizmi fotosinteze su briljantna tvorevina prirode.

Faze fotosinteze

Također, proces fotosinteze sastoji se od dvije faze: svjetla i tame. A u nastavku ćemo detaljno pisati o svakom od njih.

Svjetlosna faza fotosinteze

Ova faza se provodi na tilakoidima. Koji su to tialakoidi? Tilakoidi su strukture koje se nalaze unutar kloroplasta i ograničene su membranom.

Redoslijed procesa svjetlosne faze fotosinteze je sljedeći:

• Svjetlost pogađa molekulu klorofila, apsorbira je zeleni pigment, što je dovodi u uzbuđeno stanje. Elektron koji uđe u ovu molekulu ide u više visoka razina i sudjeluje u procesu sinteze.
• Dolazi do cijepanja vode, tijekom kojeg se protoni, pod djelovanjem elektrona, pretvaraju u atome vodika, koji se potom troše na sintezu ugljikohidrata.
• U posljednjoj fazi svjetlosne faze fotosinteze sintetizira se ATP (adenozin trifosfat). ATP je organska tvar koja ima ulogu svojevrsnog akumulatora energije u biološkim procesima.

Tamna faza fotosinteze

Ova faza fotosinteze odvija se u stromi kloroplasta. U njegovom tijeku oslobađa se kisik, kao i sinteza glukoze. Možda mislite, na temelju imena, da se tamna faza fotosinteze događa isključivo noću. Zapravo, to nije tako, sinteza glukoze se odvija 24 sata dnevno, samo u ovoj fazi svjetlosna energija se više ne troši i jednostavno nije potrebna.

Fotosinteza, video

I za kraj, zanimljiv edukativni video o fotosintezi.

Biljke dobivaju vodu i minerale iz svog korijena. Lišće osigurava organsku prehranu biljaka. Za razliku od korijena, oni nisu u tlu, već u zraku, stoga ne provode ishranu tla, već zraka.

Iz povijesti proučavanja zračne prehrane biljaka

Znanje o ishrani biljaka postupno se gomilalo.

Prije oko 350 godina nizozemski znanstvenik Jan Helmont prvi je postavio eksperiment na proučavanju ishrane biljaka. NA glinena posuda sa zemljom je uzgojio vrba, dodajući tu samo vodu. Znanstvenik je pažljivo izvagao otpalo lišće. Pet godina kasnije, masa vrbe, zajedno s otpalim lišćem, porasla je za 74,5 kg, a masa tla smanjena za samo 57 g. Na temelju toga Helmont je došao do zaključka da sve tvari u biljci nastaju ne iz tla. , ali iz vode. Mišljenje da se biljka povećava samo zbog vode zadržalo se sve do kraja 18. stoljeća.

Godine 1771., engleski kemičar Joseph Priestley proučavao je ugljični dioksid, ili "pokvareni zrak", kako ga je on nazvao, i napravio izvanredno otkriće. Ako zapalite svijeću i pokrijete je staklenom kapom, onda će se, nakon što malo zagori, ugasiti.

Miš pod takvom kapom počinje se gušiti. Međutim, ako se pod kapu stavi grana metvice zajedno s mišem, tada se miš ne guši i nastavlja živjeti. To znači da biljke "ispravljaju" zrak pokvaren dahom životinja, odnosno pretvaraju ugljični dioksid u kisik.

Godine 1862. njemački botaničar Julius Sachs je pokusima dokazao da zelene biljke ne samo da oslobađaju kisik, već stvaraju i organske tvari koje služe kao hrana svim drugim organizmima.

Fotosinteza

Glavna razlika između zelenih biljaka i drugih živih organizama je prisutnost kloroplasta koji sadrže klorofil u njihovim stanicama. Klorofil ima sposobnost hvatanja sunčevih zraka čija je energija neophodna za stvaranje organskih tvari. Proces stvaranja organske tvari iz ugljičnog dioksida i vode uz pomoć sunčeve energije naziva se fotosinteza (grč. pholos svjetlost). U procesu fotosinteze ne nastaju samo organske tvari - šećeri, već se oslobađa i kisik.

Shematski se proces fotosinteze može prikazati na sljedeći način:

Vodu apsorbira korijenje i kreće se kroz provodni sustav korijena i stabljike do lišća. Ugljični dioksid - komponenta zrak. U lišće ulazi kroz otvorene stomate. Struktura lista doprinosi apsorpciji ugljičnog dioksida: ravna površina listova, što povećava površinu ​​dodira sa zrakom, i prisutnost veliki broj stomata u koži.

Šećeri nastali kao rezultat fotosinteze pretvaraju se u škrob. Škrob je organska tvar koja se ne otapa u vodi. Koga je lako otkriti otopinom joda.

Dokaz stvaranja škroba u listovima izloženim svjetlu

Dokažimo da se u zelenim listovima biljaka škrob stvara iz ugljičnog dioksida i vode. Da biste to učinili, razmislite o eksperimentu koji je svojedobno postavio Julius Sachs.

Sobna biljka (geranija ili jaglac) drži se dva dana u mraku kako bi se sav škrob potrošio za vitalne procese. Zatim se nekoliko listova s ​​obje strane prekrije crnim papirom tako da se prekrije samo dio. Danju je biljka izložena svjetlu, a noću se dodatno osvjetljava stolnom lampom.

Nakon jednog dana, proučavani listovi se odrežu. Kako bi se saznalo u kojem je dijelu lisnog škroba nastao, listovi se kuhaju na volju (da škrobna zrna nabubre), a zatim drže u vrućem alkoholu (klorofil se otapa i list gubi boju). Zatim se listovi isperu u vodi i tretiraju slabom otopinom joda. Tc dijelovi listova koji su bili na svjetlu dobivaju plavu boju djelovanjem joda. To znači da je škrob nastao u stanicama osvijetljenog dijela lista. Stoga se fotosinteza događa samo u prisutnosti svjetlosti.

Dokazi za potrebu za ugljičnim dioksidom za fotosintezu

Da bi se dokazalo da je ugljični dioksid potreban za stvaranje škroba u lišću, sobna biljka također prethodno držana u mraku. Zatim se jedan od listova stavi u tikvicu s malom količinom vapnene vode. Tikvica se zatvori vatom. Biljka je izložena. Ugljični dioksid apsorbira vapnena voda, pa ga neće biti u tikvici. List se odreže i, kao i u prethodnom pokusu, ispituje se na prisutnost škroba. Čuva se u Vruća voda i alkohol, tretiran otopinom joda. Međutim, u ovom slučaju, rezultat eksperimenta bit će drugačiji: list nije obojan plava boja, jer ne sadrži škrob. Stoga je za stvaranje škroba, osim svjetlosti i vode, potreban ugljični dioksid.

Tako smo odgovorili na pitanje kakvu hranu biljka dobiva iz zraka. Iskustvo je pokazalo da se radi o ugljičnom dioksidu. Neophodan je za stvaranje organske tvari.

Organizmi koji samostalno stvaraju organske tvari za izgradnju svog tijela nazivaju se autotrofi (grč. autos - ja, trofe - hrana).

Dokazi za stvaranje kisika tijekom fotosinteze

Da bi dokazali da tijekom fotosinteze biljke tijekom vanjsko okruženje ispuštaju kisik, razmislite o eksperimentu s vodena biljka elodea. Izbojci Elodea spuštaju se u posudu s vodom i odozgo prekrivaju lijevkom. Stavite epruvetu napunjenu vodom na kraj lijevka. Biljka je dva do tri dana izložena svjetlu. Elodea izlučuje mjehuriće plina kada je izložena svjetlu. Akumuliraju se na vrhu cijevi, istiskujući vodu. Kako bi se saznalo o kakvom je plinu riječ, epruveta se pažljivo izvadi i u nju se unese tinjajuća krhotina. Baklja se sjajno rasplamsa. To znači da se kisik nakupio u tikvici, podržavajući izgaranje.

Prostorna uloga biljaka

Biljke koje sadrže klorofil mogu apsorbirati sunčevu energiju. Stoga je K.A. Timirjazev je njihovu ulogu na Zemlji nazvao kozmičkom. Dio sunčeve energije pohranjene u organskoj tvari može se pohraniti dugo vremena. Ugljen, treset, nafta nastaju tvarima koje su stvorile zelene biljke u drevnim geološkim vremenima i apsorbirale su energiju Sunca. Spaljivanjem prirodnih zapaljivih materijala čovjek oslobađa energiju koju su prije milijune godina pohranile zelene biljke.

fotosinteza (testovi)

1. Organizmi koji tvore organske tvari samo iz organskih:

1.heterotrofi

2. autotrofi

3.kemotrofi

4. miksotrofi

2. U svjetlosnoj fazi fotosinteze događa se sljedeće:

1.formiranje ATP-a

2.formiranje glukoze

3.oslobađanje ugljičnog dioksida

4.formiranje ugljikohidrata

3. Tijekom fotosinteze nastaje kisik koji se pri tome oslobađa:

1.Biosinteza proteina

2.fotoliza

3.pobuda molekule klorofila

4.Složeni ugljični dioksid i voda

4. Kao rezultat fotosinteze, svjetlosna energija se pretvara u:

1. toplinska energija

2.Kemijska energija anorganskih spojeva

3. električna energija Termalna energija

4.kemijska energija organskih spojeva

5. Disanje anaerobnih organizama u živim organizmima odvija se u procesu:

1.oksidacija kisika

2.fotosinteza

3.fermentacija

4.Kemosinteza

6. Krajnji produkti oksidacije ugljikohidrata u stanici su:

1.ADP i voda

2.amonijak i ugljični dioksid

3.voda i ugljični dioksid

4.amonijak, ugljični dioksid i voda

7. Uključeno pripremna faza hidroliza se događa kada se ugljikohidrati razgrađuju:

1. celuloze do glukoze

2. proteina do aminokiselina

3.DNA do nukleotida

4.masti do glicerola i karboksilnih kiselina

8. Enzimi osiguravaju oksidaciju kisika:

1.Probavni trakt i lizosomi

2. citoplazma

3.mitohondrije

4.plastid

9. Tijekom glikolize pohranjuje se 3 mola glukoze u obliku ATP-a:

10. Dva mola glukoze podvrgnuta su potpunoj oksidaciji u životinjskoj stanici, dok se oslobađa ugljični dioksid:

11. U procesu kemosinteze organizmi pretvaraju energiju oksidacije:

1.spojevi sumpora

2.organski spojevi

3.škrob

12. Jedan gen odgovara informaciji o molekuli:

1.aminokiseline

2.škrob

4.nukleotid

13. Genetski kod se sastoji od tri nukleotida, što znači:

1. specifičan

2. suvišan

3.univerzalni

4.trojka

14. U genetskom kodu jedna aminokiselina odgovara 2-6 trojki, to se očituje:

1.kontinuitet

2. višak

3.svestranost

4.specifičnost

15. Ako je nukleotidni sastav DNK ATT-CHC-TAT, tada je nukleotidni sastav i-RNA:
1.TAA-CHTs-UTA

2.UAA-GCG-AUA

3.UAA-CHC-AUA

4.UAA-CHC-ATA

16. Sinteza proteina se ne događa na vlastitim ribosomima u:

1.virus mozaika duhana

2. Drosophila

3.mrav

4.Vibrio cholerae

17. Antibiotik:

1. je zaštitni protein krvi

2.sintetizira novi protein u tijelu

3.je oslabljen patogen

4.inhibira sintezu proteina patogena

18. Dio molekule DNK na kojem se događa replikacija ima 30 000 nukleotida (oba lanca). Za replikaciju trebat će vam:

19. Koliko različitih aminokiselina jedna t-RNA može transportirati:

1.uvijek jedan

2.uvijek dva

3.uvijek tri

4. Neki mogu nositi jedan, neki mogu nositi nekoliko.

20. DNK regija iz koje dolazi do transkripcije sadrži 153 nukleotida; polipeptid je kodiran u ovoj regiji iz:

1.153 aminokiseline

2,51 aminokiselina

3,49 aminokiselina

4.459 aminokiselina

21. Tijekom fotosinteze kisik nastaje kao rezultat

1. fotosintezna voda

2.​ raspadanje ugljičnog plina

3. redukcija ugljičnog dioksida u glukozu

4. Sinteza ATP-a

Tijekom procesa fotosinteze,

1. sinteza ugljikohidrata i oslobađanje kisika

2. Isparavanje vode i apsorpcija kisika

3. izmjena plinova i sinteza lipida

4. oslobađanje ugljičnog dioksida i sinteza proteina

23. U svjetlosnoj fazi fotosinteze energija sunčeve svjetlosti koristi se za sintezu molekula

1. lipida

2. proteini

3. nukleinska kiselina

24. Pod utjecajem energije sunčeve svjetlosti, elektron se diže na više razina energije u molekuli

1. vjeverica

2. glukoza

3. klorofil

4. biosinteza proteina

25. Biljna stanica, kao i životinjska, pritom prima energiju. .

1. Oksidacija organskih tvari

2. biosinteza proteina

3. sinteza lipida

4. Sinteza nukleinskih kiselina

Fotosinteza se odvija u kloroplastima biljnih stanica. Kloroplasti sadrže pigment klorofil koji je uključen u proces fotosinteze i daje biljkama zelene boje. Iz toga slijedi da se fotosinteza događa samo u zelenim dijelovima biljaka.

Fotosinteza je proces stvaranja organske tvari iz anorganske tvari. Konkretno, glukoza je organska tvar, a voda i ugljični dioksid su anorganski.

Sunčeva svjetlost je također neophodna za odvijanje fotosinteze. Svjetlosna energija se pohranjuje u kemijske veze organska tvar. U ovom je glavna točka fotosinteza: vezati energiju, koja će se kasnije koristiti za potporu života biljke ili životinja koje jedu ovu biljku. Organska tvar je samo oblik, način pohranjivanja sunčeve energije.

Kada se fotosinteza odvija u stanicama, u kloroplastima i na njihovim membranama odvijaju se različite reakcije.

Nije svima potrebno svjetlo. Dakle, postoje dvije faze fotosinteze: svijetla i tamna. Tamna faza ne zahtijeva svjetlo i može se pojaviti noću.

Ugljični dioksid ulazi u stanice iz zraka kroz površinu biljke. Voda dolazi od korijena uz stabljiku.

Kao rezultat procesa fotosinteze ne nastaje samo organska tvar, već i kisik. Kisik se ispušta u zrak kroz površinu biljke.

Glukoza nastala kao rezultat fotosinteze prenosi se u druge stanice, pretvara se u škrob (pohranjuje se) i koristi se za životne procese.

Glavni organ u kojem se odvija fotosinteza kod većine biljaka je list. U lišću se nalaze mnoge fotosintetske stanice koje čine fotosintetsko tkivo.

Budući da je neophodan za fotosintezu sunčeva svjetlost, listovi obično imaju veliku površinu. Drugim riječima, ravni su i tanki. Kako bi svjetlost doprla do svih listova, u biljkama su raspoređeni tako da jedno drugo gotovo ne zaklanjaju.

Dakle, da bi se odvijao proces fotosinteze, ugljični dioksid, voda i svjetlost. Produkti fotosinteze su organske tvari (glukoze) i kisika. Fotosinteza se odvija u kloroplastima, kojih najviše ima u lišću.

U biljkama (uglavnom u lišću) fotosinteza se odvija na svjetlu. Ovo je proces u kojem se iz ugljičnog dioksida i vode stvara organska tvar glukoza (vrsta šećera). Nadalje, glukoza se u stanicama pretvara u složeniju tvar, škrob. I glukoza i škrob su ugljikohidrati.

U procesu fotosinteze ne nastaje samo organska tvar, već se oslobađa i kisik kao nusproizvod.

Ugljični dioksid i voda su anorganske tvari, a glukoza i škrob su organski.

Stoga se često kaže da je fotosinteza proces stvaranja organskih tvari iz anorganskih tvari na svjetlu. Samo biljke, neki jednostanični eukarioti i neke bakterije su sposobne za fotosintezu. U stanicama životinja i gljiva nema takvog procesa, pa su one prisiljene apsorbirati iz okoliš organske tvari. U tom smislu, biljke se nazivaju autotrofi, a životinje i gljive heterotrofi.

Proces fotosinteze u biljkama odvija se u kloroplastima, koji sadrže zeleni pigment klorofil.

Dakle, da bi se fotosinteza odvijala, potrebno vam je:

klorofil,

ugljični dioksid.

Proces fotosinteze proizvodi:

organska tvar,

kisik.

Biljke su prilagođene hvatanju svjetlosti. Puno zeljaste biljke listovi se skupljaju u takozvanu bazalnu rozetu, kada se listovi međusobno ne zasjenjuju. Stabla karakterizira mozaik lišća, u kojem lišće raste na način da što manje zaklanja jedno drugo. Kod biljaka se lisne ploške mogu okretati prema svjetlu zbog savijanja lisnih peteljki. Unatoč svemu tome, postoje biljke koje vole sjenu, koji može rasti samo u sjeni.

Vodaza fotosintezustižeu lišćeiz korijenaduž stabljike. Stoga je važno da biljka dobije dovoljno vlage. Uz nedostatak vode i neke minerali proces fotosinteze je inhibiran.

Ugljični dioksiduzeti za fotosintezudirektnoiz ničegališće. Kisik, koji biljka proizvodi tijekom fotosinteze, naprotiv, ispušta se u zrak. Razmjenu plinova olakšavaju međustanični prostori (praznine između stanica).

Organske tvari koje nastaju u procesu fotosinteze dijelom se koriste u samom lišću, ali uglavnom teku u sve ostale organe i pretvaraju se u druge organske tvari, koriste se u energetskom metabolizmu i pretvaraju se u rezervne hranjive tvari.

Fotosinteza

Fotosinteza- proces sinteze organskih tvari zbog energije svjetlosti. Organizmi koji su sposobni sintetizirati organske tvari iz anorganskih spojeva nazivaju se autotrofni. Fotosinteza je karakteristična samo za stanice autotrofnih organizama. Heterotrofni organizmi nisu u stanju sintetizirati organske tvari iz anorganskih spojeva.
Stanice zelenih biljaka i nekih bakterija imaju posebne strukture i komplekse kemijske tvari koji im omogućuju da zarobe energiju sunčeve svjetlosti.

Uloga kloroplasta u fotosintezi

U biljnim stanicama postoje mikroskopske formacije - kloroplasti. To su organele u kojima se energija i svjetlost apsorbiraju i pretvaraju u energiju ATP-a i drugih molekula – nositelja energije. Zrna kloroplasta sadrže klorofil, složenu organsku tvar. Klorofil hvata energiju svjetlosti za korištenje u biosintezi glukoze i drugih organskih tvari. Enzimi potrebni za sintezu glukoze također se nalaze u kloroplastima.

Svjetlosna faza fotosinteze

Kvant crvene svjetlosti koju apsorbira klorofil dovodi elektron u pobuđeno stanje. Elektron pobuđen svjetlošću dobiva veliku zalihu energije, uslijed čega prelazi na višu energetsku razinu. Elektron pobuđen svjetlošću može se usporediti s kamenom podignutim u visinu, koji također dobiva potencijalnu energiju. Gubi je padom s visine. Pobuđeni elektron, kao u koracima, kreće se duž lanca složenih organskih spojeva ugrađenih u kloroplast. Prelazeći iz jednog stupnja u drugi, elektron gubi energiju koja se koristi za sintezu ATP-a. Elektron koji je potrošio energiju vraća se u klorofil. Novi dio svjetlosne energije ponovno pobuđuje elektron klorofila. Opet slijedi isti put, trošeći energiju na stvaranje ATP molekula.
Prilikom cijepanja molekula vode nastaju vodikovi ioni i elektroni, potrebni za redukciju molekula nositelja energije. Razgradnju molekula vode u kloroplastima provodi poseban protein pod utjecajem svjetlosti. Ovaj proces se zove fotoliza vode.
Dakle, biljna stanica izravno koristi energiju sunčeve svjetlosti za:
1. pobuđivanje elektrona klorofila čija se energija dalje troši na stvaranje ATP-a i drugih molekula nositelja energije;
2. fotoliza vode, opskrba vodikovim ionima i elektronima u svjetlosnu fazu fotosinteze.
U tom slučaju kisik se oslobađa kao nusprodukt reakcija fotolize.

Faza tijekom koje se, zahvaljujući energiji svjetlosti, stvaraju energetski bogati spojevi - ATP i molekule nositelja energije, pozvao svjetlosna faza fotosinteze.

Tamna faza fotosinteze

Kloroplasti sadrže šećere s pet ugljika, od kojih je jedan ribuloza difosfat, je čistač ugljičnog dioksida. Poseban enzim veže petougljični šećer s ugljičnim dioksidom u zraku. U tom slučaju nastaju spojevi koji se zbog energije ATP-a i drugih molekula nositelja energije reduciraju na molekulu glukoze od šest ugljika.

Dakle, svjetlosna energija pretvorena tijekom svjetlosne faze u energiju ATP-a i drugih molekula nositelja energije koristi se za sintezu glukoze.

Ovi se procesi mogu odvijati u mraku.
Iz biljnih stanica bilo je moguće izolirati kloroplaste, koje su pod djelovanjem svjetlosti provodile fotosintezu u epruveti – stvarale su nove molekule glukoze, a pritom su apsorbirale ugljični dioksid. Ako je osvjetljenje kloroplasta zaustavljeno, tada je obustavljena i sinteza glukoze. Međutim, ako se kloroplastima dodaju ATP i smanjene molekule nosača energije, tada se sinteza glukoze nastavi i može se nastaviti u mraku. To znači da je svjetlost zapravo potrebna samo za sintezu ATP-a i punjenje molekula nositelja energije. Apsorpcija ugljičnog dioksida i stvaranje glukoze u biljkama pozvao tamna faza fotosinteze jer može hodati u mraku.
Intenzivna rasvjeta, povećan ugljični dioksid u zraku dovode do povećanja aktivnosti fotosinteze.

Ostale biološke bilješke

Još zanimljivih članaka:

Povijest otkrića nevjerojatne i tako vitalno važne pojave kao što je fotosinteza ima korijene duboko u prošlosti. Prije više od četiri stoljeća, 1600. godine, belgijski znanstvenik Jan Van - Helmont postavio je jednostavan eksperiment. Stavio je granu vrbe u vreću u kojoj je bilo 80 kg zemlje. Znanstvenik je zabilježio početnu težinu vrbe, a zatim je pet godina zalijevao biljku isključivo kišnicom. Kakvo je iznenađenje bio Jan Van - Helmont kad je ponovno izvagao vrba. Težina biljke porasla je za 65 kg, a masa zemlje se smanjila za samo 50 grama! Odakle biljci 64 kg 950 g hranjivih tvari za znanstvenika je ostala misterija!

Sljedeći značajan eksperiment na putu do otkrića fotosinteze pripao je engleskom kemičaru Josephu Priestleyu. Znanstvenik je stavio miša pod kapu, a nakon pet sati glodavac je uginuo. Kada je Priestley stavio grančicu metvice s mišem i također pokrio glodavca kapom, miš je ostao živ. Ovaj eksperiment doveo je znanstvenika do ideje da postoji proces suprotan disanju. Jan Ingenhaus je 1779. utvrdio činjenicu da su samo zeleni dijelovi biljaka sposobni otpuštati kisik. Tri godine kasnije, švicarski znanstvenik Jean Senebier dokazao je da se ugljični dioksid, pod utjecajem sunčeve svjetlosti, razgrađuje u zelenim organelama biljaka. Samo pet godina kasnije, dirigirao je francuski znanstvenik Jacques Boussingault laboratorijsko istraživanje, otkrili su činjenicu da se apsorpcija vode biljkama događa i tijekom sinteze organskih tvari. Značajno otkriće 1864. godine napravio je njemački botaničar Julius Sachs. Uspio je dokazati da se količina utrošenog ugljičnog dioksida i oslobođenog kisika javlja u omjeru 1:1.

Fotosinteza je jedan od najvažnijih bioloških procesa

razgovarajući znanstveni jezik, fotosinteza (od dr. grč. φῶς - svjetlost i σύνθεσις - veza, vezanje) je proces u kojem se iz ugljičnog dioksida i vode na svjetlu stvaraju organske tvari. Glavna uloga u ovom procesu pripada fotosintetskim segmentima.

Slikovito govoreći, list biljke može se usporediti s laboratorijom, čiji su prozori okrenuti na sunčanu stranu. U njemu dolazi do stvaranja organskih tvari. Ovaj proces je temelj za postojanje cijelog života na Zemlji.

Mnogi će razumno postaviti pitanje: što dišu ljudi koji žive u gradu, gdje ne samo drveće, a danju ne možete pronaći vlati trave s vatrom. Odgovor je vrlo jednostavan. Činjenica je da kopnene biljke čine samo 20% kisika koje biljke oslobađaju. Alge imaju veliku ulogu u proizvodnji kisika u atmosferi. Oni čine 80% proizvedenog kisika. Jezikom brojki, i biljke i alge ispuštaju 145 milijardi tona (!) kisika u atmosferu svake godine! Nije ni čudo da se svjetski oceani nazivaju "pluća planeta".

Opća formula fotosinteza izgleda ovako:

Voda + ugljični dioksid + svjetlost → Ugljikohidrati + kisik

Zašto je biljkama potrebna fotosinteza?

Kao što smo vidjeli, fotosinteza je potrebno stanje ljudsko postojanje na zemlji. Međutim, to nije jedini razlog zašto fotosintetski organizmi aktivno ispuštaju kisik u atmosferu. Činjenica je da i alge i biljke godišnje tvore više od 100 milijardi organskih tvari (!), koje čine osnovu njihove životne aktivnosti. Sjećajući se eksperimenta Jana Van Helmonta, shvaćamo da je fotosinteza temelj prehrane biljaka. Znanstveno je dokazano da 95% usjeva određuju organske tvari koje biljka dobije u procesu fotosinteze, a 5% one mineralna gnojiva koje vrtlar unosi u tlo.

Moderni ljetni stanovnici usredotočuju se na prehranu tla biljaka, zaboravljajući na prehranu zraka. Nije poznato kakvu bi žetvu vrtlari mogli dobiti da su pažljivi na proces fotosinteze.

Međutim, ni biljke ni alge ne bi mogle tako aktivno proizvoditi kisik i ugljikohidrate da nemaju nevjerojatan zeleni pigment - klorofil.

Tajna zelenog pigmenta

Glavna razlika između biljnih stanica i stanica drugih živih organizama je prisutnost klorofila. Usput, upravo je on krivac što je lišće biljaka obojeno upravo u zeleno. Ovaj složeni organski spoj ima jedno nevjerojatno svojstvo: može apsorbirati sunčevu svjetlost! Zahvaljujući klorofilu, proces fotosinteze postaje moguć.

Dvije faze fotosinteze

razgovarajući prostim jezikom Fotosinteza je proces u kojem voda i ugljični dioksid koje biljka apsorbira na svjetlu uz pomoć klorofila tvore šećer i kisik. Tako se anorganske tvari čudesno pretvaraju u organske. Dobiveni šećer je izvor energije za biljke.

Fotosinteza ima dvije faze: svjetlo i tamu.

Svjetlosna faza fotosinteze

Javlja se na tilakoidnim membranama.

Tilakoidi su strukture omeđene membranom. Nalaze se u stromi kloroplasta.

Redoslijed događaja svjetlosne faze fotosinteze:

1. Svjetlost pogađa molekulu klorofila, koju zatim apsorbira zeleni pigment i dovodi je u pobuđeno stanje. Elektron uključen u molekulu ide na višu razinu, sudjeluje u procesu sinteze.
2. Dolazi do cijepanja vode, tijekom kojeg se protoni pod utjecajem elektrona pretvaraju u atome vodika. Nakon toga se troše na sintezu ugljikohidrata.
3. U završnoj fazi svjetlosnog stupnja sintetizira se ATP (adenozin trifosfat). Ovo je organska tvar koja igra ulogu univerzalnog akumulatora energije u biološkim sustavima.

Tamna faza fotosinteze

Mjesto tamne faze je stroma kloroplasta. Tijekom mračne faze oslobađa se kisik i sintetizira glukoza. Mnogi će pomisliti da je ova faza dobila takav naziv jer se procesi koji se odvijaju u ovoj fazi odvijaju isključivo noću. Zapravo, ovo nije sasvim točno. Sinteza glukoze odvija se 24 sata dnevno. Poanta je da jest ovoj fazi svjetlosna energija se više ne troši, što znači da jednostavno nije potrebna.

Važnost fotosinteze za biljke

Već smo identificirali činjenicu da je biljkama potrebna fotosinteza ništa manje od nas. O razmjerima fotosinteze vrlo je lako govoriti jezikom brojeva. Znanstvenici su izračunali da samo kopnene biljke pohranjuju toliko sunčeve energije koliko bi 100 megagradova moglo potrošiti u roku od 100 godina!

Disanje biljaka je proces suprotan fotosintezi. Smisao disanja biljaka je oslobađanje energije u procesu fotosinteze i usmjeravanje na potrebe biljaka. Jednostavno rečeno, žetva je razlika između fotosinteze i disanja. Što je više fotosinteze i niže disanje, veća je žetva, i obrnuto!

Fotosinteza je nevjerojatan proces koji stvara mogući život na tlu!