Mi a fotoszintézis magyarázata gyerekeknek? A fotoszintézis folyamata: tömör és érthető a gyerekek számára

A természetben a napfény hatására az élet folyik fontos folyamat, amely nélkül egyetlen élőlény sem tud meglenni a Földön. A reakció eredményeként oxigén kerül a levegőbe, amit belélegzünk. Ezt a folyamatot fotoszintézisnek nevezik. Mi a fotoszintézis tudományos szempont látást, és azt, hogy mi történik a növényi sejtek kloroplasztiszaiban, az alábbiakban megvizsgáljuk.

A fotoszintézis a biológiában szerves anyagok és oxigén átalakulása szervetlen vegyületekből napenergia hatására. Jellemző minden fotoautotrófra, amelyek maguk is képesek szerves vegyületeket előállítani.

Ilyen szervezetek közé tartoznak a növények, zöld, lila baktériumok, cianobaktériumok (kék-zöld algák).

A növények fotoautotrófok, amelyek a talajból vizet, a levegőből pedig szén-dioxidot szívnak fel. A napenergia hatására glükóz képződik, amely ezt követően poliszachariddá - keményítővé alakul, amely a növényi szervezetek számára szükséges a táplálkozáshoz és az energiatermeléshez. Oxigén szabadul fel a környezetbe – ez egy fontos anyag, amelyet minden élő szervezet légzésre használ.

Hogyan zajlik a fotoszintézis. Egy kémiai reakció a következő egyenlettel ábrázolható:

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

A fotoszintetikus reakciók a növényekben sejtszinten mennek végbe, nevezetesen a fő pigment klorofillt tartalmazó kloroplasztiszokban. Ez a vegyület nemcsak zöld színt ad a növényeknek, hanem magában a folyamatban is aktívan részt vesz.

A folyamat jobb megértése érdekében meg kell ismerkednie a zöld organellák - kloroplasztiszok - szerkezetével.

A kloroplasztiszok szerkezete

A kloroplasztok sejtszervecskék, amelyek csak növényi szervezetekben, cianobaktériumokban találhatók meg. Minden kloroplaszt kettős membránnal van borítva: külső és belső. A kloroplaszt belső része stromával van töltve - a fő anyaggal, amely konzisztenciájában hasonlít a sejt citoplazmájára.

A kloroplaszt szerkezete

A kloroplasztisztróma a következőkből áll:

• tilakoidok - a klorofill pigmentet tartalmazó lapos tasakokhoz hasonló szerkezetek;
• gran - tilakoidok csoportjai;
• lamella - tubulusok, amelyek összekötik a tilakoidok granáit.

Minden grana úgy néz ki, mint egy köteg érme, ahol minden érme egy tilakoid, a lamella pedig egy polc, amelyen a gránátokat rakják. Ezenkívül a kloroplasztiszoknak saját genetikai információjuk van, amelyet kettős szálú DNS-szálak, valamint riboszómák képviselnek, amelyek részt vesznek a fehérjék, olajcseppek, keményítőszemcsék szintézisében.

Hasznos videó: fotoszintézis

Fő fázisok

A fotoszintézisnek két váltakozó fázisa van: világos és sötét. Mindegyiknek megvannak a saját áramlási jellemzői és bizonyos reakciók során keletkező termékek. A segédfénybegyűjtő pigmentekből, a klorofillból és a karotinoidból két fotorendszer ad át energiát a fő pigmentnek. Ennek eredményeként a fényenergia kémiai energiává - ATP-vé (adenozin-trifoszforsav) - alakul. Mi történik a fotoszintézis folyamatában.

Világító

világos fázis akkor fordul elő, amikor a fény fotonjai elérik a növényt. A kloroplasztban a tilakoid membránokon folyik.

Főbb folyamatok:

1. Az I. fotorendszer pigmentjei elkezdik „elnyelni” a napenergia fotonjait, amelyek a reakcióközpontba kerülnek.
2. A fényfotonok hatására az elektronok „gerjesztődnek” a pigmentmolekulában (klorofill).
3. A „gerjesztett” elektron transzportfehérjék segítségével a tilakoid külső membránjára kerül.
4. Ugyanez az elektron kölcsönhatásba lép a NADP (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) komplex vegyülettel, NADP * H2-vé redukálva (ez a vegyület a sötét fázisban vesz részt).

Hasonló folyamatok történnek a II. fotorendszerben is. A „gerjesztett” elektronok elhagyják a reakcióközpontot, és átkerülnek a külső tilakoid membránra, ahol egy elektronakceptorhoz kötődnek, visszatérnek az I. fotorendszerbe és visszaállítják azt.

A fotoszintézis könnyű fázisa

De hogyan áll helyre a Photosystem II? Ez a víz fotolízisének köszönhető - a H2O felhasadásának reakciója. Először is, egy vízmolekula elektronokat ad a II. fotorendszer reakcióközpontjának, aminek következtében redukciója megtörténik. Ezt követően a víz teljesen hidrogénre és oxigénre bomlik. Ez utóbbi a levél epidermiszének sztómáin keresztül behatol a környezetbe.

A víz fotolízisét a következő egyenlettel ábrázolhatja:

2H2O \u003d 4H + 4e + O2

Ezenkívül a könnyű fázisban ATP-molekulák szintetizálódnak - kémiai energia, amely a glükóz képződéséhez megy. A tilakoid membrán egy enzimrendszert tartalmaz, amely részt vesz az ATP képződésében. Ez a folyamat annak eredményeként következik be, hogy egy hidrogéniont egy speciális enzim csatornáján keresztül továbbítanak belső héj kifelé. Ezután az energia felszabadul.

Fontos tudni! A fotoszintézis világos fázisában oxigén keletkezik, valamint az ATP energiája, amelyet a sötét fázisban monoszacharidok szintézisére használnak fel.

Sötét

A sötét fázis reakciói éjjel-nappal lezajlanak, még napfény hiányában is. A fotoszintetikus reakciók a kloroplaszt sztrómájában (belső környezetében) mennek végbe. Ezt a témát részletesebben Melvin Calvin tanulmányozta, aki után a sötét fázis reakcióit Calvin-ciklusnak, vagy C3-nak nevezik - az út.

Ez a ciklus 3 szakaszban zajlik:

1. Karboxilezés.
2. Felépülés.
3. Az akceptorok regenerációja.

A karboxilezés során a ribulóz-biszfoszfát nevű anyag szén-dioxid részecskékkel egyesül. Ehhez egy speciális enzimet - karboxilázt - használnak. Instabil hat szénatomos vegyület képződik, amely szinte azonnal szétesik 2 FHA (foszfoglicerinsav) molekulára.

Az FHA helyreállításához a fényfázisban képződött ATP és NADP * H2 energiáját használják fel. Az egymást követő reakciókban foszfátcsoportot tartalmazó trikarboncukor képződik.

Az akceptorok regenerációja során az FHA molekulák egy része a ribulóz-biszfoszfát molekuláit redukálja, amely CO2 akceptor. Továbbá az egymást követő reakciókban monoszacharid, glükóz képződik. Mindezekhez a folyamatokhoz a könnyű fázisban képződött ATP energiáját, valamint a NADP * H2 energiáját használják fel.

A 6 szén-dioxid molekula 1 glükózmolekulává történő átalakításához 18 ATP molekula és 12 NADP*H2 molekula lebontása szükséges. Ezek a folyamatok a következő egyenlettel ábrázolhatók:

6CO2 + 24H = C6H12O6 + 6H2O

Ezt követően a képződött glükózból több összetett szénhidrátok- poliszacharidok: keményítő, cellulóz.

Jegyzet! A sötét fázis fotoszintézise során glükóz képződik - a növények táplálkozásához és energiatermeléséhez szükséges szerves anyag.

A fotoszintézis alábbi táblázata segít jobban megérteni ennek a folyamatnak az alapvető lényegét.

A fotoszintézis fázisainak összehasonlító táblázata

Bár a Calvin-ciklus leginkább a fotoszintézis sötét fázisára jellemző, azonban egyesek számára trópusi növények a Hatch-Slack ciklus (C4-út) a jellemző, amelynek megvannak a maga áramlási jellemzői. A Hatch-Sleck ciklusban végbemenő karboxilezés során nem foszfoglicerinsav képződik, hanem más, például: oxálecetsav, almasavsav, aszparaginsav. Ezen reakciók során a szén-dioxid felhalmozódik a növényi sejtekben, és nem ürül ki a gázcsere során, mint a legtöbb esetben.

Ezt követően ez a gáz részt vesz a fotoszintetikus reakciókban és a glükóz képződésében. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a C4 fotoszintézis út több energiát igényel, mint a Calvin-ciklus. A Hatch-Slack ciklus fő reakciói, képződési termékei nem különböznek a Calvin-ciklustól.

A Hatch-Slack ciklus reakciói miatt a fotorespiráció gyakorlatilag nem fordul elő növényekben, mivel az epidermisz sztómái zárt állapotban vannak. Ez lehetővé teszi számukra, hogy alkalmazkodjanak az adott élőhelyi feltételekhez:

• intenzív hőség;
• száraz éghajlat;
• az élőhelyek fokozott sótartalma;
• CO2 hiánya.

A világos és sötét fázisok összehasonlítása

Érték a természetben

A fotoszintézisnek köszönhetően oxigén képződik - létfontosságú anyag a légzési folyamatokhoz és a sejteken belüli energiafelhalmozódáshoz, amely lehetővé teszi az élő szervezetek növekedését, fejlődését, szaporodását, és közvetlenül részt vesz az emberi élet összes fiziológiai rendszerének munkájában. test, állatok.

Fontos! A légkör oxigénjéből ózonréteg képződik, amely megvéd minden szervezetet a veszélyes ultraibolya sugárzás káros hatásaitól.

Hasznos videó: felkészülés a biológia vizsgára - fotoszintézis

Következtetés

Az oxigén- és energiaszintetizáló képességnek köszönhetően a növények alkotják az összes tápláléklánc első láncszemét, termelőként. A zöld növények fogyasztásával minden heterotróf (állat, ember) a táplálékkal együtt létfontosságú erőforrásokhoz jut. A zöld növényekben és cianobaktériumokban végbemenő folyamatnak köszönhetően a légkör és a földi élet állandó gázösszetétele megmarad.

Minden zöld levél miniatűr gyár tápanyagokés oxigén, amely az állatok és az emberek számára szükséges a normális élethez. Az ilyen anyagok vízből és a légkörből származó szén-dioxidból történő előállítását fotoszintézisnek nevezik. A fotoszintézis egy összetett kémiai folyamat, amely fény részvételével megy végbe. Természetesen mindenkit érdekel, hogyan megy végbe a fotoszintézis. Maga a folyamat két szakaszból áll: az első a fénykvantumok abszorpciója, a második pedig az energiájuk felhasználása különböző kémiai reakciókban.

Hogyan zajlik a fotoszintézis folyamata

A növények a fényt egy zöld anyaggal, az úgynevezett klorofill veszik fel. A klorofill a kloroplasztiszokban található, amelyek a szárban vagy a termésben találhatók. Különösen nagy számban vannak a levelekben, mert nagyon lapos szerkezetüknek köszönhetően a levél sok fényt tud magához vonzani, illetve sokkal több energiához jut a fotoszintézis folyamatához.

Az abszorpció után a klorofill gerjesztett állapotban van, és energiát ad át a növényi szervezet más molekuláinak, különösen azoknak, amelyek közvetlenül részt vesznek a fotoszintézisben. A fotoszintézis folyamatának második szakasza a fény kötelező részvétele nélkül megy végbe, és kémiai kötés létrehozásából áll a levegőből és vízből nyert szén-dioxid részvételével. Ebben a szakaszban különféle, az élet számára nagyon hasznos anyagok, például keményítő és glükóz szintetizálódnak.

Ezeket a szerves anyagokat maguk a növények használják fel különböző részeinek táplálására, valamint a normális élet fenntartására. Ezenkívül ezeket az anyagokat az állatok is nyerik, növényeket fogyasztva. Ezeket az anyagokat az emberek állati és növényi eredetű termékek fogyasztásával is hozzájuttatják.

a fotoszintézis feltételei

A fotoszintézis megtörténhet mesterséges fény és napfény hatására is. Általános szabály, hogy a természetben a növények intenzíven "dolgoznak" a tavaszi-nyári időszakban, amikor sok a szükséges napfény. Ősszel kevesebb a fény, a nappal lerövidül, a levelek először sárgulnak, majd lehullanak. Ám amint feltűnik a meleg tavaszi nap, újra megjelenik a zöld lombozat, és a zöld "gyárak" ismét folytatják munkájukat, hogy biztosítsák az élethez oly szükséges oxigént, valamint sok más tápanyagot.

Hol zajlik a fotoszintézis

Alapvetően a fotoszintézis, mint folyamat, mint már említettük, a növények leveleiben megy végbe, mert azok több napfényt képesek felvenni, ami nagyon szükséges a fotoszintézis folyamatához.

Ennek eredményeként elmondhatjuk, hogy a fotoszintézis folyamata a növények életének szerves része.

A fotoszintézis folyamata a természetben előforduló egyik legfontosabb biológiai folyamat, mert ennek köszönhető, hogy a szén-dioxidból és a vízből fény hatására szerves anyagok képződnek, ezt a jelenséget fotoszintézisnek nevezzük. És ami a legfontosabb, a fotoszintézis folyamatában olyan allokáció történik, amely létfontosságú az élet létezéséhez csodálatos bolygónkon.

A fotoszintézis felfedezésének története

A fotoszintézis jelenségének felfedezésének története négy évszázados múltra nyúlik vissza, amikor még 1600-ban egy bizonyos belga tudós, Jan Van Helmont egyszerű kísérletet végzett. Elhelyezett egy fűzfagallyat (mivel korábban felírta kezdősúly) egy zacskóban, amiben 80 kg föld is volt. Aztán öt évig a növényt kizárólag vízzel öntözték. Mi volt a tudós meglepetése, amikor öt év után a növény súlya 60 kg-mal nőtt, annak ellenére, hogy a Föld tömege mindössze 50 grammal csökkent, és hogy honnan jött ilyen lenyűgöző súlygyarapodás, az továbbra is rejtély maradt. a tudós.

A következő fontos és érdekes kísérletet, amely a fotoszintézis felfedezésének küszöbévé vált, Joseph Priestley angol tudós állította fel 1771-ben (különös, hogy Mr. Priestley hivatása természeténél fogva az anglikán egyház papja volt , de kiemelkedő tudósként vonult be a történelembe). Mit csinált Mr. Priestley? Egy egeret egy sapka alá helyezett, és öt nappal később elpusztult. Ezután ismét egy másik egeret helyezett a kupak alá, de ezúttal a kupak alatt lévő egérrel együtt mentaszál is volt, és ennek eredményeként az egér életben maradt. A kapott eredmény arra a gondolatra vezette a tudóst, hogy létezik a légzéssel ellentétes folyamat. Egy másik fontos következtetés Ez a kísérlet az oxigén felfedezése volt, amely minden élőlény számára létfontosságú (az első egér meghalt a hiánya miatt, a második túlélte egy mentaszálnak köszönhetően, amely éppen oxigént hozott létre a fotoszintézis folyamatában).

Így bebizonyosodott, hogy a növények zöld részei képesek oxigén felszabadítására. Aztán már 1782-ben Jean Senebier svájci tudós bebizonyította, hogy a szén-dioxid zöld növényekre bomlik a fény hatására - valójában a fotoszintézis másik oldalát fedezték fel. Aztán újabb 5 év elteltével Jacques Busengo francia tudós felfedezte, hogy a növények vízfelvétele a szerves anyagok szintézise során is megtörténik.

És egy sorozat utolsó akkordja tudományos felfedezések A fotoszintézis jelenségéhez kapcsolódik Julius Sachs német botanikus felfedezése, akinek 1864-ben sikerült bebizonyítania, hogy az elfogyasztott szén-dioxid és a felszabaduló oxigén mennyisége 1:1 arányban történik.

A fotoszintézis jelentősége az emberi életben

Ha képletesen elképzeli, bármely növény levele összehasonlítható egy kis laboratóriummal, amelynek ablakai a napos oldalra néznek. Éppen ebben a laboratóriumban zajlik a szerves anyagok és az oxigén képződése, amely a szerves élet létének alapja a Földön. Valójában oxigén és fotoszintézis nélkül egyszerűen nem létezne élet a Földön.

De ha a fotoszintézis annyira fontos az élethez és az oxigén felszabadulásához, akkor hogyan élnek az emberek (és nem csak az emberek) például egy sivatagban, ahol minimális a zöld növény, vagy például egy ipari városban ahol ritkák a fák. Az a tény, hogy a szárazföldi növények a légkörbe kerülő oxigénnek csak 20%-át teszik ki, míg a fennmaradó 80%-ot tengeri és óceáni algák bocsátják ki, nem ok nélkül nevezik az óceánokat „bolygónk tüdejének”. .

Fotoszintézis képlete

A fotoszintézis általános képlete a következőképpen írható fel:

Víz + szén-dioxid + fény > szénhidrátok + oxigén

Ez pedig a fotoszintézis kémiai reakciójának képlete

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

A fotoszintézis jelentősége a növények számára

És most próbáljunk meg válaszolni arra a kérdésre, hogy miért van szükségük a növényeknek fotoszintézisre. Valójában bolygónk légkörének oxigénellátása korántsem az egyetlen oka a fotoszintézis létrejöttének, ez a biológiai folyamat nemcsak az emberek és az állatok, hanem maguknak a növényeknek is létfontosságú, mert a folyamat során keletkező szerves anyagok. A fotoszintézis a növények életének alapja.

Hogyan történik a fotoszintézis

A fotoszintézis fő motorja a klorofill - a növényi sejtekben található speciális pigment, amely többek között felelős a fák és más növények leveleinek zöld színéért. A klorofill egy komplex szerves összetevő, amely szintén rendelkezik fontos tulajdon- a napfény elnyelésének képessége. Ezt felszívva a klorofill aktiválja azt a kis biokémiai laboratóriumot, amely minden kis levélben, minden fűben és minden hínárban található. Ezután zajlik a fotoszintézis (lásd a fenti képletet), melynek során a víz és a szén-dioxid átalakulása a növények számára szükséges szénhidrátokká és minden élőlény számára szükséges oxigénné. A fotoszintézis mechanizmusai a természet zseniális alkotásai.

A fotoszintézis fázisai

Ezenkívül a fotoszintézis folyamata két szakaszból áll: világos és sötét. Az alábbiakban pedig mindegyikről részletesen írunk.

A fotoszintézis könnyű fázisa

Ezt a fázist a tilakoidokon hajtják végre. Mik ezek a tialakoidok? A tilakoidok a kloroplasztiszok belsejében található és membránnal határolt struktúrák.

A fotoszintézis fényfázisának folyamatainak sorrendje a következő:

• A fény eléri a klorofill molekulát, elnyeli a zöld pigment, ami izgatott állapotba hozza. Egy elektron, amely belép ebbe a molekulába, többre megy magas szintés részt vesz a szintézis folyamatában.
• Van egy vízhasadás, amelynek során a protonok elektronok hatására hidrogénatomokká alakulnak, amelyeket ezt követően szénhidrátok szintézisére fordítanak.
• A fotoszintézis fényfázisának utolsó szakaszában szintetizálódik az ATP (adenozin-trifoszfát). Az ATP egy szerves anyag, amely egyfajta energiafelhalmozó szerepét tölti be a biológiai folyamatokban.

A fotoszintézis sötét fázisa

A fotoszintézis ezen fázisa a kloroplasztiszok sztrómájában játszódik le. Ennek során az oxigén felszabadul, valamint a glükóz szintézise. A név alapján azt gondolhatnánk, hogy a fotoszintézis sötét fázisa kizárólag éjszaka következik be. Valójában ez nem így van, a glükóz szintézis éjjel-nappal megtörténik, csak arról van szó, hogy ebben a szakaszban a fényenergia már nem fogy, és egyszerűen nincs is rá szükség.

Fotoszintézis, videó

És végül egy érdekes oktatóvideó a fotoszintézisről.

A növények vizet és ásványi anyagokat a gyökereikből nyernek. A levelek organikus növényi táplálékot biztosítanak. A gyökerekkel ellentétben nem a talajban, hanem a levegőben vannak, ezért nem talajt, hanem levegőt táplálnak.

A növények levegőtáplálkozásának tanulmányozásának történetéből

A növények táplálkozásával kapcsolatos ismeretek fokozatosan gyarapodtak.

Körülbelül 350 évvel ezelőtt Jan Helmont holland tudós végzett először kísérletet a növények táplálkozásának tanulmányozására. NÁL NÉL agyagedényt a talajjal együtt fűzet növesztett, csak vizet adott hozzá. A tudós gondosan lemérte a lehullott leveleket. Öt évvel később a fűz tömege a lehullott levelekkel együtt 74,5 kg-mal nőtt, a talaj tömege pedig mindössze 57 g-mal csökkent.Ez alapján Helmont arra a következtetésre jutott, hogy a növényben minden anyag nem talajból képződik. , hanem vízből. A 18. század végéig megmaradt az a vélemény, hogy a növény mérete csak a víz hatására nő.

1771-ben Joseph Priestley angol kémikus a szén-dioxidot, vagy ahogy ő nevezte "elromlott levegőt" tanulmányozta, és figyelemre méltó felfedezést tett. Ha meggyújtunk egy gyertyát és letakarjuk egy üvegkupakkal, akkor egy kis égés után kialszik.

Egy ilyen sapka alatt lévő egér fulladozni kezd. Ha azonban az egérrel együtt mentaágat teszünk a sapka alá, akkor az egér nem fullad meg, és tovább él. Ez azt jelenti, hogy a növények az állatok lehelete által elrontott levegőt "korrigálják", vagyis a szén-dioxidot oxigénné alakítják.

Julius Sachs német botanikus 1862-ben kísérletekkel bebizonyította, hogy a zöld növények nemcsak oxigént bocsátanak ki, hanem szerves anyagokat is létrehoznak, amelyek táplálékul szolgálnak minden más szervezet számára.

Fotoszintézis

A fő különbség a zöld növények és más élő szervezetek között az, hogy sejtjeikben klorofillt tartalmazó kloroplasztok jelen vannak. A klorofill képes megragadni a napsugarakat, amelyek energiája szerves anyagok létrehozásához szükséges. A napenergia segítségével szén-dioxidból és vízből szerves anyagok keletkezésének folyamatát fotoszintézisnek (görögül: pholos light) nevezik. A fotoszintézis folyamatában nemcsak szerves anyagok képződnek - cukrok, hanem oxigén is felszabadul.

Sematikusan a fotoszintézis folyamata a következőképpen ábrázolható:

A vizet a gyökerek felszívják, és a gyökerek és a szár vezetőrendszerén keresztül eljut a levelekhez. Szén-dioxid - összetevő levegő. Nyitott sztómákon keresztül jut be a levelekbe. A levél szerkezete hozzájárul a szén-dioxid felszívódásához: a levéllemezek lapos felülete, ami növeli a levegővel való érintkezési területet, és a jelenlét egy nagy szám sztóma a bőrben.

A fotoszintézis eredményeként képződő cukrok keményítővé alakulnak. A keményítő egy szerves anyag, amely nem oldódik vízben. Akit jódos oldattal könnyű kimutatni.

Keményítőképződés bizonyítéka a fénynek kitett levelekben

Bizonyítsuk be, hogy a növények zöld leveleiben a keményítő szén-dioxidból és vízből képződik. Ehhez vegye figyelembe a kísérletet, amelyet egy időben Julius Sachs rendezett.

Egy szobanövényt (muskátli vagy kankalin) két napig sötétben tartanak, hogy az összes keményítőt a létfontosságú folyamatokhoz felhasználják. Ezután több levelet mindkét oldalról fekete papírral fedünk le, hogy csak egy részét fedjük le. Napközben a növényt fény éri, éjszaka pedig asztali lámpával is megvilágítják.

Egy nap múlva a vizsgált leveleket levágják. Annak megállapítására, hogy a levélkeményítő melyik részében alakult ki, a leveleket felforralják (hogy a keményítőszemcsék megduzzadnak), majd forró alkoholban tartsák (a klorofill feloldódik és a levél elszíneződik). Ezután a leveleket vízzel mossuk, és gyenge jódoldattal kezeljük. A fényben lévő levelek Tc részei a jód hatására kék színt kapnak. Ez azt jelenti, hogy a keményítő a levél megvilágított részének sejtjeiben keletkezett. Ezért a fotoszintézis csak fény jelenlétében megy végbe.

Bizonyíték arra, hogy a fotoszintézishez szén-dioxidra van szükség

Annak bizonyítására, hogy szén-dioxid szükséges ahhoz, hogy keményítőt képezzen a levelekben, szobanövény korábban is sötétben tartották. Ezután az egyik levelet egy lombikba helyezzük kis mennyiségű mészvízzel. A lombikot pamut törlővel zárjuk le. A növény ki van téve. A szén-dioxidot a meszes víz felszívja, így nem lesz a lombikban. A levelet levágjuk, és az előző kísérlethez hasonlóan keményítő jelenlétére is megvizsgáljuk. Benne van tartva forró vízés alkohol, jódoldattal kezelve. Ebben az esetben azonban a kísérlet eredménye más lesz: a lap nincs befestve kék szín, mert nem tartalmaz keményítőt. Ezért a keményítő képződéséhez a fény és a víz mellett szén-dioxidra is szükség van.

Így válaszoltunk arra a kérdésre, hogy a növény milyen táplálékot kap a levegőből. A tapasztalat azt mutatja, hogy szén-dioxid. Szükséges a szerves anyagok képződéséhez.

Azokat az élőlényeket, amelyek önállóan hoznak létre szerves anyagokat testük felépítéséhez, autotrófoknak nevezzük (görögül autosz - én, trofe - élelmiszer).

Bizonyíték az oxigén képződésére a fotoszintézis során

Annak bizonyítására, hogy a fotoszintézis során a növények során külső környezet oxigént bocsát ki, fontolja meg a kísérletet vízi növény elodea. Az Elodea hajtásait vízzel edénybe engedjük, és felülről tölcsérrel fedjük le. Helyezzen egy vízzel töltött kémcsövet a tölcsér végére. A növényt két-három napig fény éri. Az Elodea fény hatására gázbuborékokat bocsát ki. A cső tetején felhalmozódnak, kiszorítva a vizet. Hogy megtudjuk, milyen gázról van szó, óvatosan kivesszük a kémcsövet, és egy parázsló szilánkot helyezünk bele. A fáklya fényesen fellángol. Ez azt jelenti, hogy oxigén halmozódott fel a lombikban, ami elősegíti az égést.

A növények térbeli szerepe

A klorofillt tartalmazó növények képesek elnyelni a napenergiát. Ezért K.A. Timirjazev kozmikusnak nevezte szerepüket a Földön. A szerves anyagokban tárolt napenergia egy része hosszú ideig tárolható. A szén, a tőzeg, az olaj olyan anyagokból jön létre, amelyeket az ősi geológiai időkben zöld növények hoztak létre, és elnyelték a Nap energiáját. A természetes éghető anyagok elégetésével az ember felszabadítja azt az energiát, amelyet több millió évvel ezelőtt a zöld növények tároltak.

Fotoszintézis (tesztek)

1. Olyan szervezetek, amelyek csak szerves anyagokból képeznek szerves anyagokat:

1.heterotrófok

2. autotrófok

3.kemotrófok

4. mixotrófok

2. A fotoszintézis fényfázisában a következők fordulnak elő:

1.ATP képződése

2.glükóz képződése

3.szén-dioxid felszabadulás

4.szénhidrátok képződése

3. A fotoszintézis során oxigén képződik, amely a folyamat során szabadul fel:

1.Fehérje bioszintézis

2.fotolízis

3.a klorofill molekula gerjesztése

4. Szén-dioxid és víz keveréke

4. A fotoszintézis eredményeként a fényenergia átalakul:

1. hőenergia

2.Szervetlen vegyületek kémiai energiája

3. elektromos energia hőenergia

4.szerves vegyületek kémiai energiája

5. Az élő szervezetek anaerobjaiban a légzés a következő folyamatban megy végbe:

1.oxigén oxidáció

2.fotoszintézis

3.erjedés

4.Kemoszintézis

6. A sejtben a szénhidrát oxidáció végtermékei:

1.ADP és víz

2.ammónia és szén-dioxid

3.víz és szén-dioxid

4.ammónia, szén-dioxid és víz

7. Be előkészítő szakasz hidrolízis a szénhidrátok lebontásakor következik be:

1. cellulózból glükózba

2. fehérjék aminosavakká

3.DNS a nukleotidokhoz

4.zsírok glicerinné és karbonsavakká

8. Az enzimek biztosítják az oxigén oxidációját:

1. Emésztőrendszer és lizoszómák

2. citoplazma

3.mitokondriumok

4.plasztid

9. A glikolízis során 3 mol glükóz raktározódik ATP formájában:

10. Két mol glükóz teljes oxidáción ment keresztül egy állati sejtben, miközben szén-dioxid szabadult fel:

11. A kemoszintézis során az élőlények átalakítják az oxidációs energiát:

1.kénvegyületek

2.szerves vegyületek

3.keményítő

12. Egy gén felel meg a molekulával kapcsolatos információknak:

1.aminosavak

2.keményítő

4.nukleotid

13. A genetikai kód három nukleotidból áll, ami azt jelenti:

1. konkrét

2. redundáns

3.univerzális

4.hármas

14. A genetikai kódban egy aminosav 2-6 tripletnek felel meg, ez nyilvánul meg:

1.folytonosság

2. redundancia

3.sokoldalúság

4.specifitás

15. Ha a DNS nukleotid összetétele ATT-CHC-TAT, akkor az i-RNS nukleotid összetétele:
1.TAA-CHTs-UTA

2.UAA-GCG-AUA

3.UAA-CHC-AUA

4.UAA-CHC-ATA

16. A fehérjeszintézis nem megy végbe a saját riboszómákon:

1.dohánymozaik vírus

2. Drosophila

3.hangya

4.Vibrio cholerae

17. Antibiotikum:

1. védő vérfehérje

2.új fehérjét szintetizál a szervezetben

3.gyengített kórokozó

4.gátolja a kórokozó fehérjeszintézisét

18. A DNS-molekula azon szakasza, amelyen a replikáció megtörténik, 30 000 nukleotidból áll (mindkét szál). A replikációhoz szüksége lesz:

19. Hány különböző aminosavat tud egy t-RNS szállítani:

1.mindig egy

2.mindig kettő

3.mindig három

4. Van, aki egyet, van, aki többet is.

20. Az a DNS-régió, amelyből a transzkripció megtörténik, 153 nukleotidot tartalmaz; ez a régió egy polipeptidet kódol:

1,153 aminosav

2,51 aminosav

3,49 aminosav

4,459 aminosav

21. A fotoszintézis során oxigén keletkezik annak eredményeként

1. fotoszintézis víz

2. széngáz lebontása

3. szén-dioxid redukciója glükózzá

4. ATP szintézis

A fotoszintézis folyamata során

1. szénhidrátok szintézise és oxigén felszabadulása

2. Víz párolgása és oxigénfelvétel

3. gázcsere és lipidszintézis

4. szén-dioxid felszabadulás és fehérjeszintézis

23. A fotoszintézis fényfázisában a napfény energiáját használják fel molekulák szintetizálására

1. lipidek

2. fehérjék

3. nukleinsav

24. A napfény energiájának hatására az elektron magasabbra emelkedik energia szint egy molekulában

1. mókus

2. glükóz

3. klorofill

4. fehérje bioszintézis

25. A növényi sejt, akárcsak az állati sejt, a folyamat során energiát kap. .

1. Szerves anyagok oxidációja

2. fehérje bioszintézis

3. lipidszintézis

4. Nukleinsav szintézis

A fotoszintézis a növényi sejtek kloroplasztiszában megy végbe. A kloroplasztiszok klorofill pigmentet tartalmaznak, amely részt vesz a fotoszintézis folyamatában és a növények számára zöld szín. Ebből következik, hogy a fotoszintézis csak a növények zöld részein megy végbe.

A fotoszintézis az a folyamat, amikor szervetlen anyagokból szerves anyagokat képeznek. Különösen a glükóz szerves anyag, a víz és a szén-dioxid pedig szervetlen.

A napfény a fotoszintézishez is elengedhetetlen. A fényenergia tárolódik benne kémiai kötések szerves anyag. Ebben van Lényege fotoszintézis: energia megkötése, amelyet később egy növény vagy állatok életének támogatására használnak fel, amelyek ezt a növényt fogyasztják. A szerves anyag csak egy forma, egy módja a napenergia tárolásának.

Amikor a fotoszintézis a sejtekben megy végbe, különféle reakciók mennek végbe a kloroplasztiszokban és azok membránjain.

Nem mindegyiknek van szüksége fényre. Ezért a fotoszintézisnek két fázisa van: világos és sötét. A sötét fázis nem igényel fényt, és éjszaka is előfordulhat.

A szén-dioxid a levegőből a növény felületén keresztül jut be a sejtekbe. Jön a víz a gyökerektől a szár mentén.

A fotoszintézis folyamatának eredményeként nemcsak szerves anyagok képződnek, hanem oxigén is. Az oxigén a növény felületén keresztül kerül a levegőbe.

A fotoszintézis eredményeként képződő glükóz más sejtekbe kerül, keményítővé alakul (raktározódik), és életfolyamatokhoz hasznosítja.

A legtöbb növényben a fotoszintézis fő szerve a levél. A levelekben sok fotoszintetikus sejt található, amelyek a fotoszintetikus szövetet alkotják.

Mivel elengedhetetlen a fotoszintézishez napfény, a levelek általában nagy felülettel rendelkeznek. Más szóval, laposak és vékonyak. Annak érdekében, hogy a fény minden levelet elérjen, a növényekben úgy vannak elrendezve, hogy szinte ne takarják el egymást.

Tehát ahhoz, hogy a fotoszintézis folyamata végbemenjen, szén-dioxid, víz és fény. A fotoszintézis termékei az szerves anyag (glükóz) és oxigén. A fotoszintézis a kloroplasztiszokban megy végbe, amelyek leginkább a levelekben találhatók meg.

A növényekben (főleg leveleikben) a fotoszintézis fényben megy végbe. Ez egy olyan folyamat, amelyben a szerves anyag, a glükóz (egyfajta cukor) keletkezik szén-dioxidból és vízből. Továbbá a sejtekben lévő glükóz bonyolultabb anyaggá, keményítővé alakul. A glükóz és a keményítő is szénhidrát.

A fotoszintézis során nemcsak szerves anyagok keletkeznek, hanem melléktermékként oxigén is felszabadul.

A szén-dioxid és a víz az szervetlen anyagok, a glükóz és a keményítő pedig szerves.

Ezért gyakran mondják, hogy a fotoszintézis az a folyamat, amikor a fény hatására szerves anyagok keletkeznek szervetlen anyagokból. Csak a növények, néhány egysejtű eukarióta és néhány baktérium képes fotoszintézisre. Az állatok és gombák sejtjeiben nincs ilyen folyamat, ezért kénytelenek felszívni onnan környezet szerves anyagok. Ebben a tekintetben a növényeket autotrófoknak, az állatokat és a gombákat heterotrófoknak nevezik.

A növényekben a fotoszintézis folyamata a kloroplasztiszokban játszódik le, amelyek a klorofill zöld pigmentet tartalmazzák.

Tehát a fotoszintézishez a következőkre van szükség:

klorofill,

szén-dioxid.

A fotoszintézis folyamata a következőket eredményezi:

szerves anyag,

oxigén.

A növények alkalmasak a fény rögzítésére. Sok lágyszárú növények a leveleket az úgynevezett bazális rozettába gyűjtik, amikor a levelek nem árnyékolják egymást. A fákra jellemző a levélmozaik, amelyben a levelek úgy nőnek, hogy a lehető legkevésbé takarják el egymást. A növényekben a levéllemezek a levélnyél meghajlása miatt a fény felé fordulhatnak. Mindezek ellenére vannak árnyékot kedvelő növények, amely csak árnyékban tud növekedni.

Víza fotoszintézishezérkezika levelekbea gyökerektőla szár mentén. Ezért fontos, hogy a növény elegendő nedvességet kapjon. Vízhiány és néhány ásványok a fotoszintézis folyamata gátolt.

Szén-dioxidfotoszintézisre készültközvetlenüllégből kapottlevelek. Az oxigén, amelyet a növény a fotoszintézis során termel, éppen ellenkezőleg, a levegőbe kerül. A gázcserét az intercelluláris terek (sejtek közötti hézagok) segítik.

A fotoszintézis során keletkező szerves anyagok részben magukban a levelekben hasznosulnak, de főként az összes többi szervbe áramlanak és más szerves anyagokká alakulnak, felhasználják az energia-anyagcserét, és tartalék tápanyaggá alakulnak.

Fotoszintézis

Fotoszintézis- a szerves anyagok szintézisének folyamata a fény energiája miatt. Azokat a szervezeteket, amelyek képesek szervetlen vegyületekből szerves anyagokat szintetizálni, autotrófoknak nevezzük. A fotoszintézis csak az autotróf szervezetek sejtjeire jellemző. A heterotróf szervezetek nem képesek szervetlen vegyületekből szerves anyagokat szintetizálni.
A zöld növények sejtjei és egyes baktériumok speciális szerkezettel és komplexekkel rendelkeznek vegyi anyagok amelyek lehetővé teszik számukra, hogy megragadják a napfény energiáját.

A kloroplasztiszok szerepe a fotoszintézisben

A növényi sejtekben mikroszkopikus képződmények vannak - kloroplasztok. Ezek olyan organellumok, amelyekben az energia és a fény elnyelődik, és az ATP és más molekulák - energiahordozók - energiájává alakul. A kloroplasztiszok szemcséi klorofillt, egy összetett szerves anyagot tartalmaznak. A klorofill megköti a fény energiáját, és a glükóz és más szerves anyagok bioszintézisében használható fel. A glükóz szintéziséhez szükséges enzimek a kloroplasztiszokban is megtalálhatók.

A fotoszintézis könnyű fázisa

A klorofill által elnyelt vörös fénykvantum gerjesztett állapotba hozza az elektront. A fénnyel gerjesztett elektron nagy energiakészletre tesz szert, aminek következtében magasabb energiaszintre lép. A fénnyel gerjesztett elektron egy magasba emelt kőhöz hasonlítható, amely potenciális energiát is nyer. Elveszíti, ha leesik a magasból. A gerjesztett elektron, mintha lépésenként mozogna a kloroplasztiszba ágyazott összetett szerves vegyületek láncán. Az egyik szakaszból a másikba haladva az elektron energiát veszít, amelyet az ATP szintézisére használnak fel. Az energiát pazarló elektron visszakerül a klorofillba. A fényenergia új része ismét gerjeszti a klorofill elektront. Ismét ugyanazt az utat követi, energiát fordítva az ATP-molekulák képzésére.
Az energiahordozó molekulák redukciójához szükséges hidrogénionok és elektronok a vízmolekulák hasadása során keletkeznek. A vízmolekulák lebontását a kloroplasztiszokban egy speciális fehérje végzi fény hatására. Ezt a folyamatot ún víz fotolízise.
Így a napfény energiáját a növényi sejt közvetlenül felhasználja:
1. klorofill elektronok gerjesztése, amelyek energiáját tovább fordítják ATP és más energiahordozó molekulák képzésére;
2. víz fotolízise, ​​hidrogénionok és elektronok ellátása a fotoszintézis könnyű fázisába.
Ebben az esetben a fotolízis reakcióinak melléktermékeként oxigén szabadul fel.

Az a szakasz, amely során a fény energiája miatt energiadús vegyületek keletkeznek - ATP és energiahordozó molekulák, hívott a fotoszintézis könnyű fázisa.

A fotoszintézis sötét fázisa

A kloroplasztiszok öt szénatomos cukrokat tartalmaznak, amelyek közül az egyik ribulóz-difoszfát, egy szén-dioxid-megkötő. Egy speciális enzim köti meg az öt szénatomos cukrot a levegőben lévő szén-dioxiddal. Ilyenkor olyan vegyületek keletkeznek, amelyek az ATP és más energiahordozó molekulák energiája miatt hat szénatomos glükózmolekulává redukálódnak.

Így a fényfázis során az ATP és más energiahordozó molekulák energiájává alakult fényenergiát a glükóz szintézisére használják fel.

Ezek a folyamatok a sötétben is végbemenhetnek.
Lehetőség volt kloroplasztiszokat izolálni a növényi sejtekből, amelyek fény hatására fotoszintézist végeztek egy kémcsőben - új glükózmolekulákat képeztek, miközben elnyelték a szén-dioxidot. Ha a kloroplasztiszok megvilágítását leállították, akkor a glükóz szintézisét is felfüggesztették. Ha azonban ATP-t és redukált energiahordozó molekulákat adnak a kloroplasztiszokhoz, akkor a glükózszintézis újraindul, és sötétben is folytatódhat. Ez azt jelenti, hogy a fény valóban csak az ATP szintéziséhez és az energiahordozó molekulák feltöltéséhez szükséges. A szén-dioxid felszívódása és a glükóz képződése a növényekben hívott a fotoszintézis sötét fázisa mert tud járni a sötétben.
Az intenzív megvilágítás, a levegőben lévő megnövekedett szén-dioxid a fotoszintézis aktivitásának növekedéséhez vezet.

Egyéb biológiai megjegyzések

További érdekes cikkek:

Egy csodálatos és olyan életbevágóan fontos jelenség, mint a fotoszintézis felfedezésének története mélyen a múltban gyökerezik. Több mint négy évszázaddal ezelőtt, 1600-ban Jan Van - Helmont belga tudós egyszerű kísérletet állított fel. Egy fűzfaágat tett egy zacskóba, amelyben 80 kg föld volt. A tudós feljegyezte a fűz kezdeti súlyát, majd öt évig kizárólag esővízzel öntötte a növényt. Mi volt Jan Van - Helmont meglepetése, amikor újra lemérte a fűzfát. A növény tömege 65 kg-mal nőtt, a föld tömege pedig mindössze 50 grammal csökkent! Honnan jutott a növény 64 kg 950 g tápanyag a tudós számára rejtély maradt!

A következő jelentős kísérlet a fotoszintézis felfedezéséhez vezető úton Joseph Priestley angol kémikusé volt. A tudós egy egeret tett a sapka alá, és öt óra múlva a rágcsáló elpusztult. Amikor Priestley mentaszálat helyezett az egérrel, és a rágcsálót is letakarta sapkával, az egér életben maradt. Ez a kísérlet arra a gondolatra vezette a tudóst, hogy létezik a légzéssel ellentétes folyamat. Jan Ingenhaus 1779-ben megállapította, hogy csak a növények zöld részei képesek oxigén felszabadítására. Három évvel később Jean Senebier svájci tudós bebizonyította, hogy a szén-dioxid a napfény hatására lebomlik a növények zöld organellumáiban. Mindössze öt évvel később a francia tudós, Jacques Boussingault vezényelt laboratóriumi kutatás, felfedezte azt a tényt, hogy a növények vízfelvétele a szerves anyagok szintézise során is megtörténik. 1864-ben mérföldkőnek számító felfedezést tett Julius Sachs német botanikus. Be tudta bizonyítani, hogy az elfogyasztott szén-dioxid és a felszabaduló oxigén térfogata 1:1 arányban fordul elő.

A fotoszintézis az egyik legfontosabb biológiai folyamat

beszél tudományos nyelv, a fotoszintézis (más görög szóból φῶς - fény és σύνθεσις - kapcsolódás, kötés) olyan folyamat, melynek során szén-dioxidból és vízből a fény hatására szerves anyagok keletkeznek. Ebben a folyamatban a főszerep a fotoszintetikus szegmenseké.

Képletesen szólva egy növény levele egy laboratóriumhoz hasonlítható, amelynek ablakai a napos oldalra néznek. Ebben fordul elő szerves anyagok képződése. Ez a folyamat az alapja minden élet létezésének a Földön.

Sokan jogosan teszik fel a kérdést: mit lélegeznek az emberek, akik a városban élnek, ahol nem csak fák vannak, és napközben nem talál fűszálakat tűzzel. A válasz nagyon egyszerű. A helyzet az, hogy a szárazföldi növények a növények által felszabaduló oxigénnek csak 20%-át teszik ki. Az algák fontos szerepet játszanak a légköri oxigéntermelésben. Ezek adják a termelt oxigén 80%-át. A számok nyelvén a növények és az algák egyaránt 145 milliárd tonna (!) oxigént juttatnak a légkörbe évente! Nem csoda, hogy a világ óceánjait "a bolygó tüdejének" nevezik.

Általános képlet a fotoszintézis így néz ki:

Víz + Szén-dioxid + Fény → Szénhidrátok + Oxigén

Miért van szükségük a növényeknek fotoszintézisre?

Mint láttuk, a fotoszintézis az szükséges feltétel emberi lét a földön. Azonban nem ez az egyetlen oka annak, hogy a fotoszintetikus szervezetek aktívan termelnek oxigént a légkörbe. Az a helyzet, hogy az algák és a növények is évente több mint 100 milliárd szerves anyagot (!) képeznek, amelyek élettevékenységük alapját képezik. Emlékezve Jan Van Helmont kísérletére, megértjük, hogy a fotoszintézis a növényi táplálkozás alapja. Tudományosan bizonyított, hogy a termés 95%-át a növény által a fotoszintézis során nyert szerves anyagok határozzák meg, 5%-át pedig azok a szerves anyagok. ásványi műtrágyák amit a kertész bevisz a talajba.

A modern nyári lakosok a növények talajtáplálására összpontosítanak, megfeledkezve a levegő táplálkozásáról. Nem ismert, hogy a kertészek milyen termést kaphatnának, ha odafigyelnének a fotoszintézis folyamatára.

Azonban sem a növények, sem az algák nem tudnának ilyen aktívan oxigént és szénhidrátot előállítani, ha nem lenne elképesztő zöld pigmentjük - klorofill.

A zöld pigment titka

A fő különbség a növényi sejtek és más élő szervezetek sejtjei között a klorofill jelenléte. Egyébként ő a bűnös azért, hogy a növények levelei pontosan zöldre színeződnek. Ennek az összetett szerves vegyületnek van egy csodálatos tulajdonsága: képes elnyelni a napfényt! A klorofillnak köszönhetően lehetővé válik a fotoszintézis folyamata.

A fotoszintézis két szakasza

beszél egyszerű nyelv A fotoszintézis egy olyan folyamat, amelyben a növény által a fényben klorofill segítségével felvett víz és szén-dioxid cukrot és oxigént képez. Így a szervetlen anyagok csodával határos módon szerves anyagokká alakulnak. A keletkező cukor a növények energiaforrása.

A fotoszintézisnek két szakasza van: világos és sötét.

A fotoszintézis könnyű fázisa

A tilakoid membránokon fordul elő.

A tilakoid membránnal határolt struktúrák. A kloroplasztisz strómájában helyezkednek el.

A fotoszintézis fényszakaszának eseménysora:

1. Fény éri a klorofill molekulát, amelyet aztán a zöld pigment elnyel, és gerjesztett állapotba hozza. A molekulában lévő elektron magasabb szintre kerül, részt vesz a szintézis folyamatában.
2. Van egy vízhasadás, melynek során az elektronok hatására a protonok hidrogénatomokká alakulnak. Ezt követően szénhidrátok szintézisére fordítják.
3. A könnyű szakasz utolsó szakaszában az ATP (adenozin-trifoszfát) szintetizálódik. Ez egy szerves anyag, amely a biológiai rendszerekben univerzális energiaakkumulátor szerepét tölti be.

A fotoszintézis sötét fázisa

A sötét fázis helye a kloroplasztiszok stromája. A sötét fázisban oxigén szabadul fel, és glükóz szintetizálódik. Sokan azt gondolják, hogy ez a szakasz azért kapott ilyen nevet, mert a szakasz keretein belül zajló folyamatok kizárólag éjszaka zajlanak. Valójában ez nem teljesen igaz. A glükóz szintézis éjjel-nappal történik. A lényeg az, hogy az ezt a szakaszt már nem fogyasztják a fényenergiát, ami azt jelenti, hogy egyszerűen nincs rá szükség.

A fotoszintézis jelentősége a növények számára

Azt már megállapítottuk, hogy a növényeknek nem kevésbé van szükségük a fotoszintézisre, mint nekünk. A fotoszintézis skálájáról nagyon könnyű a számok nyelvén beszélni. A tudósok számításai szerint csak a szárazföldi növények tárolnak annyi napenergiát, amennyit 100 megaváros 100 éven belül el tud használni!

A növényi légzés a fotoszintézissel ellentétes folyamat. A növényi légzés lényege, hogy a fotoszintézis folyamatában energiát szabadít fel és a növények szükségleteire irányítja. Egyszerűen fogalmazva, a betakarítás a különbség a fotoszintézis és a légzés között. Minél több a fotoszintézis és minél alacsonyabb a légzés, annál nagyobb a termés, és fordítva!

A fotoszintézis egy csodálatos folyamat, amely lehetővé teszi lehetséges élet földön!