Qual è la spiegazione della fotosintesi per i bambini. Il processo di fotosintesi: conciso e comprensibile per i bambini

In natura, sotto l'influenza della luce solare, la vita scorre processo importante, senza la quale nessuna creatura vivente sul pianeta Terra può fare. Come risultato della reazione, l'ossigeno viene rilasciato nell'aria, che respiriamo. Questo processo è chiamato fotosintesi. Cos'è la fotosintesi punto scientifico visione e cosa succede nei cloroplasti delle cellule vegetali, considereremo di seguito.

La fotosintesi in biologia è la trasformazione di sostanze organiche e ossigeno da composti inorganici sotto l'influenza dell'energia solare. È caratteristico di tutti i fotoautotrofi, che sono in grado di produrre essi stessi composti organici.

Tali organismi includono piante, batteri verdi, viola, cianobatteri (alghe blu-verdi).

Le piante sono fotoautotrofi che assorbono l'acqua dal suolo e l'anidride carbonica dall'aria. Sotto l'influenza dell'energia solare si forma il glucosio, che successivamente si trasforma in un polisaccaride - amido, necessario per gli organismi vegetali per la nutrizione e la generazione di energia. L'ossigeno viene rilasciato nell'ambiente, una sostanza importante utilizzata da tutti gli organismi viventi per la respirazione.

Come avviene la fotosintesi. Una reazione chimica può essere rappresentata usando la seguente equazione:

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

Le reazioni fotosintetiche si verificano nelle piante a livello cellulare, in particolare nei cloroplasti contenenti il ​​principale pigmento clorofilla. Questo composto non solo conferisce alle piante un colore verde, ma partecipa anche attivamente al processo stesso.

Per comprendere meglio il processo, è necessario familiarizzare con la struttura degli organelli verdi: i cloroplasti.

La struttura dei cloroplasti

I cloroplasti sono organelli cellulari che si trovano solo negli organismi vegetali, i cianobatteri. Ogni cloroplasto è ricoperto da una doppia membrana: esterna ed interna. La parte interna del cloroplasto è piena di stroma, la sostanza principale, che in consistenza ricorda il citoplasma della cellula.

La struttura del cloroplasto

Lo stroma di cloroplasti è costituito da:

• tilacoidi - strutture che ricordano sacche piatte contenenti il ​​pigmento clorofilla;
• gran - gruppi di tilacoidi;
• lamelle - tubuli che collegano il grana dei tilacoidi.

Ogni grana sembra una pila di monete, dove ogni moneta è un tilacoide e la lamella è una mensola su cui sono disposte le granate. Inoltre, i cloroplasti hanno le proprie informazioni genetiche, rappresentate da filamenti di DNA a doppio filamento, oltre a ribosomi che prendono parte alla sintesi di proteine, gocce d'olio, granuli di amido.

Video utile: fotosintesi

Fasi principali

La fotosintesi ha due fasi alternate: chiara e scura. Ognuno ha le proprie caratteristiche di flusso e prodotti formati durante determinate reazioni. Due fotosistemi, formati da pigmenti ausiliari che raccolgono la luce, clorofilla e carotenoide, trasferiscono energia al pigmento principale. Di conseguenza, l'energia luminosa viene convertita in energia chimica - ATP (acido adenosintrifosforico). Cosa succede nel processo di fotosintesi.

Luminoso

fase leggera si verifica quando i fotoni di luce colpiscono la pianta. Nel cloroplasto scorre sulle membrane tilacoidi.

Processi principali:

1. Pigmenti del fotosistema Comincio ad “assorbire” fotoni di energia solare, che vengono trasferiti al centro di reazione.
2. Sotto l'azione dei fotoni luminosi, gli elettroni vengono "eccitati" nella molecola del pigmento (clorofilla).
3. L'elettrone "eccitato" viene trasferito alla membrana esterna del tilacoide con l'aiuto di proteine ​​di trasporto.
4. Lo stesso elettrone interagisce con il composto complesso NADP (nicotinamide adenin dinucleotide fosfato), riducendolo a NADP*H2 (questo composto è coinvolto nella fase oscura).

Processi simili si verificano anche nel fotosistema II. Gli elettroni "eccitati" lasciano il centro di reazione e vengono trasferiti alla membrana esterna dei tilacoidi, dove si legano all'accettore di elettroni, ritornano al fotosistema I e lo ripristinano.

Fase leggera della fotosintesi

Ma come si ripristina il fotosistema II? Ciò accade a causa della fotolisi dell'acqua, la reazione di scissione di H2O. Innanzitutto, una molecola d'acqua dona elettroni al centro di reazione del fotosistema II, a causa del quale si verifica la sua riduzione. Successivamente, si verifica la completa scissione dell'acqua in idrogeno e ossigeno. Quest'ultimo penetra nell'ambiente attraverso gli stomi dell'epidermide della foglia.

Puoi rappresentare la fotolisi dell'acqua usando l'equazione:

2H2O \u003d 4H + 4e + O2

Inoltre, durante la fase luminosa, vengono sintetizzate le molecole di ATP, energia chimica che va alla formazione del glucosio. La membrana tilacoide contiene un sistema enzimatico che partecipa alla formazione dell'ATP. Questo processo si verifica a causa del fatto che uno ione idrogeno viene trasferito attraverso il canale di un enzima speciale da guscio interno all'esterno. Quindi l'energia viene rilasciata.

È importante sapere! Durante la fase luminosa della fotosintesi, viene prodotto ossigeno, così come l'energia dell'ATP, che viene utilizzata per sintetizzare i monosaccaridi nella fase oscura.

Buio

Le reazioni della fase oscura procedono 24 ore su 24, anche in assenza di luce solare. Le reazioni fotosintetiche si verificano nello stroma (ambiente interno) del cloroplasto. Questo argomento è stato studiato più in dettaglio da Melvin Calvin, dopo il quale le reazioni della fase oscura sono chiamate ciclo di Calvin, o C3 - il percorso.

Questo ciclo si sviluppa in 3 fasi:

1. Carbossilazione.
2. Recupero.
3. Rigenerazione degli accettori.

Durante la carbossilazione, una sostanza chiamata ribulosio bisfosfato si combina con particelle di anidride carbonica. Per questo viene utilizzato un enzima speciale: la carbossilasi. Si forma un composto instabile a sei atomi di carbonio, che si divide quasi immediatamente in 2 molecole di FHA (acido fosfoglicerico).

Per ripristinare l'FHA, viene utilizzata l'energia di ATP e NADP * H2, formata durante la fase di luce. Nelle reazioni successive si forma uno zucchero tricarbonico con un gruppo fosfato.

Durante la rigenerazione degli accettori, parte delle molecole di FHA viene utilizzata per ridurre le molecole di ribulosio bisfosfato, che è un accettore di CO2. Inoltre, in reazioni successive, si forma un monosaccaride, il glucosio. Per tutti questi processi viene utilizzata l'energia dell'ATP, formata nella fase leggera, nonché NADP * H2.

I processi di conversione di 6 molecole di anidride carbonica in 1 molecola di glucosio richiedono la scomposizione di 18 molecole di ATP e 12 molecole di NADP*H2. Questi processi possono essere rappresentati utilizzando la seguente equazione:

6CO2 + 24H = C6H12O6 + 6H2O

Successivamente, dal glucosio formato, di più carboidrati complessi- polisaccaridi: amido, cellulosa.

Nota! Durante la fotosintesi della fase oscura si forma il glucosio, una sostanza organica necessaria per la nutrizione delle piante e la generazione di energia.

La seguente tabella di fotosintesi aiuterà a comprendere meglio l'essenza di base di questo processo.

Tabella comparativa delle fasi della fotosintesi

Sebbene il ciclo di Calvin sia più caratteristico della fase oscura della fotosintesi, tuttavia, per alcuni piante tropicali caratteristico è il ciclo Hatch-Slack (percorso C4), che ha le proprie caratteristiche di flusso. Durante la carbossilazione nel ciclo Hatch-Sleck non si forma acido fosfoglicerico, ma altro, come: ossaloacetico, malico, aspartico. Inoltre, durante queste reazioni, l'anidride carbonica si accumula nelle cellule vegetali e non viene escreta durante lo scambio di gas, come nella maggior parte dei casi.

Successivamente, questo gas è coinvolto nelle reazioni fotosintetiche e nella formazione di glucosio. Vale anche la pena notare che il percorso della fotosintesi C4 richiede più energia rispetto al ciclo di Calvin. Le principali reazioni, prodotti di formazione nel ciclo Hatch-Slack non differiscono dal ciclo di Calvin.

A causa delle reazioni del ciclo Hatch-Slack, la fotorespirazione praticamente non si verifica nelle piante, poiché gli stomi dell'epidermide sono in uno stato chiuso. Ciò consente loro di adattarsi a condizioni specifiche dell'habitat:

• calore intenso;
• clima asciutto;
• aumento della salinità degli habitat;
• mancanza di CO2.

Confronto di fasi chiare e scure

Valore in natura

Grazie alla fotosintesi si forma l'ossigeno, una sostanza vitale per i processi di respirazione e l'accumulo di energia all'interno delle cellule, che consente agli organismi viventi di crescere, svilupparsi, moltiplicarsi ed è direttamente coinvolto nel lavoro di tutti i sistemi fisiologici dell'uomo corpo, animali.

Importante! Dall'ossigeno nell'atmosfera si forma uno strato di ozono che protegge tutti gli organismi dagli effetti nocivi delle pericolose radiazioni ultraviolette.

Video utile: preparazione all'esame di Biologia - fotosintesi

Conclusione

Grazie alla capacità di sintetizzare ossigeno ed energia, le piante costituiscono il primo anello di tutte le catene alimentari, essendo le produttrici. Consumando piante verdi, tutti gli eterotrofi (animali, persone), insieme al cibo, ricevono risorse vitali. Grazie al processo che avviene nelle piante verdi e nei cianobatteri, viene mantenuta una composizione gassosa costante dell'atmosfera e della vita sulla terra.

Qualsiasi foglia verde è una fabbrica in miniatura nutrienti e ossigeno, che è necessario per gli animali e l'uomo per la vita normale. Il processo di produzione di queste sostanze dall'acqua e dall'anidride carbonica dall'atmosfera è chiamato fotosintesi. La fotosintesi è un complesso processo chimico che avviene con la partecipazione della luce. Naturalmente, tutti sono interessati a come avviene la fotosintesi. Il processo stesso consiste in due fasi: la prima è l'assorbimento dei quanti di luce e la seconda è l'uso della loro energia in varie reazioni chimiche.

Come avviene il processo di fotosintesi

Le piante assorbono la luce con una sostanza verde chiamata clorofilla. La clorofilla si trova nei cloroplasti, che si trovano negli steli o nei frutti. Ce ne sono un numero particolarmente elevato nelle foglie, perché a causa della loro struttura molto piatta, la foglia può attrarre molta luce, rispettivamente, ottenere molta più energia per il processo di fotosintesi.

Dopo l'assorbimento, la clorofilla è in uno stato eccitato e trasferisce energia ad altre molecole dell'organismo vegetale, in particolare quelle che sono direttamente coinvolte nella fotosintesi. La seconda fase del processo di fotosintesi avviene senza la partecipazione obbligatoria della luce e consiste nell'ottenere un legame chimico con la partecipazione dell'anidride carbonica ottenuta dall'aria e dall'acqua. In questa fase vengono sintetizzate varie sostanze molto utili per la vita, come l'amido e il glucosio.

Queste sostanze organiche vengono utilizzate dalle piante stesse per nutrire le sue varie parti, oltre che per mantenere una vita normale. Inoltre, queste sostanze sono ottenute anche dagli animali, mangiando piante. Le persone ottengono queste sostanze anche mangiando prodotti animali e vegetali.

condizioni per la fotosintesi

La fotosintesi può avvenire sia sotto l'influenza della luce artificiale che della luce solare. Di norma, in natura, le piante "lavorano" intensamente nel periodo primaverile-estivo, quando c'è molta luce solare necessaria. In autunno c'è meno luce, il giorno si accorcia, le foglie prima ingialliscono e poi cadono. Ma non appena compare il caldo sole primaverile, il fogliame verde ricompare e le "fabbriche" verdi riprenderanno il loro lavoro per fornire l'ossigeno, così necessario alla vita, oltre a tanti altri nutrienti.

Dove avviene la fotosintesi

Fondamentalmente, la fotosintesi, come processo, si verifica, come già accennato, nelle foglie delle piante, perché sono in grado di assorbire più luce solare, che è molto necessaria per il processo di fotosintesi.

Di conseguenza, possiamo dire che il processo di fotosintesi è parte integrante della vita delle piante.

Il processo di fotosintesi è uno dei più importanti processi biologici che si verificano in natura, perché è grazie ad esso che le sostanze organiche si formano dall'anidride carbonica e dall'acqua sotto l'azione della luce, questo fenomeno è chiamato fotosintesi. E, soprattutto, nel processo di fotosintesi, si verifica un'allocazione, che è vitale per l'esistenza della vita sul nostro fantastico pianeta.

La storia della scoperta della fotosintesi

La storia della scoperta del fenomeno della fotosintesi risale a quattro secoli fa, quando già nel 1600 un certo scienziato belga Jan Van Helmont avviò un semplice esperimento. Posò un ramoscello di salice (dopo averlo scritto in precedenza peso iniziale) in un sacco, che conteneva anche 80 kg di terra. E poi per cinque anni la pianta è stata annaffiata esclusivamente con acqua. Qual è stata la sorpresa dello scienziato quando, dopo cinque anni, il peso della pianta è aumentato di 60 kg, nonostante il fatto che la massa della terra sia diminuita di soli 50 grammi, da dove proveniva un aumento di peso così impressionante è rimasto un mistero per Lo scienziato.

Il successivo importante e interessante esperimento, che divenne la soglia per la scoperta della fotosintesi, fu avviato dallo scienziato inglese Joseph Priestley nel 1771 (è curioso che per la natura della sua professione, Priestley fosse un sacerdote della Chiesa anglicana , ma è passato alla storia come uno scienziato eccezionale). Che cosa ha fatto il signor Priestley? Ha messo un topo sotto un berretto e cinque giorni dopo è morto. Quindi mise di nuovo un altro topo sotto il berretto, ma questa volta, insieme al topo sotto il berretto, c'era un rametto di menta e, di conseguenza, il topo rimase vivo. Il risultato ottenuto ha portato lo scienziato all'idea che esiste un processo opposto alla respirazione. Un altro conclusione importante Questo esperimento è stato la scoperta dell'ossigeno come vitale per tutti gli esseri viventi (il primo topo è morto per la sua assenza, il secondo è sopravvissuto grazie a un rametto di menta, che ha appena creato ossigeno nel processo di fotosintesi).

Pertanto, è stato stabilito che le parti verdi delle piante sono in grado di rilasciare ossigeno. Quindi, già nel 1782, lo scienziato svizzero Jean Senebier dimostrò che l'anidride carbonica si decompone in piante verdi sotto l'influenza della luce - infatti, è stato scoperto un altro aspetto della fotosintesi. Poi, dopo altri 5 anni, lo scienziato francese Jacques Busengo ha scoperto che l'assorbimento di acqua da parte delle piante avviene anche durante la sintesi delle sostanze organiche.

E l'accordo finale di una serie scoperte scientifiche legata al fenomeno della fotosintesi fu la scoperta del botanico tedesco Julius Sachs, che nel 1864 riuscì a dimostrare che il volume di anidride carbonica consumata e di ossigeno rilasciato avviene in un rapporto 1:1.

L'importanza della fotosintesi nella vita umana

Se immagini in senso figurato, la foglia di qualsiasi pianta può essere paragonata a un piccolo laboratorio, le cui finestre si affacciano sul lato soleggiato. Proprio in questo laboratorio avviene la formazione delle sostanze organiche e dell'ossigeno, che è alla base dell'esistenza della vita organica sulla Terra. In effetti, senza ossigeno e fotosintesi, la vita semplicemente non esisterebbe sulla Terra.

Ma se la fotosintesi è così importante per la vita e il rilascio di ossigeno, allora come vivono le persone (e non solo le persone), ad esempio, in un deserto dove c'è un minimo di piante verdi, o, ad esempio, in una città industriale dove gli alberi sono rari Il fatto è che le piante terrestri rappresentano solo il 20% dell'ossigeno rilasciato nell'atmosfera, mentre il restante 80% viene rilasciato dalle alghe marine e oceaniche, non a caso gli oceani sono talvolta chiamati "i polmoni del nostro pianeta". .

Formula di fotosintesi

La formula generale per la fotosintesi può essere scritta come segue:

Acqua + Anidride Carbonica + Luce > Carboidrati + Ossigeno

E questa è la formula per la reazione chimica della fotosintesi

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

Importanza della fotosintesi per le piante

E ora proviamo a rispondere alla domanda sul perché le piante hanno bisogno della fotosintesi. Infatti, fornire ossigeno all'atmosfera del nostro pianeta non è l'unico motivo per il verificarsi della fotosintesi, questo processo biologico è vitale non solo per le persone e gli animali, ma anche per le piante stesse, perché le sostanze organiche che si formano durante la fotosintesi costituiscono la base della vita vegetale.

Come avviene la fotosintesi

Il motore principale della fotosintesi è la clorofilla, un pigmento speciale contenuto nelle cellule vegetali, che, tra le altre cose, è responsabile del colore verde delle foglie degli alberi e di altre piante. La clorofilla è un complesso composto organico, che ha anche proprietà importante- la capacità di assorbire la luce solare. Assorbendolo, è la clorofilla che attiva quel piccolo laboratorio biochimico contenuto in ogni piccola foglia, in ogni erba e in ogni alga. Quindi avviene la fotosintesi (vedi formula sopra), durante la quale avviene la trasformazione dell'acqua e dell'anidride carbonica in carboidrati necessari alle piante e ossigeno necessario a tutti gli esseri viventi. I meccanismi della fotosintesi sono una brillante creazione della natura.

Fasi della fotosintesi

Inoltre, il processo di fotosintesi consiste in due fasi: luce e oscurità. E di seguito scriveremo in dettaglio su ciascuno di essi.

Fase leggera della fotosintesi

Questa fase viene effettuata sui tilacoidi. Cosa sono questi tialacoidi? I tilacoidi sono strutture che si trovano all'interno dei cloroplasti e delimitate da una membrana.

L'ordine dei processi della fase leggera della fotosintesi è il seguente:

• La luce colpisce la molecola della clorofilla, viene assorbita dal pigmento verde, che la porta ad uno stato eccitato. Un elettrone che entra in questa molecola va a di più alto livello e partecipa al processo di sintesi.
• C'è una scissione dell'acqua, durante la quale i protoni, sotto l'azione degli elettroni, vengono convertiti in atomi di idrogeno, che vengono successivamente spesi per la sintesi dei carboidrati.
• Nell'ultima fase della fase leggera della fotosintesi, viene sintetizzato l'ATP (adenosina trifosfato). L'ATP è una sostanza organica che svolge il ruolo di una sorta di accumulatore di energia nei processi biologici.

Fase oscura della fotosintesi

Questa fase della fotosintesi avviene nello stroma dei cloroplasti. È nel suo corso che viene rilasciato ossigeno, così come la sintesi del glucosio. Si potrebbe pensare, in base al nome, che la fase oscura della fotosintesi avvenga esclusivamente di notte. In realtà, non è così, la sintesi del glucosio avviene 24 ore su 24, è solo che in questa fase l'energia luminosa non viene più consumata e semplicemente non è necessaria.

Fotosintesi, video

E infine, un interessante video educativo sulla fotosintesi.

Le piante ottengono acqua e minerali dalle loro radici. Le foglie forniscono nutrimento biologico alle piante. A differenza delle radici, non sono nel terreno, ma nell'aria, quindi svolgono non il suolo, ma la nutrizione dell'aria.

Dalla storia dello studio della nutrizione dell'aria delle piante

Le conoscenze sulla nutrizione delle piante si sono accumulate gradualmente.

Circa 350 anni fa, lo scienziato olandese Jan Helmont avviò per la prima volta un esperimento sullo studio della nutrizione delle piante. A vaso di terracotta con la terra fece crescere un salice, aggiungendovi solo acqua. Lo scienziato soppesò attentamente le foglie cadute. Cinque anni dopo, la massa del salice, insieme alle foglie cadute, è aumentata di 74,5 kg e la massa del suolo è diminuita di soli 57 g Sulla base di ciò, Helmont è giunto alla conclusione che tutte le sostanze nella pianta non sono formate dal suolo , ma dall'acqua. L'opinione secondo cui la pianta aumenta di dimensioni solo a causa dell'acqua persiste fino alla fine del XVIII secolo.

Nel 1771, il chimico inglese Joseph Priestley studiò l'anidride carbonica, o "aria viziata", come la chiamava lui, e fece una scoperta straordinaria. Se accendi una candela e la copri con un tappo di vetro, dopo aver bruciato un po ', si spegnerà.

Un topo sotto un tale berretto inizia a soffocare. Tuttavia, se un ramo di menta viene posizionato sotto il cappuccio insieme al topo, il topo non soffoca e continua a vivere. Ciò significa che le piante "correggono" l'aria viziata dal respiro degli animali, ovvero trasformano l'anidride carbonica in ossigeno.

Nel 1862, il botanico tedesco Julius Sachs dimostrò attraverso esperimenti che le piante verdi non solo rilasciano ossigeno, ma creano anche sostanze organiche che servono da cibo per tutti gli altri organismi.

Fotosintesi

La principale differenza tra piante verdi e altri organismi viventi è la presenza nelle loro cellule di cloroplasti contenenti clorofilla. La clorofilla ha la capacità di catturare i raggi solari, la cui energia è necessaria per creare sostanze organiche. Il processo di formazione della materia organica dall'anidride carbonica e dall'acqua con l'aiuto dell'energia solare è chiamato fotosintesi (in greco: pholos light). Nel processo di fotosintesi, non si formano solo sostanze organiche: zuccheri, ma viene rilasciato anche ossigeno.

Schematicamente, il processo di fotosintesi può essere rappresentato come segue:

L'acqua viene assorbita dalle radici e si muove attraverso il sistema di conduzione delle radici e del fusto fino alle foglie. Diossido di carbonio - componente aria. Entra nelle foglie attraverso stomi aperti. La struttura della foglia contribuisce all'assorbimento dell'anidride carbonica: la superficie piana delle lamelle fogliari, che aumenta l'area di contatto con l'aria, e la presenza un largo numero stomi nella pelle.

Gli zuccheri formatisi a seguito della fotosintesi vengono convertiti in amido. L'amido è una sostanza organica che non si dissolve in acqua. Chi è facile da rilevare con una soluzione di iodio.

Evidenza della formazione di amido nelle foglie esposte alla luce

Proviamo che nelle foglie verdi delle piante l'amido è formato da anidride carbonica e acqua. Per fare ciò, considera l'esperimento, che un tempo fu messo in scena da Julius Sachs.

Una pianta d'appartamento (geranio o primula) viene tenuta al buio per due giorni in modo che tutto l'amido venga utilizzato per i processi vitali. Quindi diverse foglie vengono ricoperte su entrambi i lati con carta nera in modo che solo una parte di esse sia coperta. Durante il giorno, la pianta è esposta alla luce e di notte è ulteriormente illuminata con una lampada da tavolo.

Dopo un giorno, le foglie studiate vengono tagliate. Per scoprire in quale parte della foglia si è formata l'amido, le foglie vengono bollite a volontà (in modo che i granelli di amido si gonfino), e poi tenute in alcool caldo (la clorofilla si dissolve e la foglia si scolorisce). Quindi le foglie vengono lavate in acqua e trattate con una soluzione debole di iodio. Tc parti delle foglie che erano alla luce acquisiscono un colore blu dall'azione dello iodio. Ciò significa che l'amido si è formato nelle cellule della parte illuminata della foglia. Pertanto, la fotosintesi avviene solo in presenza di luce.

Evidenze della necessità di anidride carbonica per la fotosintesi

Per dimostrare che l'anidride carbonica è necessaria per formare l'amido nelle foglie, pianta da interno anche precedentemente tenuto al buio. Quindi una delle foglie viene posta in una fiaschetta con una piccola quantità di acqua di calce. Il pallone viene chiuso con un batuffolo di cotone. La pianta è esposta. L'anidride carbonica viene assorbita dall'acqua di calce, quindi non sarà nel pallone. La foglia viene tagliata e, proprio come nell'esperimento precedente, viene esaminata per la presenza di amido. È tenuto dentro acqua calda e alcool, trattato con soluzione di iodio. Tuttavia, in questo caso, il risultato dell'esperimento sarà diverso: il foglio non è dipinto colore blu, perché non contiene amido. Pertanto, per la formazione dell'amido, oltre alla luce e all'acqua, è necessaria l'anidride carbonica.

Pertanto, abbiamo risposto alla domanda sul tipo di cibo che la pianta riceve dall'aria. L'esperienza ha dimostrato che si tratta di anidride carbonica. È necessario per la formazione della materia organica.

Gli organismi che creano autonomamente sostanze organiche per costruire i loro corpi sono chiamati autotrofi (dal greco autos - self, trofe - food).

Prove per la formazione di ossigeno durante la fotosintesi

Per dimostrare che durante la fotosintesi le piante durante ambiente esterno emettere ossigeno, considera l'esperimento con pianta acquatica elodea. I germogli di Elodea vengono calati in una nave con acqua e ricoperti da un imbuto dall'alto. Metti una provetta piena d'acqua all'estremità dell'imbuto. La pianta viene esposta alla luce per due o tre giorni. Elodea emana bolle di gas se esposto alla luce. Si accumulano nella parte superiore del tubo, spostando l'acqua. Per scoprire di che tipo di gas si tratta, la provetta viene accuratamente rimossa e viene introdotta una scheggia fumante. La torcia si accende brillantemente. Ciò significa che l'ossigeno si è accumulato nel pallone, favorendo la combustione.

Ruolo spaziale delle piante

Le piante contenenti clorofilla sono in grado di assorbire l'energia solare. Pertanto, K.A. Timiryazev ha chiamato il loro ruolo sulla Terra cosmico. Parte dell'energia solare immagazzinata nella materia organica può essere immagazzinata a lungo. Carbone, torba, petrolio sono formati da sostanze che venivano create dalle piante verdi in tempi geologici antichi e assorbivano l'energia del Sole. Bruciando materiali combustibili naturali, una persona rilascia l'energia immagazzinata milioni di anni fa dalle piante verdi.

Fotosintesi (test)

1. Organismi che formano sostanze organiche solo da quelle organiche:

1.eterotrofi

2. autotrofi

3.chemiotrofi

4. mixotrofi

2. Nella fase leggera della fotosintesi si verifica quanto segue:

1.formazione di ATP

2.formazione di glucosio

3. rilascio di anidride carbonica

4.formazione di carboidrati

3. Durante la fotosintesi si forma ossigeno, che viene rilasciato nel processo:

1. Biosintesi proteica

2. fotolisi

3.eccitazione della molecola di clorofilla

4. Composto di anidride carbonica e acqua

4. Come risultato della fotosintesi, l'energia luminosa viene convertita in:

1. energia termica

2.Energia chimica dei composti inorganici

3. energia elettrica energia termica

4.energia chimica dei composti organici

5. La respirazione negli anaerobi negli organismi viventi procede nel processo:

1.ossidazione dell'ossigeno

2. fotosintesi

3.fermentazione

4. Chemiosintesi

6. I prodotti finali dell'ossidazione dei carboidrati nella cellula sono:

1.ADP e acqua

2.ammoniaca e anidride carbonica

3.acqua e anidride carbonica

4.ammoniaca, anidride carbonica e acqua

7. Su fase preparatoria l'idrolisi si verifica quando i carboidrati vengono scomposti:

1. cellulosa a glucosio

2. proteine ​​ad amminoacidi

3.DNA ai nucleotidi

4.grassi a glicerolo e acidi carbossilici

8. Gli enzimi forniscono l'ossidazione dell'ossigeno:

1.Apparato digerente e lisosomi

2. citoplasma

3.mitocondri

4.plastide

9. Durante la glicolisi, 3 mol di glucosio vengono immagazzinate sotto forma di ATP:

10. Due moli di glucosio hanno subito un'ossidazione completa in una cellula animale, mentre è stata rilasciata anidride carbonica:

11. Nel processo di chemiosintesi, gli organismi convertono l'energia di ossidazione:

1.composti di zolfo

2.composti organici

3.amido

12. Un gene corrisponde alle informazioni sulla molecola:

1.aminoacidi

2.amido

4.nucleotide

13. Il codice genetico è costituito da tre nucleotidi, il che significa che:

1. specifico

2. ridondante

3.universale

4.tripletta

14. Nel codice genetico, un amminoacido corrisponde a 2-6 triplette, questo si manifesta:

1.continuità

2. ridondanza

3.versatilità

4. specificità

15. Se la composizione nucleotidica del DNA è ATT-CHC-TAT, la composizione nucleotidica dell'i-RNA:
1.TAA-CHTs-UTA

2.SAU-GCG-AUA

3.SAU-CHC-AUA

4.SAU-CHC-ATA

16. La sintesi proteica non avviene sui propri ribosomi in:

1. virus del mosaico del tabacco

2. Drosofila

3.formica

4.Vibrio cholerae

17. Antibiotico:

1. è una proteina del sangue protettiva

2. sintetizza una nuova proteina nel corpo

3.è un agente patogeno indebolito

4.inibisce la sintesi proteica del patogeno

18. La sezione della molecola di DNA su cui avviene la replicazione ha 30.000 nucleotidi (entrambi i filamenti). Per la replica avrai bisogno di:

19. Quanti aminoacidi diversi può trasportare un t-RNA:

1.sempre uno

2.sempre due

3.sempre tre

4. Alcuni possono trasportarne uno, altri possono trasportarne diversi.

20. La regione del DNA da cui avviene la trascrizione contiene 153 nucleotidi, in questa regione è codificato un polipeptide da:

1.153 aminoacidi

2,51 aminoacidi

3,49 aminoacidi

4.459 aminoacidi

21. Durante la fotosintesi, si forma ossigeno come risultato di

1. acqua di fotosintesi

2.​ decomposizione del gas di carbonio

3. riduzione dell'anidride carbonica a glucosio

4. Sintesi di ATP

Durante il processo di fotosintesi,

1. sintesi di carboidrati e rilascio di ossigeno

2. Evaporazione dell'acqua e assorbimento dell'ossigeno

3. scambio gassoso e sintesi lipidica

4. rilascio di anidride carbonica e sintesi proteica

23. Nella fase leggera della fotosintesi, l'energia della luce solare viene utilizzata per sintetizzare le molecole

1. lipidi

2. proteine

3. acido nucleico

24. Sotto l'influenza dell'energia della luce solare, l'elettrone sale a un livello più alto livello di energia in una molecola

1. scoiattolo

2. glucosio

3. clorofilla

4. biosintesi proteica

25. Una cellula vegetale, come una cellula animale, riceve energia nel processo. .

1. Ossidazione di sostanze organiche

2. biosintesi proteica

3. sintesi lipidica

4. Sintesi degli acidi nucleici

La fotosintesi avviene nei cloroplasti delle cellule vegetali. I cloroplasti contengono il pigmento clorofilla, che è coinvolto nel processo di fotosintesi e dà piante colore verde. Ne consegue che la fotosintesi avviene solo nelle parti verdi delle piante.

La fotosintesi è il processo di formazione della materia organica dalla materia inorganica. In particolare, il glucosio è una sostanza organica e l'acqua e l'anidride carbonica sono inorganici.

La luce solare è anche essenziale per la fotosintesi. L'energia luminosa è immagazzinata legami chimici materia organica. In questo è punto principale fotosintesi: per legare l'energia, che sarà poi utilizzata per sostenere la vita di una pianta o degli animali che mangiano questa pianta. La materia organica è solo una forma, un modo per immagazzinare l'energia solare.

Quando la fotosintesi procede nelle cellule, si verificano varie reazioni nei cloroplasti e sulle loro membrane.

Non tutti hanno bisogno di luce. Pertanto, ci sono due fasi della fotosintesi: luce e oscurità. La fase oscura non richiede luce e può verificarsi di notte.

L'anidride carbonica entra nelle cellule dall'aria attraverso la superficie della pianta. L'acqua sta arrivando dalle radici lungo il fusto.

Come risultato del processo di fotosintesi, non si forma solo materia organica, ma anche ossigeno. L'ossigeno viene rilasciato nell'aria attraverso la superficie della pianta.

Il glucosio formatosi a seguito della fotosintesi viene trasferito ad altre cellule, si trasforma in amido (viene immagazzinato) e viene utilizzato per i processi vitali.

L'organo principale in cui avviene la fotosintesi nella maggior parte delle piante è la foglia. È nelle foglie che ci sono molte cellule fotosintetiche che compongono il tessuto fotosintetico.

Dal momento che è essenziale per la fotosintesi luce del sole, le foglie hanno solitamente una grande superficie. In altre parole, sono piatti e sottili. Affinché la luce raggiunga tutte le foglie, nelle piante sono disposte in modo che quasi non si oscurino a vicenda.

Quindi, affinché il processo di fotosintesi abbia luogo, anidride carbonica, acqua e luce. I prodotti della fotosintesi sono sostanza organica (glucosio) e ossigeno. La fotosintesi avviene nei cloroplasti, che si trovano maggiormente nelle foglie.

Nelle piante (principalmente nelle loro foglie), la fotosintesi avviene alla luce. Questo è un processo in cui la sostanza organica glucosio (un tipo di zucchero) è formata da anidride carbonica e acqua. Inoltre, il glucosio nelle cellule viene convertito in una sostanza più complessa, l'amido. Sia il glucosio che l'amido sono carboidrati.

Nel processo di fotosintesi, non solo viene prodotta materia organica, ma viene anche rilasciato ossigeno come sottoprodotto.

L'anidride carbonica e l'acqua lo sono sostanze inorganiche, e il glucosio e l'amido sono organici.

Pertanto, si dice spesso che la fotosintesi è il processo di formazione di sostanze organiche da sostanze inorganiche alla luce. Solo le piante, alcuni eucarioti unicellulari e alcuni batteri sono in grado di fotosintesi. Non esiste un tale processo nelle cellule di animali e funghi, quindi sono costretti ad assorbire ambiente sostanze organiche. A questo proposito, le piante sono chiamate autotrofi e gli animali e i funghi sono chiamati eterotrofi.

Il processo di fotosintesi nelle piante avviene nei cloroplasti, che contengono il pigmento verde clorofilla.

Quindi, affinché avvenga la fotosintesi, è necessario:

clorofilla,

diossido di carbonio.

Il processo di fotosintesi produce:

materia organica,

ossigeno.

Le piante sono adattate per catturare la luce. Molti piante erbacee le foglie sono raccolte nella cosiddetta rosetta basale, quando le foglie non si ombreggiano tra loro. Gli alberi sono caratterizzati da un mosaico di foglie, in cui le foglie crescono in modo tale da oscurarsi il meno possibile. Nelle piante, le lame fogliari possono girare verso la luce a causa della flessione dei piccioli delle foglie. Nonostante tutto questo, ci sono piante amanti dell'ombra, che può crescere solo all'ombra.

Acquaper la fotosintesiarrivanelle fogliedalle radicilungo lo stelo. Pertanto, è importante che la pianta riceva abbastanza umidità. Con una mancanza di acqua e un po' minerali il processo di fotosintesi è inibito.

Diossido di carboniopreso per la fotosintesidirettamentedal nullale foglie. L'ossigeno, che viene prodotto dalla pianta durante la fotosintesi, viene invece rilasciato nell'aria. Lo scambio di gas è facilitato dagli spazi intercellulari (spazi tra le cellule).

Le sostanze organiche che si formano nel processo di fotosintesi vengono in parte utilizzate nelle foglie stesse, ma fluiscono principalmente in tutti gli altri organi e si trasformano in altre sostanze organiche, vengono utilizzate nel metabolismo energetico e vengono convertite in nutrienti di riserva.

Fotosintesi

Fotosintesi- il processo di sintesi delle sostanze organiche dovuto all'energia della luce. Gli organismi in grado di sintetizzare sostanze organiche da composti inorganici sono detti autotrofi. La fotosintesi è caratteristica solo di gabbie di organismi autotrofi. Gli organismi eterotrofi non sono in grado di sintetizzare sostanze organiche da composti inorganici.
Le cellule delle piante verdi e alcuni batteri hanno strutture e complessi speciali sostanze chimiche che consentono loro di catturare l'energia della luce solare.

Il ruolo dei cloroplasti nella fotosintesi

Nelle cellule vegetali ci sono formazioni microscopiche: i cloroplasti. Questi sono organelli in cui l'energia e la luce vengono assorbite e convertite nell'energia dell'ATP e di altre molecole - vettori energetici. I grani di cloroplasti contengono clorofilla, una sostanza organica complessa. La clorofilla cattura l'energia della luce per l'uso nella biosintesi del glucosio e di altre sostanze organiche. Gli enzimi necessari per la sintesi del glucosio si trovano anche nei cloroplasti.

Fase leggera della fotosintesi

Un quanto di luce rossa assorbito dalla clorofilla mette un elettrone in uno stato eccitato. Un elettrone eccitato dalla luce acquisisce una grande quantità di energia, in conseguenza della quale si sposta a un livello di energia più elevato. Un elettrone eccitato dalla luce può essere paragonato a una pietra sollevata ad un'altezza, che acquisisce anche energia potenziale. La perde cadendo da un'altezza. L'elettrone eccitato, come per gradi, si muove lungo la catena di composti organici complessi incorporati nel cloroplasto. Passando da uno stadio all'altro, l'elettrone perde energia, che viene utilizzata per la sintesi dell'ATP. L'elettrone che ha sprecato energia ritorna alla clorofilla. Una nuova porzione di energia luminosa eccita nuovamente l'elettrone della clorofilla. Segue di nuovo lo stesso percorso, spendendo energia per la formazione di molecole di ATP.
Gli ioni idrogeno e gli elettroni, necessari per la riduzione delle molecole portatrici di energia, si formano durante la scissione delle molecole d'acqua. La scomposizione delle molecole d'acqua nei cloroplasti viene effettuata da una speciale proteina sotto l'influenza della luce. Questo processo è chiamato fotolisi dell'acqua.
Pertanto, l'energia della luce solare viene utilizzata direttamente dalla cellula vegetale per:
1. eccitazione degli elettroni della clorofilla, la cui energia viene ulteriormente spesa per la formazione di ATP e altre molecole portatrici di energia;
2. fotolisi dell'acqua, che fornisce ioni idrogeno ed elettroni alla fase leggera della fotosintesi.
In questo caso, l'ossigeno viene rilasciato come sottoprodotto delle reazioni di fotolisi.

La fase durante la quale, a causa dell'energia della luce, si formano composti ricchi di energia: ATP e molecole di trasporto energetico, chiamata fase leggera della fotosintesi.

Fase oscura della fotosintesi

I cloroplasti contengono zuccheri a cinque atomi di carbonio, uno dei quali lo è ribuloso difosfato, è uno spazzino di anidride carbonica. Uno speciale enzima lega lo zucchero a cinque atomi di carbonio con l'anidride carbonica nell'aria. In questo caso, si formano composti che, a causa dell'energia dell'ATP e di altre molecole portatrici di energia, vengono ridotti a una molecola di glucosio a sei atomi di carbonio.

Pertanto, l'energia luminosa convertita durante la fase luminosa nell'energia dell'ATP e di altre molecole portatrici di energia viene utilizzata per sintetizzare il glucosio.

Questi processi possono avvenire al buio.
È stato possibile isolare i cloroplasti dalle cellule vegetali, che hanno eseguito la fotosintesi in una provetta sotto l'azione della luce: hanno formato nuove molecole di glucosio, assorbendo l'anidride carbonica. Se l'illuminazione dei cloroplasti veniva interrotta, anche la sintesi del glucosio veniva sospesa. Tuttavia, se ai cloroplasti si aggiungessero ATP e molecole portatrici di energia ridotte, la sintesi del glucosio riprenderebbe e potrebbe procedere nell'oscurità. Ciò significa che la luce è realmente necessaria solo per la sintesi dell'ATP e per la carica delle molecole portatrici di energia. Assorbimento di anidride carbonica e formazione di glucosio nelle piante chiamata fase oscura della fotosintesi perché può camminare nel buio.
L'illuminazione intensa, l'aumento dell'anidride carbonica nell'aria portano ad un aumento dell'attività della fotosintesi.

Altre note di biologia

Articoli più interessanti:

La storia della scoperta di un fenomeno sorprendente e di vitale importanza come la fotosintesi affonda le sue radici nel passato. Più di quattro secoli fa, nel 1600, lo scienziato belga Jan Van - Helmont avviò un semplice esperimento. Posò un ramo di salice in un sacco contenente 80 kg di terra. Lo scienziato ha registrato il peso iniziale del salice, quindi per cinque anni ha annaffiato la pianta esclusivamente con acqua piovana. Qual è stata la sorpresa di Jan Van - Helmont quando ha pesato nuovamente il salice. Il peso della pianta è aumentato di 65 kg e la massa della terra è diminuita di soli 50 grammi! Dove ha ottenuto la pianta 64 kg 950 g di sostanze nutritive per lo scienziato sono rimasti un mistero!

Il successivo significativo esperimento sulla via della scoperta della fotosintesi appartenne al chimico inglese Joseph Priestley. Lo scienziato mise un topo sotto il berretto e dopo cinque ore il roditore morì. Quando Priestley mise un rametto di menta con il topo e coprì anche il roditore con un berretto, il topo rimase vivo. Questo esperimento ha portato lo scienziato all'idea che esiste un processo opposto alla respirazione. Jan Ingenhaus nel 1779 stabilì il fatto che solo le parti verdi delle piante sono in grado di rilasciare ossigeno. Tre anni dopo, lo scienziato svizzero Jean Senebier dimostrò che l'anidride carbonica, sotto l'influenza della luce solare, si decompone negli organelli verdi delle piante. Appena cinque anni dopo, lo scienziato francese Jacques Boussingault, dirigente ricerca di laboratorio, ha scoperto il fatto che l'assorbimento di acqua da parte delle piante avviene anche durante la sintesi delle sostanze organiche. Una scoperta fondamentale nel 1864 fu fatta dal botanico tedesco Julius Sachs. È stato in grado di dimostrare che il volume di anidride carbonica consumata e l'ossigeno rilasciato si verificano in un rapporto di 1: 1.

La fotosintesi è uno dei processi biologici più importanti

parlando linguaggio scientifico, la fotosintesi (dall'altro greco φῶς - luce e σύνθεσις - connessione, legame) è un processo in cui le sostanze organiche si formano dall'anidride carbonica e dall'acqua alla luce. Il ruolo principale in questo processo appartiene ai segmenti fotosintetici.

In senso figurato, la foglia di una pianta può essere paragonata a un laboratorio le cui finestre si affacciano sul lato soleggiato. È in esso che avviene la formazione di sostanze organiche. Questo processo è la base per l'esistenza di tutta la vita sulla Terra.

Molti si porranno ragionevolmente la domanda: cosa respirano le persone che vivono in città, dove non solo alberi e non si trovano fili d'erba durante il giorno con il fuoco. La risposta è molto semplice. Il fatto è che le piante terrestri rappresentano solo il 20% dell'ossigeno rilasciato dalle piante. Le alghe svolgono un ruolo importante nella produzione di ossigeno nell'atmosfera. Rappresentano l'80% dell'ossigeno prodotto. Nel linguaggio dei numeri, sia le piante che le alghe rilasciano nell'atmosfera 145 miliardi di tonnellate (!) di ossigeno ogni anno! Non c'è da stupirsi che gli oceani del mondo siano chiamati i "polmoni del pianeta".

Formula generale la fotosintesi si presenta così:

Acqua + Anidride Carbonica + Luce → Carboidrati + Ossigeno

Perché le piante hanno bisogno della fotosintesi?

Come abbiamo visto, la fotosintesi lo è condizione necessaria esistenza umana sulla terra. Tuttavia, questo non è l'unico motivo per cui gli organismi fotosintetici producono attivamente ossigeno nell'atmosfera. Il fatto è che sia le alghe che le piante formano ogni anno più di 100 miliardi di sostanze organiche (!), che costituiscono la base della loro attività vitale. Ricordando l'esperimento di Jan Van Helmont, capiamo che la fotosintesi è la base della nutrizione delle piante. È stato scientificamente provato che il 95% del raccolto è determinato da sostanze organiche ottenute dalla pianta nel processo di fotosintesi e il 5% da quelle fertilizzanti minerali che il giardiniere introduce nel terreno.

I moderni residenti estivi si concentrano sulla nutrizione del suolo delle piante, dimenticando la sua nutrizione dell'aria. Non si sa che tipo di coltivatori di raccolti potrebbero ottenere se fossero attenti al processo di fotosintesi.

Tuttavia, né le piante né le alghe potrebbero produrre ossigeno e carboidrati così attivamente se non avessero uno straordinario pigmento verde: la clorofilla.

Il segreto del pigmento verde

La principale differenza tra cellule vegetali e cellule di altri organismi viventi è la presenza di clorofilla. A proposito, è lui il colpevole del fatto che le foglie delle piante sono colorate proprio di verde. Questo complesso composto organico ha una straordinaria proprietà: può assorbire la luce solare! Grazie alla clorofilla, il processo di fotosintesi diventa possibile.

Due fasi della fotosintesi

parlando linguaggio semplice La fotosintesi è un processo in cui l'acqua e l'anidride carbonica assorbiti da una pianta alla luce con l'aiuto della clorofilla formano zucchero e ossigeno. Così, le sostanze inorganiche si trasformano miracolosamente in organiche. Lo zucchero risultante è la fonte di energia delle piante.

La fotosintesi ha due stadi: chiaro e scuro.

Fase leggera della fotosintesi

Si verifica sulle membrane tilacoidi.

I tilacoidi sono strutture delimitate da una membrana. Si trovano nello stroma del cloroplasto.

L'ordine degli eventi della fase leggera della fotosintesi:

1. La luce colpisce la molecola di clorofilla, che viene poi assorbita dal pigmento verde e la porta in uno stato eccitato. L'elettrone incluso nella molecola va a un livello superiore, partecipa al processo di sintesi.
2. C'è una scissione dell'acqua, durante la quale i protoni sotto l'influenza degli elettroni si trasformano in atomi di idrogeno. Successivamente, vengono spesi per la sintesi dei carboidrati.
3. Nella fase finale dello stadio luminoso, viene sintetizzato l'ATP (adenosina trifosfato). Questa è una sostanza organica che svolge il ruolo di accumulatore di energia universale nei sistemi biologici.

Fase oscura della fotosintesi

Il sito della fase oscura è lo stroma dei cloroplasti. È durante la fase oscura che viene rilasciato ossigeno e viene sintetizzato il glucosio. Molti penseranno che questa fase abbia avuto un tale nome perché i processi che avvengono all'interno di questa fase vengono eseguiti esclusivamente di notte. In realtà, questo non è del tutto vero. La sintesi del glucosio avviene 24 ore su 24. Il punto è che lo è questa fase l'energia luminosa non viene più consumata, il che significa che semplicemente non è necessaria.

Importanza della fotosintesi per le piante

Abbiamo già identificato il fatto che le piante hanno bisogno della fotosintesi non meno di noi. È molto facile parlare della scala della fotosintesi nel linguaggio dei numeri. Gli scienziati hanno calcolato che solo le piante terrestri immagazzinano tanta energia solare quanto 100 megalopoli potrebbero consumare in 100 anni!

La respirazione delle piante è un processo opposto alla fotosintesi. Il significato della respirazione delle piante è rilasciare energia nel processo di fotosintesi e indirizzarla ai bisogni delle piante. In parole povere, il raccolto è la differenza tra fotosintesi e respirazione. Maggiore è la fotosintesi e minore la respirazione, maggiore è il raccolto e viceversa!

La fotosintesi è un processo straordinario che rende vita possibile per terra!