Kakšna je razlaga fotosinteze za otroke. Proces fotosinteze: jedrnato in razumljivo za otroke

V naravi pod vplivom sončne svetlobe teče življenje pomemben proces, brez katerega ne more nobeno živo bitje na planetu Zemlja. Zaradi reakcije se v zrak sprosti kisik, ki ga dihamo. Ta proces se imenuje fotosinteza. Kaj je fotosinteza znanstvena točka vida in kaj se dogaja v kloroplastih rastlinskih celic, bomo obravnavali v nadaljevanju.

Fotosinteza v biologiji je pretvorba organskih snovi in ​​kisika iz anorganskih spojin pod vplivom sončne energije. Značilen je za vse fotoavtotrofe, ki so sposobni sami proizvajati organske spojine.

Takšni organizmi vključujejo rastline, zelene, vijolične bakterije, cianobakterije (modrozelene alge).

Rastline so fotoavtotrofi, ki absorbirajo vodo iz tal in ogljikov dioksid iz zraka. Pod vplivom sončne energije nastane glukoza, ki se nato spremeni v polisaharid - škrob, ki je rastlinskim organizmom potreben za prehrano in proizvodnjo energije. V okolje se sprošča kisik – pomembna snov, ki jo vsi živi organizmi uporabljajo za dihanje.

Kako poteka fotosinteza. Kemično reakcijo lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

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

Fotosintetske reakcije se pojavljajo v rastlinah na celični ravni, in sicer v kloroplastih, ki vsebujejo glavni pigment klorofil. Ta spojina rastlinam ne daje le zelene barve, ampak tudi aktivno sodeluje v samem procesu.

Za boljše razumevanje postopka se morate seznaniti s strukturo zelenih organelov - kloroplastov.

Struktura kloroplastov

Kloroplasti so celične organele, ki jih najdemo le v rastlinskih organizmih, cianobakterijah. Vsak kloroplast je prekrit z dvojno membrano: zunanjo in notranjo. Notranji del kloroplasta je napolnjen s stromo - glavno snovjo, ki po konsistenci spominja na citoplazmo celice.

Struktura kloroplasta

Stroma kloroplasta je sestavljena iz:

• tilakoidi - strukture, ki spominjajo na ravne vrečke, ki vsebujejo pigment klorofil;
• gran - skupine tilakoidov;
• lamela - tubule, ki povezujejo grano tilakoidov.

Vsaka grana je videti kot kup kovancev, kjer je vsak kovanec tilakoid, lamela pa je polica, na kateri so položene granate. Poleg tega imajo kloroplasti lastne genetske informacije, ki jih predstavljajo dvoverižne verige DNK, pa tudi ribosomi, ki sodelujejo pri sintezi beljakovin, oljnih kapljic, škrobnih zrn.

Uporaben video: fotosinteza

Glavne faze

Fotosinteza ima dve izmenični fazi: svetlo in temno. Vsaka ima svoje značilnosti pretoka in produkte, ki nastanejo med določenimi reakcijami. Dva fotosistema, sestavljena iz pomožnih pigmentov za zbiranje svetlobe, klorofila in karotenoida, prenašata energijo na glavni pigment. Posledično se svetlobna energija pretvori v kemično energijo - ATP (adenozin trifosforjeva kislina). Kaj se zgodi v procesu fotosinteze.

Svetleče

svetlobna faza se pojavi, ko fotoni svetlobe zadenejo rastlino. V kloroplastu teče po tilakoidnih membranah.

Glavni procesi:

1. Pigmenti fotosistema I začnejo »vsrkavati« fotone sončne energije, ki se prenašajo v reakcijski center.
2. Pod delovanjem svetlobnih fotonov se v pigmentni molekuli (klorofilu) »vzbudijo« elektroni.
3. "Vzbujeni" elektron se s pomočjo transportnih proteinov prenese na zunanjo membrano tilakoida.
4. Isti elektron sodeluje s kompleksno spojino NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) in jo reducira v NADP * H2 (ta spojina je vključena v temno fazo).

Podobni procesi se pojavljajo tudi v fotosistemu II. »Vzbujeni« elektroni zapustijo reakcijski center in se prenesejo na zunanjo membrano tilakoidov, kjer se vežejo na akceptor elektronov, se vrnejo v fotosistem I in ga obnovijo.

Svetlobna faza fotosinteze

Toda kako se obnovi fotosistem II? To se zgodi zaradi fotolize vode - reakcije cepitve H2O. Najprej molekula vode podari elektrone reakcijskemu središču fotosistema II, zaradi česar pride do njegove redukcije. Po tem pride do popolne cepitve vode na vodik in kisik. Slednji prodre v okolje skozi stomate povrhnjice lista.

Fotolizo vode lahko opišete z enačbo:

2H2O \u003d 4H + 4e + O2

Poleg tega se med svetlobno fazo sintetizirajo molekule ATP - kemična energija, ki gre za tvorbo glukoze. Tilakoidna membrana vsebuje encimski sistem, ki sodeluje pri tvorbi ATP. Ta proces se pojavi kot posledica dejstva, da se vodikov ion prenese skozi kanal posebnega encima iz notranja lupina na zunanjost. Nato se energija sprosti.

Pomembno je vedeti! Med svetlobno fazo fotosinteze nastaja kisik in energija ATP, ki se uporablja za sintezo monosaharidov v temni fazi.

Temno

Reakcije temne faze potekajo 24 ur na dan, tudi v odsotnosti sončne svetlobe. Fotosintetske reakcije se pojavljajo v stromi (notranjem okolju) kloroplasta. To temo je podrobneje preučil Melvin Calvin, po katerem se reakcije temne faze imenujejo Calvinov cikel ali C3 - pot.

Ta cikel poteka v 3 fazah:

1. Karboksilacija.
2. Obnovitev.
3. Regeneracija akceptorjev.

Med karboksilacijo se snov, imenovana ribuloza bisfosfat, združi z delci ogljikovega dioksida. Za to se uporablja poseben encim - karboksilaza. Nastane nestabilna šestoogljična spojina, ki se skoraj takoj razcepi na 2 molekuli FHA (fosfoglicerinske kisline).

Za obnovitev FHA se uporablja energija ATP in NADP * H2, ki nastaneta med svetlobno fazo. V zaporednih reakcijah nastane triogljikov sladkor s fosfatno skupino.

Med regeneracijo akceptorjev se del molekul FHA uporabi za redukcijo molekul ribuloznega bisfosfata, ki je akceptor CO2. Nadalje v zaporednih reakcijah nastane monosaharid, glukoza. Za vse te procese se uporablja energija ATP, ki nastane v svetlobni fazi, pa tudi NADP * H2.

Procesi pretvorbe 6 molekul ogljikovega dioksida v 1 molekulo glukoze zahtevajo razgradnjo 18 molekul ATP in 12 molekul NADP*H2. Te procese lahko opišemo z naslednjo enačbo:

6CO2 + 24H = C6H12O6 + 6H2O

Nato iz nastale glukoze več kompleksni ogljikovi hidrati- polisaharidi: škrob, celuloza.

Opomba! Med fotosintezo temne faze nastane glukoza - organska snov, potrebna za prehrano rastlin in proizvodnjo energije.

Naslednja tabela fotosinteze bo pomagala bolje razumeti osnovno bistvo tega procesa.

Primerjalna tabela faz fotosinteze

Čeprav je Calvinov cikel za nekatere najbolj značilen za temno fazo fotosinteze tropske rastline značilen je cikel Hatch-Slack (C4-pot), ki ima svoje značilnosti pretoka. Med karboksilacijo v ciklu Hatch-Sleck ne nastane fosfoglicerinska kislina, ampak druge, kot so: oksaloocetna, jabolčna, asparaginska. Tudi med temi reakcijami se ogljikov dioksid kopiči v rastlinskih celicah in se med izmenjavo plinov ne izloča, kot pri večini.

Kasneje je ta plin vključen v fotosintetske reakcije in tvorbo glukoze. Omeniti velja tudi, da C4 pot fotosinteze zahteva več energije kot Calvinov cikel. Glavne reakcije, produkti tvorbe v ciklu Hatch-Slack, se ne razlikujejo od Calvinovega cikla.

Zaradi reakcij cikla Hatch-Slack fotorespiracija pri rastlinah praktično ne poteka, saj so stomati povrhnjice v zaprtem stanju. To jim omogoča, da se prilagodijo posebnim habitatnim razmeram:

• močna vročina;
• suho podnebje;
• povečana slanost habitatov;
• pomanjkanje CO2.

Primerjava svetlih in temnih faz

Vrednost v naravi

Zahvaljujoč fotosintezi nastaja kisik - vitalna snov za procese dihanja in kopičenja energije v celicah, ki živim organizmom omogoča rast, razvoj, razmnoževanje in je neposredno vključena v delo vseh fizioloških sistemov človeka. telo, živali.

Pomembno! Iz kisika v ozračju nastane ozonska plast, ki ščiti vse organizme pred škodljivimi učinki nevarnega ultravijoličnega sevanja.

Uporaben video: priprava na izpit iz biologije - fotosinteza

Izhod

Zaradi sposobnosti sintetiziranja kisika in energije so rastline prvi člen v vseh prehranjevalnih verigah, saj so proizvajalci. Z uživanjem zelenih rastlin vsi heterotrofi (živali, ljudje) skupaj s hrano dobijo vitalne vire. Zahvaljujoč procesu, ki poteka v zelenih rastlinah in cianobakterijah, se ohranja konstantna plinska sestava ozračja in življenje na zemlji.

Vsak zeleni list je miniaturna tovarna hranila in kisik, ki je živalim in ljudem nujen za normalno življenje. Proces proizvodnje teh snovi iz vode in ogljikovega dioksida iz ozračja se imenuje fotosinteza. Fotosinteza je zapleten kemični proces, ki poteka s sodelovanjem svetlobe. Seveda vse zanima, kako poteka fotosinteza. Sam proces je sestavljen iz dveh stopenj: prva je absorpcija svetlobnih kvantov, druga pa uporaba njihove energije v različnih kemičnih reakcijah.

Kako poteka proces fotosinteze

Rastline absorbirajo svetlobo z zeleno snovjo, imenovano klorofil. Klorofil najdemo v kloroplastih, ki jih najdemo v steblih ali plodovih. Še posebej veliko jih je v listih, saj lahko zaradi svoje zelo ravne strukture list pritegne veliko svetlobe oziroma dobi veliko več energije za proces fotosinteze.

Po absorpciji je klorofil v vzbujenem stanju in prenaša energijo na druge molekule rastlinskega organizma, zlasti tiste, ki so neposredno vključene v fotosintezo. Druga faza procesa fotosinteze poteka brez obvezne udeležbe svetlobe in je sestavljena iz pridobivanja kemične vezi s sodelovanjem ogljikovega dioksida, pridobljenega iz zraka in vode. Na tej stopnji se sintetizirajo različne snovi, ki so zelo koristne za življenje, kot sta škrob in glukoza.

Te organske snovi rastline same uporabljajo za prehrano njenih različnih delov, pa tudi za vzdrževanje normalnega življenja. Poleg tega te snovi pridobivajo tudi živali, ki jedo rastline. Te snovi ljudje dobimo tudi z uživanjem živalskih in rastlinskih proizvodov.

pogoji za fotosintezo

Fotosinteza se lahko pojavi tako pod vplivom umetne svetlobe kot sončne svetlobe. Praviloma v naravi rastline intenzivno "delujejo" v spomladansko-poletnem obdobju, ko je veliko potrebne sončne svetlobe. Jeseni je manj svetlobe, dan se skrajša, listi najprej porumenijo, nato pa odpadejo. Toda takoj, ko se pojavi toplo spomladansko sonce, se ponovno pojavi zeleno listje in zelene "tovarne" bodo spet začele svoje delo, da bi zagotovile kisik, tako potreben za življenje, in številna druga hranila.

Kje poteka fotosinteza

V bistvu fotosinteza kot proces poteka, kot že omenjeno, v listih rastlin, ker so sposobni prevzeti več sončne svetlobe, ki je zelo potrebna za proces fotosinteze.

Posledično lahko rečemo, da je proces fotosinteze sestavni del življenja rastlin.

Proces fotosinteze je eden najpomembnejših bioloških procesov, ki se pojavljajo v naravi, saj se zaradi njega pod vplivom svetlobe tvorijo organske snovi iz ogljikovega dioksida in vode, ta pojav se imenuje fotosinteza. In kar je najpomembneje, v procesu fotosinteze pride do alokacije, ki je ključnega pomena za obstoj življenja na našem neverjetnem planetu.

Zgodovina odkritja fotosinteze

Zgodovina odkritja fenomena fotosinteze sega štiri stoletja v preteklost, ko je leta 1600 neki belgijski znanstvenik Jan Van Helmont postavil preprost poskus. Položil je vrbovo vejico (prej je zapisal začetna teža) v vreči, v kateri je bilo tudi 80 kg zemlje. In potem so rastlino pet let zalivali izključno z vodo. Kakšno je bilo presenečenje znanstvenika, ko se je po petih letih teža rastline povečala za 60 kg, kljub dejstvu, da se je masa zemlje zmanjšala le za 50 gramov, od kod je prišlo do tako impresivnega povečanja teže, je ostala skrivnost za znanstvenik.

Naslednji pomemben in zanimiv poskus, ki je postal prag za odkritje fotosinteze, je leta 1771 postavil angleški znanstvenik Joseph Priestley (zanimivo je, da je bil gospod Priestley po naravi svojega poklica duhovnik anglikanske cerkve , vendar se je v zgodovino zapisal kot izjemen znanstvenik). Kaj je storil g. Priestley? Miško je dal pod kapo in pet dni kasneje je umrla. Nato je pod pokrovček spet postavil še eno miško, a tokrat je bila skupaj z miško pod klobukom še vejica mete in kot rezultat je miška ostala živa. Dobljeni rezultat je znanstvenika pripeljal do ideje, da obstaja proces, ki je nasproten dihanju. drugega pomemben zaključek Ta poskus je bil odkritje kisika kot ključnega pomena za vsa živa bitja (prva miš je umrla zaradi njegove odsotnosti, druga je preživela zahvaljujoč vejici mete, ki je ravnokar ustvarila kisik v procesu fotosinteze).

Tako je bilo ugotovljeno, da so zeleni deli rastlin sposobni sproščati kisik. Nato je že leta 1782 švicarski znanstvenik Jean Senebier dokazal, da se ogljikov dioksid pod vplivom svetlobe razgradi v zelene rastline - pravzaprav je bila odkrita druga plat fotosinteze. Nato je po nadaljnjih 5 letih francoski znanstvenik Jacques Busengo odkril, da rastline absorbirajo vodo tudi med sintezo organskih snovi.

In zadnji akord v seriji znanstvena odkritja S pojavom fotosinteze je bilo povezano odkritje nemškega botanika Juliusa Sachsa, ki je leta 1864 uspel dokazati, da se količina porabljenega ogljikovega dioksida in sproščenega kisika pojavljata v razmerju 1:1.

Pomen fotosinteze v človeškem življenju

Če si predstavljate figurativno, se lahko list katere koli rastline primerja z majhnim laboratorijem, katerega okna gledajo na sončno stran. Prav v tem laboratoriju poteka nastajanje organskih snovi in ​​kisika, ki je osnova za obstoj organskega življenja na Zemlji. Brez kisika in fotosinteze življenje na Zemlji preprosto ne bi obstajalo.

Toda če je fotosinteza tako pomembna za življenje in sproščanje kisika, kako torej ljudje (in ne samo ljudje) živijo na primer v puščavi, kjer je najmanj zelenih rastlin, ali na primer v industrijskem mestu kjer so drevesa redka. Dejstvo je, da kopenske rastline predstavljajo le 20% kisika, ki se sprošča v ozračje, medtem ko preostalih 80% sproščajo morske in oceanske alge, ni brez razloga, da se oceani včasih imenujejo "pljuča našega planeta". .

Formula fotosinteze

Splošno formulo za fotosintezo lahko zapišemo na naslednji način:

Voda + ogljikov dioksid + svetloba > ogljikovi hidrati + kisik

In to je formula za kemično reakcijo fotosinteze

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

Pomen fotosinteze za rastline

In zdaj poskusimo odgovoriti na vprašanje, zakaj rastline potrebujejo fotosintezo. Pravzaprav zagotavljanje kisika v ozračje našega planeta še zdaleč ni edini razlog za fotosintezo; ta biološki proces je ključnega pomena ne le za ljudi in živali, ampak tudi za rastline same, saj organske snovi, ki nastanejo med fotosintezo, tvorijo osnova rastlinskega življenja.

Kako poteka fotosinteza

Glavni motor fotosinteze je klorofil – poseben pigment, ki ga vsebujejo rastlinske celice, ki je med drugim odgovoren za zeleno barvo listov dreves in drugih rastlin. Klorofil je kompleksen organska spojina, ki ima tudi pomembna lastnina- sposobnost absorbiranja sončne svetlobe. Ko ga absorbira, je klorofil tisti, ki aktivira tisti mali biokemični laboratorij, ki ga vsebuje vsak majhen list, vsaka trava in vsaka morska alga. Nato poteka fotosinteza (glej zgornjo formulo), med katero poteka pretvorba vode in ogljikovega dioksida v ogljikove hidrate, potrebne za rastline, in kisik, ki je potreben za vsa živa bitja. Mehanizmi fotosinteze so briljantna stvaritev narave.

Faze fotosinteze

Tudi proces fotosinteze je sestavljen iz dveh stopenj: svetlobe in teme. In spodaj bomo podrobno pisali o vsakem od njih.

Svetlobna faza fotosinteze

Ta faza se izvaja na tilakoidih. Kaj so ti tialakoidi? Tilakoidi so strukture, ki jih najdemo znotraj kloroplastov in so omejene z membrano.

Vrstni red procesov svetlobne faze fotosinteze je naslednji:

• Svetloba zadene molekulo klorofila, jo absorbira zeleni pigment, kar vodi v vzbujeno stanje. Elektron, ki vstopi v to molekulo, gre v več visoka stopnja in sodeluje v procesu sinteze.
• Pride do cepitve vode, med katero se protoni pod delovanjem elektronov pretvorijo v atome vodika, ki se nato porabijo za sintezo ogljikovih hidratov.
• Na zadnji stopnji svetlobne faze fotosinteze se sintetizira ATP (adenozin trifosfat). ATP je organska snov, ki igra vlogo nekakšnega akumulatorja energije v bioloških procesih.

Temna faza fotosinteze

Ta faza fotosinteze poteka v stromi kloroplastov. Pri tem se sprošča kisik, pa tudi sinteza glukoze. Glede na ime bi lahko pomislili, da se temna faza fotosinteze pojavlja izključno ponoči. Pravzaprav ni tako, sinteza glukoze poteka 24 ur na dan, le v tej fazi se svetlobna energija ne porablja več in je preprosto ni potrebna.

Fotosinteza, video

In končno, zanimiv izobraževalni video o fotosintezi.

Rastline pridobivajo vodo in minerale iz svojih korenin. Listi zagotavljajo organsko prehrano rastlin. Za razliko od korenin niso v tleh, ampak v zraku, zato ne izvajajo talne, ampak zračne prehrane.

Iz zgodovine preučevanja zračne prehrane rastlin

Znanje o prehrani rastlin se je postopoma kopičilo.

Pred približno 350 leti je nizozemski znanstvenik Jan Helmont prvič postavil poskus preučevanja prehrane rastlin. IN glinen vrč z zemljo je vzgojil vrba, ki je dodal le vodo. Znanstvenik je pazljivo stehtal odpadlo listje. Pet let pozneje se je masa vrbe skupaj z odpadlim listjem povečala za 74,5 kg, masa zemlje pa se je zmanjšala le za 57 g. Helmont je na podlagi tega prišel do zaključka, da vse snovi v rastlini ne nastajajo iz zemlje. , ampak iz vode. Mnenje, da se rastlina povečuje le zaradi vode, se je ohranilo do konca 18. stoletja.

Leta 1771 je angleški kemik Joseph Priestley preučeval ogljikov dioksid ali "pokvarjen zrak", kot ga je imenoval, in naredil izjemno odkritje. Če prižgete svečo in jo pokrijete s steklenim pokrovčkom, potem, ko malo zagori, ugasne.

Miška pod takšno kapo se začne dušiti. Če pa pod klobuk skupaj z miško položimo vejo mete, se miška ne zaduši in še naprej živi. To pomeni, da rastline "popravljajo" zrak, ki ga pokvari dih živali, torej ogljikov dioksid spremenijo v kisik.

Leta 1862 je nemški botanik Julius Sachs s poskusi dokazal, da zelene rastline ne sproščajo le kisika, ampak ustvarjajo tudi organske snovi, ki služijo kot hrana za vse druge organizme.

Fotosinteza

Glavna razlika med zelenimi rastlinami in drugimi živimi organizmi je prisotnost v njihovih celicah kloroplastov, ki vsebujejo klorofil. Klorofil ima sposobnost zajemanja sončnih žarkov, katerih energija je potrebna za ustvarjanje organskih snovi. Proces nastajanja organske snovi iz ogljikovega dioksida in vode s pomočjo sončne energije imenujemo fotosinteza (grško: pholos svetloba). V procesu fotosinteze ne nastajajo le organske snovi - sladkorji, ampak se sprošča tudi kisik.

Shematično je proces fotosinteze mogoče prikazati na naslednji način:

Korenine absorbirajo vodo in se po prevodnem sistemu korenin in stebla premikajo do listov. Ogljikov dioksid - komponento zrak. V liste vstopi skozi odprte stomate. Struktura lista prispeva k absorpciji ogljikovega dioksida: ravna površina listnih plošč, ki poveča površino ​​stika z zrakom, in prisotnost veliko število stomati v koži.

Sladkorji, ki nastanejo kot posledica fotosinteze, se pretvorijo v škrob. Škrob je organska snov, ki se ne raztopi v vodi. Koga je enostavno odkriti z raztopino joda.

Dokaz tvorbe škroba v listih, izpostavljenih svetlobi

Dokažimo, da v zelenih listih rastlin nastaja škrob iz ogljikovega dioksida in vode. Če želite to narediti, razmislite o poskusu, ki ga je nekoč uprizoril Julius Sachs.

Sobno rastlino (geranij ali jeglič) hranimo dva dni v temi, da se ves škrob porabi za vitalne procese. Nato več listov na obeh straneh pokrijemo s črnim papirjem, tako da je pokrit le del njih. Podnevi je rastlina izpostavljena svetlobi, ponoči pa jo dodatno osvetlimo z namizno svetilko.

Po enem dnevu se preučeni listi odrežejo. Da ugotovimo, v katerem delu listnega škroba je nastal škrob, liste po volji prekuhamo (da škrobna zrna nabreknejo), nato pa jih hranimo v vročem alkoholu (klorofil se raztopi in list obarva). Nato liste speremo z vodo in obdelamo s šibko raztopino joda. Tc deli listov, ki so bili na svetlobi, dobijo modro barvo zaradi delovanja joda. To pomeni, da je škrob nastal v celicah osvetljenega dela lista. Zato fotosinteza poteka le ob prisotnosti svetlobe.

Dokazi o potrebi po ogljikovem dioksidu za fotosintezo

Da bi dokazali, da je ogljikov dioksid potreben za tvorbo škroba v listih, sobna rastlina tudi prej hranili v temi. Nato enega od listov damo v bučko z majhno količino apnene vode. Bučka je zaprta z vatirano palčko. Rastlina je izpostavljena. Apnena voda absorbira ogljikov dioksid, zato ga ne bo v bučki. List odrežemo in ga, tako kot v prejšnjem poskusu, pregledamo na prisotnost škroba. Hrani se v vroča voda in alkohol, obdelan z raztopino joda. Vendar bo v tem primeru rezultat poskusa drugačen: list ni pobarvan modra barva, Ker ne vsebuje škroba. Zato je za tvorbo škroba poleg svetlobe in vode potreben ogljikov dioksid.

Tako smo odgovorili na vprašanje, kakšno hrano rastlina prejme iz zraka. Izkušnje so pokazale, da gre za ogljikov dioksid. Potreben je za tvorbo organskih snovi.

Organizmi, ki samostojno ustvarjajo organske snovi za izgradnjo svojega telesa, imenujemo avtotrofi (grško autos - sam, trofe - hrana).

Dokazi za nastanek kisika med fotosintezo

Dokazati, da med fotosintezo rastline med zunanje okolje oddajajo kisik, razmislite o poskusu z vodna rastlina elodea. Poganjke Elodea spustimo v posodo z vodo in pokrijemo z lijakom od zgoraj. Na konec lijaka postavite epruveto, napolnjeno z vodo. Rastlina je dva do tri dni izpostavljena svetlobi. Elodea izžareva plinske mehurčke, ko je izpostavljena svetlobi. Nabirajo se na vrhu cevi in ​​izpodrivajo vodo. Da bi ugotovili, za kakšen plin gre, epruveto previdno odstranimo in vanjo vnesemo tleči drobec. Svetilka se močno prižge. To pomeni, da se je v bučki nabral kisik, ki podpira zgorevanje.

Vesoljska vloga rastlin

Rastline, ki vsebujejo klorofil, lahko absorbirajo sončno energijo. Zato je K.A. Timiryazev je njihovo vlogo na Zemlji imenoval kozmična. Del sončne energije, shranjene v organskih snoveh, se lahko shranjuje dlje časa. Premog, šoto, olje tvorijo snovi, ki so jih v starih geoloških časih ustvarile zelene rastline in so absorbirale energijo Sonca. S sežiganjem naravnih gorljivih materialov človek sprosti energijo, ki so jo pred milijoni let shranile zelene rastline.

fotosinteza (testi)

1. Organizmi, ki tvorijo organske snovi samo iz organskih:

1.heterotrofi

2. avtotrofi

3.kemotrofi

4. miksotrofi

2. V svetlobni fazi fotosinteze se zgodi naslednje:

1.tvorba ATP

2.tvorba glukoze

3.sprostitev ogljikovega dioksida

4.tvorba ogljikovih hidratov

3. Med fotosintezo nastane kisik, ki se pri tem sprosti:

1. Biosinteza beljakovin

2.fotoliza

3.vzbujanje molekule klorofila

4. Sestavljen ogljikov dioksid in voda

4. Kot rezultat fotosinteze se svetlobna energija pretvori v:

1. toplotna energija

2.Kemična energija anorganskih spojin

3. električna energija termalna energija

4.kemijska energija organskih spojin

5. Dihanje anaerobov v živih organizmih poteka v procesu:

1.oksidacija kisika

2.fotosinteza

3.fermentacija

4.Kemosinteza

6. Končni produkti oksidacije ogljikovih hidratov v celici so:

1.ADP in voda

2.amoniak in ogljikov dioksid

3.voda in ogljikov dioksid

4.amoniak, ogljikov dioksid in voda

7. Vklopljeno pripravljalna faza hidroliza se pojavi, ko se ogljikovi hidrati razgradijo:

1. celuloze v glukozo

2. beljakovine do aminokislin

3.DNA do nukleotidov

4.maščobe do glicerola in karboksilnih kislin

8. Encimi zagotavljajo oksidacijo kisika:

1. Prebavni trakt in lizosomi

2. citoplazma

3.mitohondrije

4.plastid

9. Med glikolizo se 3 mol glukoze shrani v obliki ATP:

10. Dva mola glukoze sta bila podvržena popolni oksidaciji v živalski celici, medtem ko se je sprostil ogljikov dioksid:

11. V procesu kemosinteze organizmi pretvarjajo energijo oksidacije:

1.žveplove spojine

2.organske spojine

3.škrob

12. En gen ustreza informaciji o molekuli:

1.aminokisline

2.škrob

4.nukleotid

13. Genetska koda je sestavljena iz treh nukleotidov, kar pomeni:

1. specifičen

2. odveč

3.univerzalna

4.trojček

14. V genetski kodi ena aminokislina ustreza 2-6 tripletom, kar se kaže:

1.kontinuiteta

2. odvečnost

3. vsestranskost

4.specifičnost

15. Če je nukleotidna sestava DNK ATT-CHC-TAT, potem je nukleotidna sestava i-RNA:
1.TAA-CHTs-UTA

2.UAA-GCG-AUA

3.UAA-CHC-AUA

4.UAA-CHC-ATA

16. Sinteza beljakovin ne poteka na lastnih ribosomih v:

1.virus tobačnega mozaika

2. Drosophila

3.ant

4. Vibrio cholerae

17. Antibiotik:

1. je zaščitna krvna beljakovina

2.sintetizira novo beljakovino v telesu

3.je oslabljen patogen

4.zavira sintezo beljakovin patogena

18. Odsek molekule DNK, na katerem pride do replikacije, ima 30.000 nukleotidov (obe verigi). Za replikacijo boste potrebovali:

19. Koliko različnih aminokislin lahko prenese ena t-RNA:

1.vedno eno

2.vedno dva

3.vedno tri

4. Nekateri lahko nosijo enega, drugi pa več.

20. Področje DNK, iz katerega poteka transkripcija, vsebuje 153 nukleotidov, polipeptid je v tej regiji kodiran iz:

1.153 aminokislin

2,51 aminokisline

3,49 aminokislin

4.459 aminokislin

21. Med fotosintezo nastane kisik kot posledica

1. fotosintezna voda

2.​ razgradnja ogljikovega plina

3. redukcija ogljikovega dioksida v glukozo

4. Sinteza ATP

Med procesom fotosinteze,

1. sinteza ogljikovih hidratov in sproščanje kisika

2. Izhlapevanje vode in absorpcija kisika

3. izmenjava plinov in sinteza lipidov

4. sproščanje ogljikovega dioksida in sinteza beljakovin

23. V svetlobni fazi fotosinteze se energija sončne svetlobe uporablja za sintezo molekul

1. lipidi

2. beljakovine

3. nukleinska kislina

24. Pod vplivom energije sončne svetlobe se elektron dvigne na višje raven energije v molekuli

1. veverica

2. glukoza

3. klorofil

4. biosinteza beljakovin

25. Rastlinska celica, tako kot živalska, pri tem prejema energijo. .

1. Oksidacija organskih snovi

2. biosinteza beljakovin

3. sinteza lipidov

4. Sinteza nukleinskih kislin

Fotosinteza poteka v kloroplastih rastlinskih celic. Kloroplasti vsebujejo pigment klorofil, ki je vključen v proces fotosinteze in daje rastlinam zelena barva. Iz tega sledi, da fotosinteza poteka le v zelenih delih rastlin.

Fotosinteza je proces tvorbe organske snovi iz anorganske snovi. Zlasti glukoza je organska snov, voda in ogljikov dioksid pa sta anorganska.

Sončna svetloba je bistvena tudi za fotosintezo. Svetlobna energija je shranjena v kemične vezi organska snov. V tem je Glavna točka fotosinteza: za vezavo energije, ki bo kasneje uporabljena za podporo življenja rastline ali živali, ki jedo to rastlino. Organska snov je le oblika, način za shranjevanje sončne energije.

Ko fotosinteza poteka v celicah, potekajo različne reakcije v kloroplastih in na njihovih membranah.

Ne potrebujejo vsi svetlobe. Zato obstajata dve fazi fotosinteze: svetla in temna. Temna faza ne potrebuje svetlobe in se lahko pojavi ponoči.

Ogljikov dioksid vstopa v celice iz zraka skozi površino rastline. Voda prihaja od korenin vzdolž stebla.

Kot rezultat procesa fotosinteze se ne tvori le organska snov, ampak tudi kisik. Kisik se sprošča v zrak skozi površino rastline.

Glukoza, ki nastane kot posledica fotosinteze, se prenese v druge celice, se spremeni v škrob (shrani) in se uporablja za življenjske procese.

Glavni organ, v katerem poteka fotosinteza pri večini rastlin, je list. V listih je veliko fotosintetskih celic, ki sestavljajo fotosintetično tkivo.

Ker je bistvenega pomena za fotosintezo sončna svetloba, imajo listi običajno veliko površino. Z drugimi besedami, ravne in tanke so. Da bi svetloba dosegla vse liste, so pri rastlinah razporejeni tako, da skoraj ne zakrivajo drug drugega.

Torej, da bi potekal proces fotosinteze, ogljikov dioksid, voda in svetloba. Produkti fotosinteze so organske snovi (glukoza) in kisik. Fotosinteza poteka v kloroplastih, ki jih največ najdemo v listih.

V rastlinah (predvsem v listih) fotosinteza poteka na svetlobi. To je proces, pri katerem iz ogljikovega dioksida in vode nastane organska snov glukoza (vrsta sladkorja). Nadalje se glukoza v celicah pretvori v bolj zapleteno snov, škrob. Tako glukoza kot škrob sta ogljikova hidrata.

V procesu fotosinteze ne nastajajo le organske snovi, ampak se kot stranski produkt sprošča tudi kisik.

Ogljikov dioksid in voda sta anorganske snovi, glukoza in škrob pa sta organska.

Zato pogosto rečemo, da je fotosinteza proces tvorbe organskih snovi iz anorganskih na svetlobi. Samo rastline, nekateri enocelični evkarionti in nekatere bakterije so sposobne fotosinteze. V celicah živali in gliv takšnega procesa ni, zato so prisiljene absorbirati iz okolje organske snovi. V zvezi s tem se rastline imenujejo avtotrofi, živali in glive pa heterotrofi.

Proces fotosinteze v rastlinah poteka v kloroplastih, ki vsebujejo zeleni pigment klorofil.

Torej, za fotosintezo potrebujete:

klorofil,

ogljikov dioksid.

Proces fotosinteze proizvaja:

organska snov,

kisik.

Rastline so prilagojene za zajemanje svetlobe. veliko zelnate rastline listi so zbrani v tako imenovano bazalno rozeto, ko se listi med seboj ne senčijo. Za drevesa je značilen listni mozaik, pri katerem listi rastejo tako, da se med seboj čim manj zakrivajo. Pri rastlinah se lahko listne plošče zaradi upogibanja listnih pecljev obrnejo proti svetlobi. Kljub vsemu obstajajo rastline, ki ljubijo senco, ki lahko raste le v senci.

Vodaza fotosintezopridev listeiz koreninvzdolž stebla. Zato je pomembno, da rastlina prejme dovolj vlage. S pomanjkanjem vode in nekaj minerali proces fotosinteze je zaviran.

Ogljikov dioksidvzeti za fotosintezoneposrednoiz čistega zrakalisti. Nasprotno, kisik, ki ga proizvaja rastlina med fotosintezo, se sprosti v zrak. Izmenjava plinov olajšajo medcelični prostori (vrzeli med celicami).

Organske snovi, ki nastanejo v procesu fotosinteze, se delno izrabijo v samih listih, večinoma pa se pretakajo v vse druge organe in se spremenijo v druge organske snovi, se uporabljajo pri energetski presnovi in ​​se pretvorijo v rezervna hranila.

Fotosinteza

Fotosinteza- proces sinteze organskih snovi zaradi energije svetlobe. Organizmi, ki so sposobni sintetizirati organske snovi iz anorganskih spojin, imenujemo avtotrofni. Fotosinteza je značilna samo za celice avtotrofnih organizmov. Heterotrofni organizmi niso sposobni sintetizirati organskih snovi iz anorganskih spojin.
Celice zelenih rastlin in nekaterih bakterij imajo posebne strukture in komplekse kemične snovi ki jim omogočajo, da zajamejo energijo sončne svetlobe.

Vloga kloroplastov pri fotosintezi

V rastlinskih celicah so mikroskopske tvorbe - kloroplasti. To so organele, v katerih se energija in svetloba absorbirata in pretvorita v energijo ATP in drugih molekul – nosilcev energije. Zrna kloroplastov vsebujejo klorofil, kompleksno organsko snov. Klorofil zajema energijo svetlobe za uporabo pri biosintezi glukoze in drugih organskih snovi. Encimi, potrebni za sintezo glukoze, se nahajajo tudi v kloroplastih.

Svetlobna faza fotosinteze

Kvant rdeče svetlobe, ki jo absorbira klorofil, spravi elektron v vzbujeno stanje. Elektron, ki ga vzbudi svetloba, pridobi veliko zalogo energije, zaradi česar se premakne na višjo energijsko raven. Elektron, ki ga vzbudi svetloba, lahko primerjamo s kamnom, dvignjenim na višino, ki pridobi tudi potencialno energijo. Izgubi jo s padcem z višine. Vzbujeni elektron se kot v korakih premika vzdolž verige kompleksnih organskih spojin, vgrajenih v kloroplast. Ko se premika iz ene stopnje v drugo, elektron izgubi energijo, ki se uporablja za sintezo ATP. Elektron, ki je zapravil energijo, se vrne v klorofil. Nov del svetlobne energije ponovno vzbudi klorofilni elektron. Spet gre po isti poti in porabi energijo za tvorbo molekul ATP.
Pri cepljenju vodnih molekul nastanejo vodikovi ioni in elektroni, potrebni za redukcijo molekul energijskih nosilcev. Razgradnjo molekul vode v kloroplastih izvaja posebna beljakovina pod vplivom svetlobe. Ta postopek se imenuje fotoliza vode.
Tako rastlinska celica neposredno uporablja energijo sončne svetlobe za:
1. vzbujanje elektronov klorofila, katerih energija se nadalje porabi za tvorbo ATP in drugih molekul energijskih nosilcev;
2. fotoliza vode, dovajanje vodikovih ionov in elektronov v svetlobno fazo fotosinteze.
V tem primeru se kisik sprosti kot stranski produkt fotoliznih reakcij.

Faza, v kateri zaradi energije svetlobe nastajajo energetsko bogate spojine - ATP in molekule nosilcev energije, poklical svetlobna faza fotosinteze.

Temna faza fotosinteze

Kloroplasti vsebujejo petogljikove sladkorje, od katerih je eden ribuloza difosfat, je lovilec ogljikovega dioksida. Poseben encim veže petogljikov sladkor z ogljikovim dioksidom v zraku. V tem primeru nastanejo spojine, ki se zaradi energije ATP in drugih molekul energijskih nosilcev reducirajo na molekulo glukoze s šestimi ogljiki.

Tako se svetlobna energija, ki se med svetlobno fazo pretvori v energijo ATP in drugih molekul energijskih nosilcev, uporablja za sintezo glukoze.

Ti procesi lahko potekajo v temi.
Iz rastlinskih celic je bilo mogoče izolirati kloroplaste, ki so v epruveti pod vplivom svetlobe izvajale fotosintezo – tvorile so nove molekule glukoze, hkrati pa so absorbirale ogljikov dioksid. Če je bila osvetlitev kloroplastov ustavljena, je bila ustavljena tudi sinteza glukoze. Če pa bi kloroplastom dodali ATP in molekule zmanjšanega nosilca energije, bi se sinteza glukoze nadaljevala in bi lahko potekala v temi. To pomeni, da je svetloba v resnici potrebna le za sintezo ATP in polnjenje molekul energijskih nosilcev. Absorpcija ogljikovega dioksida in tvorba glukoze v rastlinah poklical temna faza fotosinteze ker lahko hodi v temi.
Intenzivna razsvetljava, povečan ogljikov dioksid v zraku vodi do povečanja aktivnosti fotosinteze.

Drugi biološki zapiski

Več zanimivih člankov:

Zgodovina odkritja neverjetnega in tako zelo pomembnega pojava, kot je fotosinteza, je zakoreninjena globoko v preteklosti. Pred več kot štirimi stoletji, leta 1600, je belgijski znanstvenik Jan Van - Helmont postavil preprost poskus. Vrbovo vejo je dal v vrečo, v kateri je bilo 80 kg zemlje. Znanstvenik je zabeležil začetno težo vrbe, nato pa je pet let rastlino zalival izključno z deževnico. Kakšno presenečenje je bil Jan Van - Helmont, ko je ponovno stehtal vrba. Teža rastline se je povečala za 65 kg, masa zemlje pa se je zmanjšala le za 50 gramov! Od kod je rastlina dobila 64 kg 950 g hranil, za znanstvenika je ostala skrivnost!

Naslednji pomemben poskus na poti do odkritja fotosinteze je pripadal angleškemu kemiku Josephu Priestleyju. Znanstvenik je pod pokrovček dal miško in po petih urah je glodalec umrl. Ko je Priestley z miško položil vejico mete in tudi glodalca pokril s kapo, je miš ostala živa. Ta poskus je znanstvenika pripeljal do ideje, da obstaja proces, ki je nasproten dihanju. Jan Ingenhaus je leta 1779 ugotovil dejstvo, da so samo zeleni deli rastlin sposobni sproščati kisik. Tri leta pozneje je švicarski znanstvenik Jean Senebier dokazal, da se ogljikov dioksid pod vplivom sončne svetlobe razgradi v zelenih organelah rastlin. Le pet let pozneje je dirigiral francoski znanstvenik Jacques Boussingault laboratorijske raziskave, odkrili dejstvo, da do absorpcije vode rastlin prihaja tudi pri sintezi organskih snovi. Prelomno odkritje leta 1864 je naredil nemški botanik Julius Sachs. Dokazal je, da je količina porabljenega ogljikovega dioksida in sproščenega kisika v razmerju 1: 1.

Fotosinteza je eden najpomembnejših bioloških procesov

govoriti znanstveni jezik, fotosinteza (iz druge grške φῶς - svetloba in σύνθεσις - povezava, vezava) je proces, pri katerem iz ogljikovega dioksida in vode na svetlobi nastajajo organske snovi. Glavna vloga v tem procesu pripada fotosintetičnim segmentom.

Slikovito rečeno, list rastline lahko primerjamo z laboratorijem, katerega okna gledajo na sončno stran. V njem pride do tvorbe organskih snovi. Ta proces je osnova za obstoj vsega življenja na Zemlji.

Mnogi se bodo razumno vprašali: kaj dihajo ljudje, ki živijo v mestu, kjer niso samo drevesa in podnevi z ognjem ne najdete trave. Odgovor je zelo preprost. Dejstvo je, da kopenske rastline predstavljajo le 20 % kisika, ki ga sprostijo rastline. Alge imajo pomembno vlogo pri proizvodnji kisika v ozračje. Predstavljajo 80 % proizvedenega kisika. V jeziku številk tako rastline kot alge vsako leto v ozračje sprostijo 145 milijard ton (!) kisika! Ni čudno, da se svetovni oceani imenujejo "pljuča planeta".

Splošna formula fotosinteza izgleda takole:

Voda + ogljikov dioksid + svetloba → ogljikovi hidrati + kisik

Zakaj rastline potrebujejo fotosintezo?

Kot smo videli, je fotosinteza nujen pogojčloveški obstoj na zemlji. Vendar to ni edini razlog, zakaj fotosintetični organizmi aktivno proizvajajo kisik v ozračje. Dejstvo je, da tako alge kot rastline letno tvorijo več kot 100 milijard organskih snovi (!), ki so osnova njihovega življenja. Če se spomnimo poskusa Jana Van Helmonta, razumemo, da je fotosinteza osnova prehrane rastlin. Znanstveno je dokazano, da 95% pridelka določajo organske snovi, ki jih rastlina pridobi v procesu fotosinteze, 5% pa tiste mineralna gnojila ki jih vrtnar vnese v tla.

Sodobni poletni prebivalci se osredotočajo na prehrano tal rastlin in pozabljajo na njeno zračno prehrano. Ni znano, kakšno letino bi lahko dobili vrtnarji, če bi bili pozorni na proces fotosinteze.

Vendar pa niti rastline niti alge ne bi mogle tako aktivno proizvajati kisika in ogljikovih hidratov, če ne bi imele neverjetnega zelenega pigmenta – klorofila.

Skrivnost zelenega pigmenta

Glavna razlika med rastlinskimi celicami in celicami drugih živih organizmov je prisotnost klorofila. Mimogrede, prav on je krivec, da so listi rastlin obarvani ravno v zeleno. Ta kompleksna organska spojina ima eno neverjetno lastnost: lahko absorbira sončno svetlobo! Zahvaljujoč klorofilu postane možen proces fotosinteze.

Dve stopnji fotosinteze

govoriti preprost jezik Fotosinteza je proces, pri katerem voda in ogljikov dioksid, ki ju rastlina absorbira ob prisotnosti svetlobe s pomočjo klorofila, tvorita sladkor in kisik. Tako se anorganske snovi čudežno spremenijo v organske. Nastali sladkor je vir energije rastlin.

Fotosinteza ima dve stopnji: svetlo in temno.

Svetlobna faza fotosinteze

Pojavlja se na tilakoidnih membranah.

Tilakoidi so strukture, omejene z membrano. Nahajajo se v stromi kloroplasta.

Vrstni red dogodkov svetlobne faze fotosinteze:

1. Svetloba zadene molekulo klorofila, ki jo nato absorbira zeleni pigment in jo spravi v vzbujeno stanje. Elektron, vključen v molekulo, gre na višjo raven, sodeluje v procesu sinteze.
2. Pride do cepitve vode, med katero se protoni pod vplivom elektronov spremenijo v atome vodika. Nato se porabijo za sintezo ogljikovih hidratov.
3. Na zadnji stopnji svetlobne faze se sintetizira ATP (adenozin trifosfat). To je organska snov, ki igra vlogo univerzalnega akumulatorja energije v bioloških sistemih.

Temna faza fotosinteze

Mesto temne faze je stroma kloroplastov. V temni fazi se sprošča kisik in sintetizira glukoza. Mnogi bodo mislili, da je ta faza dobila tako ime, ker se procesi, ki potekajo v tej fazi, izvajajo izključno ponoči. Pravzaprav to ni povsem res. Sinteza glukoze poteka 24 ur na dan. Bistvo je, da je tej fazi svetlobna energija se ne porablja več, kar pomeni, da je preprosto ni potrebna.

Pomen fotosinteze za rastline

Ugotovili smo že, da rastline potrebujejo fotosintezo nič manj kot mi. O obsegu fotosinteze je zelo enostavno govoriti v jeziku številk. Znanstveniki so izračunali, da samo kopenske rastline shranijo toliko sončne energije, kot bi jo 100 megamesti lahko porabilo v 100 letih!

Dihanje rastlin je proces, ki je nasproten fotosintezi. Pomen dihanja rastlin je sprostiti energijo v procesu fotosinteze in jo usmeriti v potrebe rastlin. Preprosto povedano, žetev je razlika med fotosintezo in dihanjem. Več fotosinteze in manjše je dihanje, večja je letina in obratno!

Fotosinteza je neverjeten proces, ki naredi možno življenje na tleh!