Световая фаза фотосинтеза
☰
Световая фаза фотосинтеза зависит от поступления в клетку светового излучения (фотонов). В природе фотосинтез стимулируется солнечным светом.
Содержащиеся в хлоропластах растительных клеток хлорофиллы и другие пигменты улавливают излучение определенных длин волн. Энергия фотонов переводит электроны пигментов на более высокий энергетический уровень. Вместо того, чтобы снова вернуться на прежний энергетический уровень с обратным излучение энергии, электроны захватываются акцепторами и переносятся по электрон-транспортной цепи, встроенной в мембрану тилакоидов хлоропластов.
По пути следования электронов их энергия частично теряется, а частично тратится на синтез АТФ и восстановление НАДФ. Таким образом солнечная энергия переводится в энергию химических связей, используемую потом в темновой фазе на синтез органических веществ. В этом смысле световую фазу фотосинтеза можно назвать подготовительной.
Электрон-транспортную цепь составляют пигменты, ферменты и коферменты. Одни локализованы в мембране почти неподвижно, другие перемещаются, выполняя роль переносчиков электронов и протонов.
Однако световые реакции фотосинтеза происходят не только на мембране тилакоидов. Также фотоны света запускают фотолиз воды. В результате фотолиза вода распадается на протоны водорода (H+), электроны (e—) и атомы кислорода (O). Последние, попарно объединяясь, выделяются из клетки в виде молекулярного кислорода (O2).
Причина необходимости фотолиза становится ясна при более подробном рассмотрении реакций световой фазы, протекающих на тилакоидной мембране.
Здесь функционируют две фотосистемы. Это так называемые фотосистема I и фотосистема II. Каждая из них улавливает световую энергию, и от каждой отрываются возбужденные электроны, которые принимаются своими акцепторами. В фотосистемах образуются электронные дырки, т.
е. недостаток электронов. Хлорофиллы реакционных центров фотосистем становятся положительно заряженными. Чтобы система снова могла работать, необходимо эти дырки устранять за счет притока электронов из вне.
В растениях световая фаза фотосинтеза организована таким образом, что фотосистема I заполняет дырки электронами, транспортирующимися от фотосистемы II. А та получает электроны, которые образуются при фотолизе воды.
Электроны, вышедшие из первой фотосистемы, пройдя по электрон-транспортной цепи, достигают НАДФ. Этот кофермент восстанавливается и заряжается отрицательно. После этого притягивает протоны водорода, превращаясь в НАДФ·H2. Таким образом, фотолиз воды необходим для получения протонов и электронов.
По пути следования электронов от второй фотосистемы к первой происходит синтез АТФ за счет накопленного электро-химического градиента
Рассмотрим подробнее упрощенную схему световой фазы фотосинтеза:
Помимо энергии света для фотолиза воды нужен еще фермент, который отмечен на схеме как «водоокисляющий комплекс».
Он встроен в фотосистему. Образовавшиеся протоны остаются в люмене, а электроны уходят в фотосистему II (PSII). Поток электронов показан синей пунктирной стрелкой.
Надписи P680 и P700 в фотосистемах обозначают длины волн света, которые преимущественно поглощаются реакционными центрами PS. Сами фотосистемы имеют сложное строение. Кроме испускающего электроны
Из PSII электроны передаются на кофермент пластохинон. Заряжаясь отрицательно, он присоединяет протоны из стромы. Поток протонов показан красной пунктирной стрелкой. Пластохинон транспортирует электроны и протоны до ферментативного комплекса цитохром-b6f. Последний окисляет пластохинон.
Цитохром-b6f перекачивает протоны в люмен, а электроны передает следующему коферменту-переносчику – пластоцианину.
В это время в люмене за счет протонов, перенесенных из стромы и образовавшихся в результате фотолиза воды, накапливается достаточный положительный заряд, чтобы «сработал» фермент 
Через его каналы протоны устремляются на внешнюю сторону тилакоидной мембраны. Эта энергия используется АТФ-синтазой для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.
Пластоцианин транспортирует электроны в PSI, восстанавливая ее. Отсюда в результате действия света электроны передаются на ферредоксин. Под действием фермента ферредоксин-НАДФ-редуктазы он восстанавливает НАДФ. При этом также используются протоны, находящиеся в строме хлоропласта. Сюда они поступили в том числе и через каналы АТФ-синтазы.
Рассмотренные реакции световой фазы представляют собой нециклический транспорт электронов. Однако данный этап фотосинтеза может протекать и по циклическому пути. В этом случае ферродоксин восстанавливает не НАДФ, а пластохинон. Таким образом, PSI получает свои электроны обратно. В случае циклического транспорта электронов синтеза НАДФ·h3 не происходит, световая фаза дает только АТФ.
Нециклический (обычный) транспорт электронов называют также Z-схемой переноса электронов.
Если изобразить поток электронов с учетом постепенного понижения их энергии, то получится схема, похожая на повернутую на 90° букву Z.
Фотосинтез
Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.Прошла уже неделя как я начал заполнять странички своего блога о самых сокровенный тайнах живого и вижу, что кто-то заходит их читать.
Это вселяет надежду на продолжение нашего диалога (пусть пока и монолога, но мысленно я, репетитор по биологии, уже давно общаюсь с вами).
Еще лежит снег, а Солнце сегодня припекает даже не по-весеннему — загорать можно!
Радуюсь, видя как радуются Солнцу цветы на подоконнике, оживающие после «зимней спячки». Так о чем же нам с вами сегодня говорить, как не о
Фотосинтез как один из основных глобальных процессов в биосфере Земли
Все гетеротрофные организмы на Земле нуждаются в углероде, находящемся в органической форме.
Только автотрофные организмы (растения и некоторые бактерии) способны ассимилировать углекислоту воздуха (неорганический углерод) и создавать органические вещества в процессе фотосинтеза.
Ошибки, допускаемые при сдаче ГИА и ЕГЭ
В школе, начиная с уроков по естествознанию, затем в курсе ботаники, а затем и в курсе общей биологии, изучению фотосинтеза уделяется значительное место.
Но, как репетитор по биологии, вынужден обратить ваше внимание, что на экзамене именно по этой теме большинство из вас допускают много ошибок. И основная ошибка, как выяснилось, заключается часто в непонимании самой сути этого жизненно важного процесса.
СкажИте, как вы считаете, к какому типу клеточных реакций следует отнести фотосинтез? К энергетическому или пластическому обмену?
Полагаю, что и вы сейчас немного задумались. Кто-то скажет, конечно к энергетическому. Энергия Солнца переходит в энергию химических связей и превращается в хлоропластах клеток в универсальный источник клеточной энергии АТФ.
Другие скажут, конечно же к пластическому, потому что при фотосинтезе создаются органические вещества, идет синтез веществ. И они тоже будут правы.
Что же выходит, процесс один, а правды две?
Дело в том, что сам термин фотосинтез уже включает в свое название оба эти процесса. Фото — перевод солнечной энергии растениями в энергию АТФ.
Это так называемое фотосинтетическое фосфорилирование (фотофосфорилирование), осуществляемое в хлоропластах.
А гетеротрофы, помните, чтобы образовать АТФ должны обязательно, поглотив готовые органические вещества извне, произвести их окисление в митохондриях своих клеток, то есть они способны лишь к окислительному фосфорилированию.
Так откуда же берутся изначально для гетеротрофов готовые органические вещества? Они создаются растениями на втором этапе фотосинтеза — синтеза органических веществ.
Где создаются растениями органические вещества — спрашивает вас
Да все в тех же хлоропластах! Хлоропласты не только преобразователи солнечной энергии, но и уловители неорганического углерода СО2 воздуха в цикле Кальвина.. В них же и происходит образование органических веществ.
Дорогие мои, если я вас сейчас своими восторгами по поводу наличия хлоропластов у растений только окончательно запутал, то вернитесь к началу странички, прежде чем решите освежить в памяти саму схему процесса, приведенную ниже.
Эта схема без какой-либо сложной «начинки». Она отражает лишь самое основное, саму суть процесса: что, где, когда.
ФОТОСИНТЕЗ (хлоропласты)I.Световая стадия (на мембранах тилакоидов гран хлоропластов)
1) Создание отрицательно заряженного электрического поля снаружи тилакоидов за счет электронов хлорофилла, перешедших на более высокий энергетический уровень под действием квантов света.
2) Создание положительно заряженного электрического поля внутри тилакоидов за счет протонов водорода Н+, образующихся при фотолизе воды (под действием квантов света):
Н2О = 4Н+ + 4е- + О2 (побочный продукт фотолиза воды)
3) Образуются высокоэнергетические молекулы АТФ и НАДФ*Н (НАДФ*Н выступает переносчиком водорода, который участвует в восстановлении СО2 до глюкозы в темновой фазе фотосинтеза).
II.Темновая стадия
(в строме хлоропластов)Это реакции восстановления СО
2 в цикле КАЛЬВИНА с образованием углеводов (глюкозы)___________________________________________________________________________________
Схема суммарного процесс фотосинтеза двух фаз:
___________________________________________________________________________________
Итак, световая стадия процесса так названа, потому что для нее солнечная энергия обязательна. Причем, убедительно прошу как репетитор по биологии, обратить ваше внимание на то, что энергия света в хлоропластах служит двум целям
:* Под действием света происходит возбуждение электронов хлорофилла — это пигментный белок хлоропластов и
* о чем чаще всего и забывают, в световую фазу происходит еще и фотолиз воды.
Таким образом, для первой световой стадии
фотосинтеза необходимы солнечный свет, хлорофилл, вода. Основным итогом этой стадии является образование АТФ и НАДФ*Н.Побочным продуктом реакции фотолиза воды является выделившийся молекулярный кислород
О2. Хорошенький такой «побочный продуктик». Благодаря этому побочному продукту атмосфера нашей планеты состоит на 20% из кислорода. Именно кислород, образующийся при фотосинтезе растениями и обеспечивает процессы дыхания всех аэробных организмов на Земле.……………….Обратите внимание, что вторая темновая стадия
фотосинтеза не обязательно протекает только в темноте ночью. Она проходит и днем, но вот свет для второй стадии уже не нужен. Необходимы в наличии в строме хлоропластов для осуществления цикла Кальвина молекулы углекислоты СО2, АТФ и НАДФ*Н.Конечно же основным итогом
фотосинтеза является образование органических веществ (сначала моносахаридов — глюкозы, затем и полисахаридов — крахмала).
………………Вот и все. Думаю, что теперь никто из вас никогда не скажет, что для фотосинтеза нужен кислород и что при фотосинтезе выделяется СО
2.***************************************
У кого есть вопросы по статье к репетитору биологии по Скайпу, замечания, пожелания — прошу в комментарии.
Фотосинтез световая фаза — Справочник химика 21
Какие продукты образуются в ходе световой фазы фотосинтеза [c.206]Существуют две фазы процесса фотосинтеза — световая и темновая. [c.210]
Световая фаза фотосинтеза [c.79]
Различают две фазы фотосинтеза — световую и темновую . В первой фазе имеет место фотолиз воды с образованием атомов водорода и кислорода [c.321]
Это уравнение отражает основные процессы, которые происходят в световой фазе фотосинтеза [c.213]
Общая характеристика фотосинтеза.
Фотосинтез — это совокупность процессов, в ходе которых солнечная энергия запасается в виде химических связей органических соединений, синтезируемых из неорганических веществ. Он состоит из двух фаз световой (фото-физический и фотохимический этапы) и темновой. В ходе световой фазы происходит поглощение солнечной энергии хлорофиллом и передача ее в реакционный центр, где в результате химических реакций, включающих транспорт электронов между различными переносчиками и сопряженного с ним фосфорилирования, образуются восстановительные и энергетические эквиваленты (НАДФН и АТФ). Для протекания световой фазы требуются световая энергия, сборщики световой энергии и вода (или другой источник водорода). Темновая фаза фотосинтеза — это фиксация и восстановление СО2 с образованием углеводов и других конечных продуктов [c.193] Как видно из схемы, в световой фазе фотосинтеза избыточная энергия возбужденных е> электронов порождает два процесса фотолиз с образованием молекулярного кислорода и атомарного водорода [c.
608]
Измеряя квантовый выход, можно установить, что фотосинтез сО стоит из двух фаз световой и темновой. В процессе световой фазы накапливаются АТР и NADPH, во время темновой реакции эти вещества расходуются. [c.701]
Непосредственными источниками энергии в процессе фотосинтеза во время темновой фазы служат 2 вещества — АТФ и НАДФ-Нз. Оба они образуются во время световой фазы за счет энергии солнечных лучей при участии хлорофилла. Доказано, что на каждый эквивалент выделяющегося Ог (т. е. па Ог) возникает 1 молекула АТФ и 1 молекула НАДФ Нз. [c.262]
По современным данным, световая фаза фотосинтеза включает две системы фотосистему I (ФС-1) и фотосистему II (ФС-П). ФС-1 содержит хлорофилл а, поглощающий свет при 681 нм, а ФС-П — хлорофилл Ь, поглощающий свет при 700 нм. [c.92]
При фракционировании изолированных хлоропластов было показано, что их общий процесс фотосинтеза может быть экспериментально разделен на световую и темновую фазы.
Темновая фаза заключалась в некоторых энзиматических реакциях, которые превращают СОг в углеводы в интактных зеленых клетках. Эти темновые реакции направляются АТФ и НАД, которые образовались во время световой фазы циклического и нециклического фосфорилирования. [c.329]
Во всех фотосинтезирующих растениях обнаружен хлорофилл а, содержание которого превьщ1ает содержание других пигментов. Он является самым важным пигментом, так как образует реакционные центры, участвующие в световой фазе фотосинтеза. Другие формы хлорофиллов, а также каротиноиды рассматриваются как вспомогательные, или сопутствующие, пигменты. Функция каротиноидов не ограничивается ролью светособирающих пигментов. Оки также защищают ткани от окисления кислородом на свету. [c.531]
Сернистый газ опасен не только закислением почв. Он чрезвычайно токсичен для растений, так как в световую фазу фотосинтеза конкурирует с Og. Предельно допустимое содержание SOg в воздухе составляет 10 % (по объему).
Растения гибнут, если содержание этого газа составляет в воздухе 10 % (по объему). [c.487]
Имеются также данные, что завядание ингибирует и световую фазу фотосинтеза. Вызывая депрессию фотосинтеза, завядание одновременно усиливает дыхание растительной ткани. Так, уровень дыхания листьев сахарной свеклы изменялся при завядании следующим образом [c.351]
Не останавливаясь подробно на световой фазе фотосинтеза, исследуемый, главным образом, в работах Арнона [376, 377]. Кэлвина [378] и других, следует упомянуть, что важнейшими процессами здесь являются поглощение хлорофил- [c.118]
Таким образом, магнитная восприимчивость увеличивается у микроорганизмов в период наибольшего напряжения метаболизма в связи с накоплением биомассы в листьях растений — в период их роста (май), особенно днем, при интенсификации процессов фосфорилирования во время световой фазы фотосинтеза в органах животных — в период их активной жизнедеятельности.
[c.119]
В ходе эволюции ФС I возникла раньше. Она функционирует у ныне существующих фотосинтезирующих бактерий, фотосинтез которых осуществляется без разложения воды и выделения Ог (фоторедукция). В этом случае функцию доноров электронов для световой фазы фотосинтеза выполняют легко окисляемые соединения, такие, как НгЗ, Н2, СН4 и др. [c.82]
В работах с изотопом кислорода в виде СОг и НзО (А. П. Виноградов, С. Рубен и М. Камен) было показано, что весь кислород, образующийся при фотосинтезе, происходит из воды, а не из углекислоты. Во время световой фазы при участии хлорофилла происходит фотолиз воды, который приводит к освобождению кислорода и восстановлению НАДФ в НАДФ Нг. Реакцию. схематично можно представить В следующем виде. [c.262]
Представление об участии в фотосинтезе темновой реакции выдвинул в 1905 г. Блекман. В 1937 г. Мак-Алистер и Майерс отметили, что водоросли продолжают поглощать углекислоту в течение короткого промежутка времени после прекращения освещения.
Использование С Ог позволило подтвердить данные Мак-Алистера и Майерс о том, что связывание углекислоты происходит в темноте, непосредственно после периода освещения. Недавно с помощью фракционирования хлоропластов на граны и строму удалось осуществить физическое разделение световой и темновой реакций. Световая фаза была завершена в освещенных хлоропластах (в соответствующей реакционной смеси) в отсутствие углекислоты. При этом выделился кислород и образовались субстратные количества АТФ и НАДФ-Нг- После этого граны удалили центрифугированием. Оставшаяся строма, содержащая полученные в результате предыдущей световой реакции АТФ и НАДФ-Нг, оказалась способной ассимилировать углекислоту в темноте с образованием триозофосфата и фосфатов сахаров. [c.275]
В настоящее время процесс фотосинтеза разделяют на тем-новую и световую фазы. Темновая фаза состоит из реакций, при которых образуются углеводы и некоторые другие соединения из СО2. Синтез этих соединений в темновой фа е происходит с участием АТФ и НАДФ Н2, которые возникают в световой фазе при фотосинтетическом фосфорилировании.
Было показано, что количество образующихся АТФ и НАДФ Нг, в результате циклического и нециклического фотофосфорилирования достаточно для восстановления СО2 до уровня углеводов в темповых реакциях без света. [c.136]
В физиологических и биохшических работах часто употребляют термин «световая» фаза фотосинтеза, под которым аонимают не только вызываемые поглощенным светом фотофизические или фотохимичес- [c.124]
Образование конечных продуктов фотосинтеза — это путь углерода от 3-ФШ до конечных стабильных продуктов. Сначала Ф1К восстанавливается при участии образовавшихся в световой фазе фотосинтеза молекул АТФ и НАДФ Н в фосфогли[1ериновый альдегид (ФГА), а затем полученные триозы путем рада ферментативных превращений образуют конечные продукты фотосинтеза — углеюды или другие соединения. [c.244]
Таким образом, в результате световой фазы фотосинтеза образуется АТФ и НАДФН для использования в ферментативных реакциях темновой фазы. [c.198]
Важным звеном в цепи доказательств, связывающих световую фазу фотосинтеза с темновой ассимиляцией СОг в хлоропластах, были опыты, показывающие значение циклического и нециклического фотофосфорилирования. Нециклическое фотофосфорилирование дает три продукта световой фазы фотосинтеза Ог, НАДФ-Нг и АТФ. Циклическое фотофосфорилирование дает только АТФ, и участие этой реакции в ассимиляции СОг необходимо только тогда, когда АТФ нециклического фотофосфорилирования недостаточно для ассимиляции СОг до уровня углевода. Таким образом, ассимиляция СОг зависит от должным образом сбалансированного участия обоих видов фотофосфорилирования. [c.329]
При попадании в листья замещенные мочевины быстро подавляют фотосинтез, а именно световую фазу его (действуют на реакцию Хилла). С этим и связывают фитотоксическое действие этих препаратов. [c.95]
Не останавливаясь подробно на световой фазе фотосинтеза [64], исследованной, главным образом, Кэлвиным и др.
, следует упомянуть, что важнейшими процессами здесь являются поглощение хлорофиллом квантов света и использование их энергии для синтеза богатых энергий пирофосфатных связей (АТФ, НАДФ-Н2) поглощаемая энергия света используется при разложении воды, кислород которой выделяется в виде О 2 как конечный продукт фотосинтеза, а водород используется для восстановления при участии АТФ и НАДФ-Н фосфоглицериновой кислоты на второй, темновой стадии фотосинтеза. [c.204]
К флавоноидам (от латинского flavus — желтый) относятся природные полифенолы, синтезируемые через ацетат/малонат и шикиматный пути высшими растениями, включая мхи и папоротники, и некоторыми микроорганизмами. В основе молекулы флавоноидов и их конденсированных производных — проциани-динов — лежит так называемый СбСзСб-скелет. Флавоноиды являются наиболее распространенными фенольными соединениями растительного происхождения. В настоящее время известно более 4000 различных флавоноидов, имеющих не только желтую, но и интенсивно красную и голубую окраску, а также не имеющих окраски [1].
В отдельном растении могут образовываться и содержаться различные флавоноиды, и их качественный состав может быть использован как классификационный признак при описании родов и семейств. Роль флавоноидов в растениях важна и многообразна, и первое, что следует отметить, благодаря наличию интенсивной окраски они создают цветовое разнообразие растительного мира. Окраска растений, кроме эстетического, эмоционального воздействия на человека играет в природе важную утилитарную роль, участвуя в установлении экологических взаимосвязей между микроорганизмами, растениями и животными. Ярко окрашенные цветы служат визуальным сигналом для опыляющих эти растения насекомых, а не менее яркая окраска семян и плодов привлекает птиц и других животных, способствуя воспроизведению растений и их распространению на новые территории. Кроме воздействия на зрительный аппарат, флавоноиды могут осуществлять химическую передачу информации, привлекая (аттрактанты) или отталкивая (репелленты) другие организмы, воздействуя на их органы вкуса и обоняния.
Например, кате-хины, благодаря терпким, вяжущим свойствам, защищают растения от вредных насекомых [2]. В зеленых растениях флавоноиды участвуют в некоторых реакциях световой фазы фотосинтеза, катализируя транспорт электронов и управляя ионными каналами, связанными с процессами фотофосфорилирования [2, 3]. Кроме [c.77]
Исследованиями, проведенными на кафедре физиологии и биохимии растеннй Украинской сельскохозяйственной акаде-Ши Л. Г. Литвиненко с изолированными хлоропластами из растений озимой пшеницы, кукурузы, подсолнечника и гороха, установлена связь между фотохимической активностью хлоро-ыастов и первичными фотопроцессами в них — флуоресценцией 1 образованием парамагнитных центров. Как показали экспе- рйментальные данные, реакция Хилла является чувствительным фотосинтетическим параметром, который можно использовать для характеристики световой фазы процесса фотосинтеза. [c.182]
Фотосинтез, как и все биологические окислительно-восстановительные реакции, сопряженные с накоплением энергия, относятся к двухэлектронным системам.
Существованием таких систем объясняется восстановление НАДФ до НАДФНа и образование АТФ — восстановительной силы в терминальной реакции световой фазы фотосинтеза. [c.188]
На световой фазе фотосинтеза происходит поглощение света молекулами хлорофилла а с участием дополнительных пигментов (хлорофилла Ь, каротиноидов, фикобилинов) и трансформация энергии света в химическую энергию АТР и восстановленного NADPH. Все эти процессы осуществляются в фотохимически активных мембранах хлоропластов (см. 1.1.2) и представляют собой сложную систему фотофизических, фотохимических и химических реакций, природа которых в настоящее время в значительной степени расшифрована. [c.79]
Исходя из данных о квантовом выходе фотосинтеза (необходимы 8 квантов света для выделения одной молекулы О 2) из состава компонентов, входящих в ФС I и ФС II, и величин их окислительно-восстановительного потенциала была разработана схема последовательности реакций в световой фазе фотосинтеза (рис.
3.10). Из-за сходства с буквой Z эта схема получила название Х-схемы. Впервые принцип 7-схемы был предложен Р. Хиллом и Ф. Бендаллом (1960) и экспериментально подтвержден работами Л. Дюйзенса (1961). В настоящее время 7-схема, или схема нециклического транспорта электронов при фотосинтезе является общепризнанной и непрерывно пополняется новыми деталями. [c.86]
Светособирающий комплекс и пигмент-белковый комплекс ФС II находятся в основном в мембранах, плотно контактирующих друг с другом, причем ССК играет особую роль в адгезии тилакоидных мембран (рис. 3.12). Показано, что у мутанта хламидомонады, лишенного белка, с которым связан хлорофилл Ь, граны не образуются. ФС I со своим светособирающим комплексом преимущественно, а АТРазный комплекс (Ср1 + СРо), как правило, находятся на несостыко-ванных участках мембран. Комплекс цитохромов — / равномерно распределен как в состыкованных, так и в несостыко-ванных мембранах. Такое распределение белковых комплексов, участвующих в световой фазе фотосинтеза, ставит вопрос о способе их взаимодействия.
Показано, что это взаимодействие осуществляется с помощью легкоподвижного липофильного пластохинона PQ в липидной фазе и благодаря перемещению водорастворимого пластоцианина вдоль внутренних поверхностей ламелл и водорастворимого ферредоксина вдоль их наружных поверхностей. [c.89]
Распределение в тилО» коидных мембранах компонентов, участвующих в световой фазе фотосинтеза [c.90]
Итоговый тест по биологии. Тема «Пластический обмен. Фотосинтез.» 10 класс.
Тест «Пластический обмен. Фотосинтез»
Задание №1 Выбери один правильный ответ:
К процессам пластического обмена относят:
1) окислительное фосфорилирование;
2) гликолиз;
3) фотосинтез;
4) фотолиз воды.
В темновой фазе фотосинтеза происходит:
1) синтез АТФ;
2) образование углекислого газа;
3) синтез углеводов;
4) фотолиз воды.
В основе фотосинтеза лежит процесс превращения энергии света в:
1) преобразование солнечной энергии в химическую;
2) энергию химических связей органических соединений;
3) тепловую энергию;
4) энергию химических связей неорганических соединений.
Фотосинтез не может продолжаться в темноте, если:
1) в клетках отсутствует АТФ;
2) нет кислорода;
3) повышено содержание углекислого газа;
4) снижено содержание АДФ.
В процессе фотосинтеза растения
1)обеспечивают себя органическими веществами
2)окисляют сложные органические вещества до простых
3)поглощают кислород и выделяют углекислый газ
4)расходуют энергию органических веществ
Переход электронов на более высокий энергетический уровень происходит в световую фазу фотосинтеза в молекулах
хлорофилла
углекислого газа
воды
глюкозы
Какие процессы в клетке относятся к анаболизму?
1) гликолиз
2) брожение
3) окислительное фосфорилирование
4) фотосинтез
Когда при фотосинтезе выделяется кислород?
1) при фотосинтезе АТФ
2) при фотолизе воды
3) при фиксации углекислого газа
4) при образовании НАДФ
Какое органическое вещество является переносчиком электронов и водорода в процессах обмена веществ и энергии?
1) ДНК
2) АТФ
3) НАДФ
4) белок
Какое вещество является субстратом для процесса дыхания?
1) глюкоза
2) белок
3) АТФ
4) ДНК и РНК
В результате, какого процесса происходит образование кислорода при фотосинтезе?
1) гликолиза
2) фотолиза воды
3) гидролиза
4) лизиса
Какое вещество образуется в результате фотолиза воды при фотосинтезе?
1) глюкоза
2) АТФ
3) НАДФ
4) кислород
Фотосинтез – это процесс, происходящий в зеленых растениях.
Он связан с:
Он связан с:1) расщеплением органических веществ до неорганических
2) созданием органических веществ из неорганических
3) химическим превращения глюкозы в крахмал
4) образованием целлюлозы
Исходным материалом для фотосинтеза служат
1) белки и углеводы
2) углекислый газ и вода
3) кислород и АТФ
4) глюкоза и кислород
Световая фаза фотосинтеза происходит
1) в гранах хлоропластов
2) в лейкопластах
3) в строме хлоропластов
4) в митохондриях
Энергия возбужденных электронов в световой стадии используется для:
1) синтеза АТФ
2) синтеза глюкозы
3) синтеза белков
4) расщепления углеводов
В результате фотосинтеза в хлоропластах образуются:
1) углекислый газ и кислород
2) глюкоза, АТФ и кислород
3) белки, жиры, углеводы
4) углекислый газ, АТФ и вода
Углеводы при фотосинтезе синтезируются из:
1) О2 и Н2О
2) СО2 и Н2
3) СО2 и Н2О
4) СО2 и Н2СО3
В каком случае правильно написана формула молекулы глюкозы?
1) С5Н12О5
2) С6Н10О6
3) С6Н12О6
4) С6Н12О5
Из названных пар организмов к фотосинтезу способны?
1) подберезовик и лисичка
2) липа и ряска
3) аскарида и цепень
4) амеба и инфузория
Исходным материалом для образования продуктов фотосинтеза являются?
1) минеральные соли
2) вода и кислород
3) углекислый газ и вода
4) крахмал
Процесс образования углеводов происходит в:
1) гранах хлоропластов
2) кристах митохондрий
3) аппарате Гольджи
4) мембранах ЭПС
В результате фотосинтеза происходит процесс превращения энергии света в:
1) электрическую энергию
2) химическую энергию органических соединений
3) тепловую энергию
4) химическую энергию неорганических соединений
Фотолизом воды называется реакция…
Ответ:3
В темновой стадии фотосинтеза происходит:
1) синтез АТФ
2) синтез углевода
3) образование углекислого газа
4) фотолиз воды
В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:
1) углекислый газ и кислород
2) глюкоза и кислород
3) хлорофилл, вода и кислород
4) углекислый газ, АТФ и хлорофилл
Биологический смысл гетеротрофного питания заключается в:
1) синтезе собственных органических соединений из неорганических
2) потребление неорганических соединений
3) окисление готовых органических соединений и последующем синтезе новых органических веществ
4) синтезе АТФ
Конечными продуктами окисления органических веществ являются:
1) АДФ и вода
2) аммиак и углекислый газ
3) вода и углекислый газ
4) АТФ и кислород
Источником энергии для синтеза АТФ в цепи переноса электронов в процессе дыхания является:
1) свет
2) кислород
3) НАД*Н2
4) ацетил-КоА
Фиксация углекислого газа в процессе фотосинтеза происходит в
1) световую фазу
2) подготовительную фазу
3) темновую фазу
4) завершающую фазу
Процесс биологического окисления и дыхании осуществляется в
1) хлоропластах
2) комплексе Гольджи
3) митохондриях
4) клеточном центре
Чем характеризуется пластический обмен веществ в клетке?
1) распадом органических веществ с освобождением энергии
2) образованием органических веществ с накоплением энергии
3) всасыванием питательных веществ
4) перевариванием пищи до растворения веществ
Особенность обмена веществ у растений, по сравнению с животными, состоит в том, что в их клетках происходит
1) хемосинтез
2) энергетический обмен
3) фотосинтез
4) биосинтез белка
Какие процессы характерны для фотосинтеза?
1) синтез углеводов и выделение кислорода
2) испарение воды и поглощение кислорода
3) газообмен и синтез липидов
4) выделение углекислого газа и синтез белков
Какой процесс не происходит в световую фазу фотосинтеза?
1) синтез АТФ
2) синтез НАДФ*Н2
3) фотолиз воды
4) синтез глюкозы
В процессе хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза
1) образуются органические вещества из неорганических
2) используется энергия окисления неорганических веществ
3) органические вещества расщепляются до неорганических
4) источником углерода служит углекислый газ
Все реакции синтеза органических веществ происходят с
1) освобождением энергии
2) использованием энергии
3) расщеплением веществ
4) образованием молекулы АТФ
В чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обменов?
1) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического обмена
2) энергетический обмен поставляет кислород для пластического обмена
3) пластический обмен поставляет кислород минеральные вещества для энергетического
4) пластический обмен поставляет молекулы АТФ для энергетического обмена
В световой фазе фотосинтеза идет процесс:
1) фотофосфорилирование
2) выделение кислорода из углекислого газа
3) гликогенолиза
4) изомеризации глюкозы
В темновой фазе идет процесс:
1) запасания энергии АТФ
2) синтеза углеводов
3)выделения кислорода
4) восстановления НАДФ
Фотолиз это процесс:
1) ферментативного расщепления глюкозы
2) расщепления молекул воды в хлоропластах под воздействием света
3) ферментативного синтеза глюкозы
4) синтеза сложных органических веществ из простых неорганических с использованием энергии света
Фотолизом воды называется реакция:
1) 4Н+ + е‾ + 02 = 2Н 2 0
2) 6СО2 + 6Н 2 0=С 6Н 12О6
3) 2Н 2 0 = 4Н + + 4е‾ + О2
4) С 6Н 12О6 =6СО2+ 6Н 2 0
В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:
1) углекислый газ и кислород
2) глюкоза и кислород
3) хлорофилл, вода и кислород
4) углекислый газ, АТФ и хлорофилл.
Углеводы при фотосинтезе синтезируются из:
1) О2 и Н2О
2). СО2 и Н2
3). СО2 и Н2О
4). СО2 и Н2 СО3.
Поступление в растение воды, необходимой для фотосинтеза, зависит от:
1) корневого давления и испарения воды листьями
2) скорости оттока питательных веществ ко всем органам
3) скорости роста и развития растения
4) процесса деления и роста клеток корня.
При фотосинтезе кислород образуется в результате:
1) фотолиза воды
2) разложения углекислого газа
3) восстановления углекислого газа до глюкозы
4) синтеза АТФ.
Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах
1) эндоплазматической сети
2) комплекса Гольджи
3) гран хлоропластов
4) митохондрий
Пояснение.
Фотосинтез идет только в хлоропластах, на внутренней мембране встроин хлорофилл, главный компонент для фотосинтеза, поэтому световая фаза идет на гранах хлоропластов.
Процесс фотосинтеза следует рассматривать как одно из важных звеньев круговорота углерода в биосфере, так как в ходе его
1) растения вовлекают углерод из неживой природы в живую
2) растения выделяют в атмосферу кислород
3) организмы выделяют углекислый газ в процессе дыхания
4) промышленные производства пополняют атмосферу углекислым газом
Пояснение.
Растения берут из воздуха в процессе фотосинтеза углекислый газ, т.е. вовлекают углерод из неживой природы.
Все живые организмы в процессе жизнедеятельности используют энергию, которая запасается в органических веществах, созданных из неорганических
1) животными
2) грибами
3) растениями
4) вирусами
Пояснение.
Органические вещества из неорганических способны создавать автотрофы, к ним относятся в первую очередь растения, т.к. имеют хлорофилл в хлоропластах, который является главным участником процесса фотосинтеза.
Фотолиз воды происходит в клетке в
1) митохондриях
2) лизосомах
3) хлоропластах
4) эндоплазматической сети
Пояснение.
Фотолиз воды идет в хлоропластах в световую стадию фотосинтеза.
В процессе фотосинтеза происходит
1) синтез углеводов и выделение кислорода
2) испарение воды и поглощение кислорода
3) газообмен и ассимиляция жиров
4) выделение углекислого газа и ассимиляция белков
Пояснение.
В процессе фотосинтеза образуются углеводы из углекислого газа и воды с выделением кислорода.
В реакциях темновой фазы фотосинтеза участвуют
1) углекислый газ, АТФ и НАДФН2
2) оксид углерода, атомарный кислород и НАДФ+
3) молекулярный кислород, хлорофилл и ДНК
4) вода, водород и тРНК
Пояснение.
В световой фазе накапливается энергия и переноссчики Н, а в темновой – из воздуха акцептируется углекислый газ, из которого и образуется глюкоза.
Сходство хемосинтеза и фотосинтеза состоит в том, что в обоих процессах
1) органические вещества образуются из неорганических
2) на образование органических веществ используется солнечная энергия
3) на образование органических веществ используется энергия, освобождаемая при окислении неорганических веществ
4) образуются одни и те же продукты обмена
Пояснение.
При этих процессах создаются органические вещества из неорганических, но используется разная энергия. При фотосинтезе – солнечная, при хемосинтезе – энергия разложения неорганических веществ.
Сходство хемосинтеза и фотосинтеза состоит в том, что в обоих процессах
1) на образование органических веществ используется солнечная энергия
2) на образование органических веществ используется энергия, освобождаемая при окислении неорганических веществ
3) в качестве источника углерода используется углекислый газ
4) в атмосферу выделяется конечный продукт — кислород
Пояснение.
При этих процессах создаются органические вещества из углекислого газа и воды, но используется разная энергия.
Процесс разложения воды в клетках растений под воздействием солнечного света называют
1) реакцией окисления
2) реакцией восстановления
3) фотосинтезом
4) фотолизом
Пояснение.
Разложение воды под действием света в хлоропластах, называется фотолизом и идет в световую фазу фотосинтеза.
Какой газ накапливается в атмосфере благодаря жизнедеятельности растений
1) углекислый газ
2) оксид азота
3) кислород
4) водород
Пояснение.
При фотосинтезе растения выделяют кислород.
Под воздействием энергии солнечного света электрон поднимается на более высокий энергетический уровень в молекуле
1) углекислого газа
2) глюкозы
3) хлорофилла
4) азота
Пояснение.
Этот процесс идет в световую фазу фотосинтеза в молекле хлорофилла.
Фотосинтез может происходить в растительных клетках, которые содержат
1) ядро
2) хлоропласты
3) хромосомы
4) цитоплазму
Пояснение.
Фотосинтез идет в хлоропластах, где содержится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.
В процессе фотосинтеза растения
1) обеспечивают себя органическими веществами
2) окисляют сложные органические вещества до простых
3) поглощают минеральные вещества корнями из почвы
4) расходуют энергию органических веществ
Пояснение.
В процессе фотосинтеза растения образуют органические вещества из углекислого газа и воды.
Фотосинтез впервые возник у
1) цианобактерий
2) псилофитов
3) одноклеточных водорослей
4) многоклеточных водорослей
Пояснение.
Цианобактерии появились раньше остальных организмов, и они фотосинтезировали.
Хлорофилл в хлоропластах растительных клеток
1) осуществляет связь между органоидами
2) ускоряет реакции энергетического обмена
3) поглощает энергию света в процессе фотосинтеза
4) осуществляет окисление органических веществ в процессе дыхания
Пояснение.
В процессе фотосинтеза в хлорофилле происходит поглощение энергии солнечного света и преобразование ее в энергию химических связей.
За счет фотосинтеза, происходящего в клетках растений, все организмы на Земле обеспечиваются
1) минеральными солями
2) кислородом
3) гормонами
4) ферментами
Пояснение.
При фотосинтезе выделяется кислород.
При фотосинтезе кислород образуется в результате
1) фотолиза воды
2) разложения углекислого газа
3) восстановления углекислого газа до глюкозы
4) синтеза АТФ
Пояснение.
При фотолизе вода разлагается на протоны водорода, свободные электроны, и свободный кислород.
Фотосинтез — это процесс
1) синтеза органических веществ за счет химической энергии
2) синтеза органических веществ за счет энергии света
3) расщепления органических веществ
4) синтеза белка
Пояснение.
А – хемосинтез,В – энергетический процесс, Г – пластический обмен
Источником водорода для восстановления углекислого газа в процессе фотосинтеза является
1) соляная кислота
2) угольная кислота
3) вода
4) глюкоза
Пояснение.
В процессе фотолиза вода разлагается на протоны водорода, электроны и свободный кислород. Водород идет на восстановление углекислого газа до глюкозы.
В каком процессе в клетке электрон молекулы хлорофилла поднимается на более высокий энергетический уровень под воздействием энергии света
1) фагоцитоза
2) синтеза белка
3) фотосинтеза
4) хемосинтеза
Пояснение.
В световой фазе фотосинтеза электрон хлорофилла поднимается на более высокий энергетический уровень.
Фотосинтез, в отличие от биосинтеза белка, происходит в клетках
1) любого организма
2) содержащих хлоропласты
3) простейших животных
4) плесневых грибов
Пояснение.
Фотосинтез идет только в хлоропластах, где находится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.
В процессе хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза
1) образуются органические вещества из неорганических
2) используется энергия окисления неорганических веществ
3) органические вещества расщепляются до неорганических
4) источником углерода служит углекислый газ
Пояснение.
При этих процессах создаются органические вещества из неорганических, но используется разная энергия. При фотосинтезе – солнечная, при хемосинтезе – энергия разложения неорганических веществ.
Главную роль в процессе фотосинтеза играют
1) хромосомы
2) лейкопласты
3) хлоропласты
4) хромопласты
Пояснение.
Фотосинтез идет только в хлоропластах, где находится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.
В чем состоит космическая роль растений на Земле
1) в использовании солнечной энергии в процессе фотосинтеза
2) в поглощении из окружающей среды минеральных веществ
3) в поглощении из окружающей среды углекислого газа
4) в выделении кислорода в процессе фотосинтеза
Пояснение.
Растения в процессе фотосинтеза используют солнечную энергию, переводя ее в энергию химических связей.
В жизни каких организмов большую роль играют хлоропласты
1) клубеньковых бактерий
2) шляпочных грибов
3) одноклеточных растений
4) беспозвоночных животных
Пояснение.
А,Б,Г – хлоропластов в клетках не имеют.
Атомарный водород в процессе фотосинтеза освобождается за счет расщепления молекул
1) воды
2) глюкозы
3) жиров
4) белков
Пояснение.
В процессе фотолиза вода разлагается на протоны водорода, электроны и свободный кислород. Водород идет на восстановление углекислого газа до глюкозы.
Что происходит в листьях растений при фотосинтезе?
1) испарение воды
2) дыхание
3) синтез сложных неорганических веществ
4) образование органических веществ из неорганических
Пояснение.
При фотосинтезе из углекислого газа и воды образуется глюкоза.
Посредниками между Солнцем и живыми организмами на Земле являются растения, так как в их клетках имеются
1) оболочка и клеточная мембрана
2) цитоплазма и вакуоли с клеточным соком
3) митохондрии, синтезирующие АТФ
4) хлоропласты, осуществляющие фотосинтез
Пояснение.
В процессе фотосинтеза в хлорофилле происходит поглощение энергии солнечного света и преобразование ее в энергию химических связей молекулы глюкозы, которая идет на питание животных.
Результатом световой фазы фотосинтеза является
1) образование глюкозы
2) окисление углеводов
3) выделение углекислого газа
4) образование богатых энергией молекул АТФ
Пояснение.
АТФ образуется в световую фазу и идет на образование глюкозы в темновой.
Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют
1) хемосинтезом
2) фотосинтезом
3) брожением
4) гликолизом
Пояснение.
При хемосинтезе используется энергия химических связей, гликолиз и брожение относят к энергетическому процессу, в них идет разложение веществ.
Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют фотосинтезом.
В световую фазу фотосинтеза используется энергия солнечного света для синтеза молекул
1) липидов
2) белков
3) нуклеиновых кислот
4) АТФ
Пояснение.
АТФ образуется в световую фазу и идет на образование глюкозы в темновой.
Энергия солнечного света преобразуется в химическую в процессе
1) фотосинтеза
2) хемосинтеза
3) дыхания
4) брожения
Пояснение.
Энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей молекулы глюкозы при фотосинтезе.
Общим между процессами фотосинтеза и дыхания является
1) образование органических веществ из неорганических
2) образование АТФ
3) выделение кислорода
4) выделение углекислого газа
Пояснение.
А,В – признаки фотосинтеза, Г – признаки дыхания.
Какое из перечисленных условий необходимо для синтеза АТФ и восстановления НАДФ в процессе фотосинтеза?
1) присутствие глюкозы
2) солнечный свет
3) отсутствие освещения
4) кислород
Пояснение.
Синтез АТФ и восстановление НАДФ идет в световой стадии фотосинтеза с участием солнечного света.
Из приведенных ниже одноклеточных организмов к фотосинтезу способна
1) амёба обыкновенная
2) инфузория туфелька
3) трипаносома
4) эвглена зеленая
Пояснение.
Эвглена зеленая содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.
Фотолизом называется процесс
1) синтеза глюкозы
2) окислительного фосфорилирования
3) разложения воды светом
4) синтеза белка
Пояснение.
Фотолиз воды идет в световую стадию, это разложение воды под действием света.
Какой из процессов относится к ассимиляции?
1) дыхание
2) гликолиз
3) превращение АДФ в АТФ
4) фотосинтез
Пояснение.
Ассимиляция (пластический обмен) − совокупность процессов синтеза в живом организме.
Диссимиляция − совокупность протекающих в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ (в т. ч. пищевых). В процессе диссимиляции происходит освобождение энергии, заключенной в химических связях крупных органических молекул, и запасание ее в форме богатых энергией фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ). Катаболические процессы − дыхание, гликолиз, брожение.
Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах
1) эндоплазматической сети
2) комплекса Гольджи
3) гран хлоропластов
4) митохондрий
Задание №2
1.
Установите соответствие между характеристикой обмена и его видом.
ХАРАКТЕРИСТИКА ВИД ОБМЕНА
А) окисление органических веществ 1) пластический
Б) образование полимеров из мономеров 2) энергетический
В) расщепление АТФ
Г) запасание энергии в клетке
Д) репликация ДНК
Е) окислительное фосфорилирование
Ответ
А | Б | В | Г | Д | Е |
2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 |
2. Установите соответствие между характеристикой автотрофного питания и его типом.
ХАРАКТЕРИСТИКА | ТИП АВТОТРОФНОГО ПИТАНИЯ |
A) используется энергия окисления неорганических веществ Б) источник энергии – солнечный свет В) осуществляется фиксация атмосферного азота Г) происходит в клетках цианобактерий Д) выделяется в атмосферу кислород E) используется кислород для окисления | 1) Фотосинтез 2) Хемосинтез |
Ответ:
А | Б | В | Г | Д | Е |
2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 |
3.
Какие процессы происходят в темновую фазу фотосинтеза?
1) образование кислорода
2) восстановление углекислогогаза до глюкозы
3) синтез молекулы АТФ
4) использование энергии АТФ для синтеза углеводов
5) фотолиз воды
6) образование крахмала из глюкозы
Ответ: 2 4 6
4. Какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза?
1) фотолиз воды
2) синтез молекулы АТФ
3) образование молекулы крахмала
4) соединение водорода с молекулой переносчиком
5) синтез глюкозы
6) использование энергии АТФ для синтеза углеводов
Ответ: 1 2 4
5. В чём состоит отличие катаболизма от анаболизма?
1) синтезируются органические вещества
2) органические вещества распадаются
3) АТФ расходуется
4) энергия запасается в виде АТФ
5) клеточное дыхание (энергетический обмен в клетке)
6) биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез
Ответ: 2 4 5
6.
Установите, какие процессы соответствуют каждой из составных частей метаболизма
процессы | Части метаболизма |
A) дыхание Б) фотосинтез В) хемосинтез Г) синтез белка Д) гликолиз E) брожение | 1) Энергетический обмен 2) пластический обмен |
Ответ:
А | Б | В | Г | Д | Е |
1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 |
7.
Установите соответствие между биохимическими реакциями и процессами жизнедеятельности
Биохимические реакции | Процессы жизнедеятельности |
A) кислород поглощается Б) синтезируется крахмал В) расщепляется глюкоза Г) выделяется углекислый газ Д) энергия поглощается E) энергия расщепляется | 1) дыхание 2) фотосинтез |
Ответ:
А | Б | В | Г | Д | Е |
1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 |
8.
Выберите процессы, происходящие в световой фазе фотосинтеза
1) фотолиз воды
2) образование глюкозы
3) синтез АТФ и НАДФ • Н
4) использование СО2
5) образование свободного кислорода
6) использование энергии АТФ
Ответ:1,3,5
9. Выберите вещества, участвующие в процессе фотосинтеза
1)целлюлоза
2)гликоген
3)хлорофилл
4) углекислый газ
5) вода
6) нуклеиновые кислоты
Ответ:3,4,5
10. Установите соответствие между характеристикой процесса и процессом
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРОЦЕСС | ПРОЦЕССЫ |
А) происходит в хлоропластах Б) результат – образование глюкозы и затем крахмала В) происходит в митохондриях Г) результат – полное окисление органических веществ Д) происходит с выделением кислорода Е) происходит с поглощением кислорода | 1) фотосинтез 2) дыхание |
Ответ:
А | Б | В | Г | Д | Е |
1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 |
11.
Установите соответствие между биологическим процессом и его характеристикой
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРОЦЕСС | ПРОЦЕССЫ |
А) синтез органических веществ из неорганических Б) выделение кислорода В) выделение углекислого газа Г) поглощение кислорода Д) окисление органических соединений Е) поглощение углекислого газа | 1) фотосинтез 2) дыхание |
Ответ:
А | Б | В | Г | Д | Е |
1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 |
12.
В темновую фазу фотосинтеза не происходит:
1)фотолиза воды
2)синтеза АТФ
3)ферментативного всасывания углекислого газа
4) окисления НАДФ •Н
5) восстановление НАДФ+
6) образование рибулозомонофосфата
Ответы: 1,2,5
13.
Ответы: 1,4,6
14.
Ответы: 3,4,5
15.Установите соответствие между характеристикой автотрофного питания и его типом.
ХАРАКТЕРИСТИКА | ТИП АВТОТРОФНОГО ПИТАНИЯ |
A) используется энергия окисления неорганических веществ Б) источник энергии – солнечный свет В) осуществляется фиксация атмосферного азота Г) происходит в клетках цианобактерий Д) выделяется в атмосферу кислород E) используется кислород для окисления | 1) Фотосинтез 2) Хемосинтез |
Ответы:
А | Б | В | Г | Д | Е |
2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 |
16.
Соотнесите особенности процессов биосинтеза белка и фотосинтеза.
Особенности процесса Процессы
А) завершается образованием углеводов 1. Биосинтез белка
Б) исходные вещества – аминокислоты 2. Фотосинтез
В) в основе лежат реакции материнского синтеза
Г) исходные вещества – углекислый газ
Д) АТФ синтезируется в ходе процесса
Е) АТФ не синтезируется.
Ответы:
А | Б | В | Г | Д | Е |
2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 |
Задание №3
Какие условия необходимы для начала процесса фотосинтеза?
Элементы ответа:
В растение должны поступать вода, углекислый газ и энергия солнечного света.
Кроме того, в листьях должен присутствовать НАДФ, который начнет принимать возбужденные электроны молекулы хлорофилла.
Как строение листа обеспечивает его фотосинтезирующие функции?
Элементы ответа:
Широкая и плоская поверхность большинства листьев позволяет максимально эффективно улавливать свет. Наличие устьиц обеспечивает газообмен. Проводящие сосуды – жилки, обеспечивают доставку воды. Мякоть листа состоит из фотосинтезирующей ткани, клетки которой богаты хлорофиллом.
В какие виды энергии превращается световая энергия при фотосинтезе и где происходит это превращение?
Элементы ответа:
1.Световая энергия преобразуется в химическую и тепловую энергию
2.Все превращения происходят в тилакоидах гран хлоропластов и в их матриксе.
4.Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.
Клетки зеленых растений используют энергию солнечного света, способны синтезировать органические вещества.
Исходными веществами для фотосинтеза являются углекислый газ и азот атмосферы.
Процесс фотосинтеза, как в прокариотических клетках, так и эукариотических, происходит в хлоропластах.
В световой стадии фотосинтеза происходит синтез АТФ и разложение воды –фотолиз.
В темновой стадии фотосинтеза образуется глюкоза и кислород.
Энергия АТФ, запасенная в световой стадии, расходуется на синтез углеводов.
Элементы ответа:
Ошибки допущены в предложения: 2,3,5
(2)Ошибочно названо одно из исходных веществ, участвующих в фотосинтезе.
(3)Не все организмы имеют хлоропласты.
(5) Ошибочно назван один из продуктов темновой фазы.
Известен опыт ван Гельмонта, когда, взяв 90,6 кг сухой земли и ивовое деревце весом 2,5 кг, он выращивал его, поливая только дождевой водой.
Вес ивы через 5 лет составлял 74,2 кг, а вес земли уменьшился всего на 56,6 г. Ван Гельмонт сделал ошибочный вывод, что материал, из которого образовалось дерево, произошёл из воды, использованной для полива. Почему ошибся учёный с точки зрения современного человека? Какой вывод он должен бы был сделать в результате своего исследования сегодня?
Вес ивы через 5 лет составлял 74,2 кг, а вес земли уменьшился всего на 56,6 г. Ван Гельмонт сделал ошибочный вывод, что материал, из которого образовалось дерево, произошёл из воды, использованной для полива. Почему ошибся учёный с точки зрения современного человека? Какой вывод он должен бы был сделать в результате своего исследования сегодня?Пояснение.
Ван Гельмонт ничего не знал о процессах фотосинтеза.
Сегодня он бы пришёл к выводу о том, что органические вещества синтезируют сами растения, поглощая вещества не только из воды, но и из воздуха (почвенное и воздушное питание)
36
Тест: Фотосинтез — Биология 9 класс
Фотосинтез
Один вариант ответа из нескольких предложенных. Для получения «5» необходимо правильно ответить не менее чем на 90% вопросов,
Биология 9 класс | ID: 1160 | Дата: 25.
1.2014
innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf8″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(8)==»1″) {document.getElementById(«torf9″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf9″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(9)==»1″) {document.getElementById(«torf10″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf10″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(10)==»1″) {document.getElementById(«torf11″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf11″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(11)==»1″) {document.getElementById(«torf12″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf12″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(12)==»1″) {document.getElementById(«torf13″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf13″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(13)==»1″) {document.getElementById(«torf14″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf14″).innerHTML=»»;};
if (answ.charAt(14)==»1″) {document.getElementById(«torf15″).innerHTML=»»;} else {document.getElementById(«torf15″).innerHTML=»»;};
}
}Получение сертификата
о прохождении теста
Световая и темновая фаза фотосинтеза.
Понятие фотосинтеза, где и что происходит в световую фазу фотосинтеза- протекает только при участии солнечного света;
- у прокариот световая фаза протекает в цитоплазме, у эукариот реакции происходят на мембранах гран хлоропластов, где располагается хлорофилл;
- за счет энергии солнечного света происходит образование молекул АТФ (аденозинтрифосфат), в которых она и запасается.
Реакции, протекающие в световой фазе
Необходимым условием для того чтобы началась световая фаза фотосинтеза, является наличие солнечного света. Все начинается с того, что фотон света попадает на хлорофилл (в хлоропластах) и переводит его молекулы в возбужденное состояние. Это происходит оттого, что электрон в составе пигмента, поймав фотон света, переходит на более высокий энергетический уровень.
Затем этот электрон, пройдя по цепи переносчиков (ими являются белки, сидящие в мембранах хлоропласта), отдает избыточную энергию на реакцию синтеза АТФ.
АТФ – очень удобная молекула для хранения энергии. Она относится к макроэргическим соединениям – это такие вещества, при гидролизе которых выделяется большое количество энергии.
Еще молекула АТФ удобна тем, что выделять из нее энергию можно в два этапа: отделять по одному остатку фосфорной кислоты за раз, каждый раз получая порцию энергии. Она идет дальше на любые нужды клетки и организма в целом.
Расщепление воды
Световая фаза фотосинтеза позволяет получить энергию от солнечного света. Она идет не только на образование АТФ, а еще и на расщепление воды:
Этот процесс еще называют фотолизом (фото – свет, лизис – расщеплять). Как видно, в итоге происходит выделение кислорода, который позволяется дышать всем животным и растениям.
Протоны идут на формирование НАДФ-Н, который будет использован в темновой фазе как источник этих же протонов.
А электроны, образованные при фотолизе воды возместят хлорофиллу его потери в самом начале цепочки.
Таким образом, все встает на свои места и система опять готова поглотить очередной фотон света.
Значение световой фазы
Растения являются автотрофами – организмами, которые способны получать энергию не от расщепления готовых веществ, а создавать ее самостоятельно, используя только свет, углекислый газ и воду. Именно поэтому в пищевой цепочке они являются продуцентами. Животные в отличие от растений не могут совершать в своих клетках фотосинтез.
Механизм фотосинтеза – видео
Как происходит преобразование энергии солнечного света в световой и темновой фазах фотосинтеза в энергию химических связей глюкозы? Ответ поясните.
Ответ
В световой фазе фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в энергию возбужденных электронов, а затем энергия возбужденных электронов преобразуется в энергию АТФ и НАДФ-Н2 . В темновой фазе фотосинтеза энергия АТФ и НАДФ-Н2 преобразуется в энергию химических связей глюкозы.
Что происходит в световую фазу фотосинтеза?
Ответ
Электроны хлорофилла, возбужденные энергией света, идут по электроно-транспортным цепям, их энергия запасается в АТФ и НАДФ-Н2
.
Происходит фотолиз воды, выделяется кислород.
Какие основные процессы происходят в темновую фазу фотосинтеза?
Ответ
Из углекислого газа, полученного из атмосферы, и водорода, полученного в световой фазе, за счет энергии АТФ, полученной в световой фазе, образуется глюкоза.
Какова функция хлорофилла в растительной клетке?
Ответ
Хлорофилл участвует в процессе фотосинтеза: в световой фазе хлорофилл поглощает свет, электрон хлорофилла получает энергию света, отрывается и идет по электроно-транспортной цепи.
Какую роль играют электроны молекул хлорофилла в фотосинтезе?
Ответ
Электроны хлорофилла, возбужденные солнечным светом, проходят по электронотранспортным цепям и отдают свою энергию на образование АТФ и НАДФ-Н2 .
На каком этапе фотосинтеза образуется свободный кислород?
Ответ
В световой фазе, во время фотолиза воды.
В какую фазу фотосинтеза происходит синтез АТФ?
Ответ
Всветовую фазу.
Какое вещество служит источником кислорода во время фотосинтеза?
Ответ
Вода (кислород выделяется при фотолизе воды).
Скорость фотосинтеза зависит от лимитирующих (ограничивающих) факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию углекислого газа, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими для реакций фотосинтеза?
Ответ
Свет необходим для возбуждения хлорофилла, он поставляет энергию для процесса фотосинтеза. Углекислый газ необходим в темновой фазе фотосинтеза, из него синтезируется глюкоза. Изменение температуры ведет к денатурации ферментов, реакции фотосинтеза замедляются.
В каких реакциях обмена у растений углекислый газ является исходным веществом для синтеза углеводов?
Ответ
В реакциях фотосинтеза.
В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.
Ответ
Фотосинтез происходит в зеленых частях растений на свету.
Таким образом, фотосинтез происходит в кожице зеленых плодов. Внутри плодов и в кожице спелых (не зеленых) плодов фотосинтез не происходит.
С использованием световой энергии или без нее. Он характерен для растений. Рассмотрим далее, что собой представляют темновая и световая фаза фотосинтеза.
Общие сведения
Органом фотосинтеза у высших растений является лист. В качестве органоидов выступают хлоропласты. В мембранах их тилакоидов присутствуют фотосинтетические пигменты. Ими являются каротиноиды и хлорофиллы. Последние существуют в нескольких видах (а, с, b, d). Главным из них считается а-хлорофилл. В его молекуле выделяется порфириновая «головка» с атомом магния, расположенным в центре, а также фитольный «хвост». Первый элемент представлен в виде плоской структуры. «Головка» является гидрофильной, поэтому располагается на той части мембраны, которая направлена к водной среде. Фитольный «хвост» является гидрофобным. За счет этого он удерживает хлорофилльную молекулу в мембране.
Хлорофиллами поглощается сине-фиолетовый и красный свет. Они также отражают зеленый, за счет чего растения имеют характерный для них цвет. В мембранах тилактоидов молекулы хлорофилла организованы в фотосистемы. Для синезеленых водорослей и растений характерны системы 1 и 2. Фотосинтезирующие бактерии имеют только первую. Вторая система может разлагать Н 2 О, выделять кислород.
Световая фаза фотосинтеза
Процессы, происходящие в растениях, отличаются сложностью и многоступенчатостью. В частности, выделяют две группы реакций. Ими являются темновая и световая фаза фотосинтеза. Последняя протекает при участии фермента АТФ, белков, переносящих электроны, и хлорофилла. Световая фаза фотосинтеза происходит в мембранах тилактоидов. Хлорофилльные электроны возбуждаются и покидают молекулу. После этого они попадают на внешнюю поверхность мембраны тилактоида. Она, в свою очередь, заряжается отрицательно. После окисления начинается восстановление молекул хлорофилла. Они отбирают электроны у воды, которая присутствует во внутрилакоидном пространстве.
Таким образом, световая фаза фотосинтеза протекает в мембране при распаде (фотолизе): Н 2 О + Q света → Н + + ОН —
Ионы гидроксила превращаются в реакционноспособные радикалы, отдавая свои электроны:
ОН — → .ОН + е —
ОН-радикалы объединяются и образуют свободный кислород и воду:
4НО. → 2Н 2 О + О 2 .
При этом кислород удаляется в окружающую (внешнюю) среду, а внутри тилактоида идет накопление протонов в особом «резервуаре». В результате там, где протекает световая фаза фотосинтеза, мембрана тилактоида за счет Н + с одной стороны получает положительный заряд. Вместе с этим за счет электронов она заряжается отрицательно.
Фосфирилирование АДФ
Там, где протекает световая фаза фотосинтеза, присутствует разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями мембраны. Когда она достигает 200 мВ, начинается проталкивание протонов сквозь каналы АТФ-синтетазы. Таким образом, световая фаза фотосинтеза происходит в мембране при фосфорилировании АДФ до АТФ.
При этом атомарный водород направляется на восстановление особого переносчика никотинамидадениндинуклеотидфосфата НАДФ+ до НАДФ.Н2:
2Н + + 2е — + НАДФ → НАДФ.Н 2
Световая фаза фотосинтеза, таким образом, включает в себя фотолиз воды. Его, в свою очередь, сопровождают три важнейших реакции:
- Синтез АТФ.
- Образование НАДФ.Н 2 .
- Формирование кислорода.
Световая фаза фотосинтеза сопровождается выделением последнего в атмосферу. НАДФ.Н2 и АТФ перемещаются в строму хлоропласта. На этом световая фаза фотосинтеза завершается.
Другая группа реакций
Для темновой фазы фотосинтеза не нужна световая энергия. Она идет в строме хлоропласта. Реакции представлены в виде цепочки последовательно происходящих преобразований поступающего из воздуха углекислого газа. В итоге образуются глюкоза и прочие органические вещества. Первой реакцией является фиксация. В качестве акцептора углекислого газа выступает рибулозобифосфат (пятиуглеродный сахар) РиБФ.
Катализатором в реакции является рибулозобифосфат-карбоксилаза (фермент). В результате карбоксилирования РиБФ формируется шестиуглеродное неустойчивое соединение. Оно практически мгновенно распадается на две молекулы ФГК (фосфоглицериновой кислоты). После этого идет цикл реакций, где она через несколько промежуточных продуктов трансформируется в глюкозу. В них используются энергии НАДФ.Н 2 и АТФ, которые были преобразованы, когда шла световая фаза фотосинтеза. Цикл указанных реакций именуется «циклом Кальвина». Его можно представить следующим образом:
6СО 2 + 24Н+ + АТФ → С 6 Н 12 О 6 + 6Н 2 О
Помимо глюкозы, в ходе фотосинтеза образуются прочие мономеры органических (сложных) соединений. К ним, в частности, относят жирные кислоты, глицерин, аминокислоты нуклеотиды.
С3-реакции
Они представляют собой тип фотосинтеза, при котором в качестве первого продукта образуются трехуглеродные соединения. Именно он описан выше как цикл Кальвина. В качестве характерных особенностей С3-фотосинтеза выступают:
- РиБФ является акцептором для углекислого газа.
- Реакция карбоксилирования катализирует РиБФ-карбоксилаза.
- Образуется шестиуглеродное вещество, которое впоследствии распадается на 2 ФГК.
Фосфоглицериновая кислота восстанавливается до ТФ (триозофосфатов). Часть из них направляется на регенерацию рибулозобифосфата, а остальная — превращается в глюкозу.
С4-реакции
Для этого типа фотосинтеза характерно появление четырехуглеродных соединений в качестве первого продукта. В 1965 году было выявлено, что С4-вещества появляются первыми у некоторых растений. Например, это было установлено для проса, сорго, сахарного тростника, кукурузы. Эти культуры стали именовать С4-растениями. В следующем, 1966-м, Слэк и Хэтч (австралийские ученые) выявили, что у них почти полностью отсутствует фотодыхание. Также было установлено, что такие С4 растения намного эффективнее осуществляют поглощение углекислого газа. В результате путь трансформации углерода в таких культурах стали именовать путем Хэтча-Слэка.
Заключение
Значение фотосинтеза очень велико.
Благодаря ему из атмосферы ежегодно поглощается углекислый газ в огромных объемах (миллиардами тонн). Вместо него выделяется не меньшее количество кислорода. Фотосинтез выступает в качестве основного источника формирования органических соединений. Кислород участвует в образовании озонового слоя, обеспечивающего защиту живых организмов от воздействия коротковолновой УФ-радиации. В процессе фотосинтеза лист поглощает только 1% всей энергии света, падающего на него. Его продуктивность находится в пределах 1 г органического соединения на 1 кв. м поверхности за час.
Как объяснить такой сложный процесс, как фотосинтез, кратко и понятно? Растения являются единственными живыми организмами, которые могут производить свои собственные продукты питания. Как они это делают? Для роста и получают все необходимые вещества из окружающей среды: углекислый газ — из воздуха, воду и — из почвы. Также они нуждаются в энергии, которую получают из солнечных лучей. Эта энергия запускает определенные химические реакции, во время которых углекислый газ и вода превращаются в глюкозу (питание) и и есть фотосинтез.
Кратко и понятно суть процесса можно объяснить даже детям школьного возраста.
«Вместе со светом»
Слово «фотосинтез» происходит от двух греческих слов — «фото» и «синтез», сочетание который в переводе означает «вместе со светом». В солнечная энергия преобразуется в химическую энергию. Химическое уравнение фотосинтеза:
6CO 2 + 12H 2 O + свет = С 6 Н 12 О 6 + 6O 2 + 6Н 2 О.
Это означает, что 6 молекул углекислого газа и двенадцать молекул воды используются (вместе с солнечным светом) для производства глюкозы, в итоге образуются шесть молекул кислорода и шесть молекул воды. Если изобразить это в виде словесного уравнения, то получится следующее:
Вода + солнце => глюкоза + кислород + вода.
Солнце является очень мощным источником энергии. Люди всегда стараются использовать его для выработки электричества, утепления домов, нагревания воды и так далее. Растения «придумали», как использовать солнечную энергию еще миллионы лет назад, потому что это было нужно для их выживания.
Фотосинтез кратко и понятно можно объяснить таким образом: растения используют световую энергию солнца и преобразуют ее в химическую энергию, результатом которой является сахар (глюкоза), избыток которого хранится в виде крахмала в листьях, корнях, стеблях и семенах растения. Энергия солнца передается растениям, а также животным, которые эти растения едят. Когда растение нуждается в питательных веществах для роста и других жизненных процессов, эти запасы оказываются очень полезными.
Как растения поглощают энергию солнца?
Рассказывая про фотосинтез кратко и понятно, стоит затронуть вопрос о том, каким образом растениям удается поглощать солнечную энергию. Это происходит благодаря особой структуре листьев, включающей в себя зеленые клетки — хлоропласты, которые содержат специальное вещество под названием хлорофилл. Это который придает листьям зеленый цвет и отвечает за поглощение энергии солнечного света.
Почему большинство листьев широкие и плоские?
Фотосинтез происходит в листьях растений.
Удивительным фактом является то, что растения очень хорошо приспособлены для улавливания солнечного света и поглощения углекислого газа. Благодаря широкой поверхности будет захватываться гораздо больше света. Именно по этой причине солнечные панели, которые иногда устанавливают на крышах домов, также широкие и плоские. Чем больше поверхность, тем лучше происходит поглощение.
Что еще важно для растений?
Как и люди, растения также нуждаются в полезных и питательных веществах, чтобы сохранить здоровье, расти и выполнять хорошо свои жизненные функции. Они получают растворенные в воде минеральные вещества из почвы через корни. Если в почве не хватает минеральных питательных веществ, растение не будет развиваться нормально. Фермеры часто проверяют почву для того, чтобы убедиться, что в ней имеется достаточное количество питательных веществ для роста культур. В противном случае прибегают к использованию удобрений, содержащих основные минералы для питания и роста растений.
Почему фотосинтез так важен?
Объясняя фотосинтез кратко и понятно для детей, стоит рассказать, что этот процесс является одной из наиболее важных химических реакций в мире. Какие существуют причины для такого громкого утверждения? Во-первых, фотосинтез кормит растения, которые, в свою очередь, кормят всех остальных живых существ на планете, включая животных и человека. Во-вторых, в результате фотосинтеза в атмосферу выделяется необходимый для дыхания кислород. Все живые существа вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ. К счастью, растения делают все наоборот, поэтому они очень важны для человека и животных, так как дают им возможность дышать.
Удивительный процесс
Растения, оказывается, тоже умеют дышать, но, в отличие от людей и животных, они поглощают из воздуха углекислый газ, а не кислород. Растения тоже пьют. Вот почему нужно поливать их, иначе они умрут. При помощи корневой системы вода и питательные вещества транспортируются во все части растительного организма, а через маленькие отверстия на листиках происходит поглощение углекислого газа.
Пусковым механизмом для запуска химической реакции является солнечный свет. Все полученные продукты обмена используются растениями для питания, кислород выделяется в атмосферу. Вот так можно объяснить кратко и понятно, как происходит процесс фотосинтеза.
Фотосинтез: световая и темновая фазы фотосинтеза
Рассматриваемый процесс состоит из двух основных частей. Существуют две фазы фотосинтеза (описание и таблица — далее по тексту). Первая называется световой фазой. Она происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента АТФ-синтетазы. Что еще скрывает фотосинтез? Световая и сменяют друг друга по мере наступления дня и ночи (циклы Кальвина). Во время темновой фазы происходит производство той самой глюкозы, пищи для растений. Этот процесс называют еще независимой от света реакцией.
| Световая фаза | Темновая фаза |
1. 2. Хлорофилл и другие пигменты поглощают энергию от солнечного света. Эта энергия передается на фотосистемы, ответственные за фотосинтез 3. Вода используется для электронов и ионов водорода, а также участвует в производстве кислорода 4. Электроны и ионы водорода используются для создания АТФ (молекула накопления энергии), которая нужна в следующей фазе фотосинтеза | 1. Реакции внесветового цикла протекают в строме хлоропластов 2. Углекислый газ и энергия от АТФ используются в виде глюкозы |
Реакции, происходящие в хлоропластах, возможны только при наличии света. В этих реакциях энергия света преобразуется в химическую энергиюЗаключение
Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы:
- Фотосинтез — это процесс, который позволяет получать энергию от солнца.
- Световая энергия солнца преобразуется в химическую энергию хлорофиллом.
- Хлорофилл придает растениям зеленый цвет.
- Фотосинтез происходит в хлоропластах клеток листьев растений.
- Углекислый газ и вода необходимы для фотосинтеза.
- Углекислый газ поступает в растение через крошечные отверстия, устьица, через них же выходит кислород.
- Вода впитывается в растение через его корни.
- Без фотосинтеза в мире не было бы еды.
Фотосинтез — это преобразование энергии света в энергию химических связей органических соединений.
Фотосинтез характерен для растений, в том числе всех водорослей, ряда прокариот, в том числе цианобактерий, некоторых одноклеточных эукариот.
В большинстве случаев при фотосинтезе в качестве побочного продукта образуется кислород (O 2). Однако это не всегда так, поскольку существует несколько разных путей фотосинтеза. В случае выделения кислорода его источником является вода, от которой на нужды фотосинтеза отщепляются атомы водорода.
Фотосинтез состоит из множества реакций, в которых участвуют различные пигменты, ферменты, коферменты и др. Основными пигментами являются хлорофиллы, кроме них — каротиноиды и фикобилины.
В природе распространены два пути фотосинтеза растений: C 3 и С 4 . У других организмов есть своя специфика реакций. Все, что объединяет эти разные процессы под термином «фотосинтез», – во всех них в общей сложности происходит преобразование энергии фотонов в химическую связь. Для сравнения: при хемосинтезе происходит преобразование энергии химической связи одних соединений (неорганических) в другие — органические.
Выделяют две фазы фотосинтеза — световую и темновую. Первая зависит от светового излучения (hν), которое необходимо для протекания реакций. Темновая фаза является светонезависимой.
У растений фотосинтез протекает в хлоропластах. В результате всех реакций образуются первичные органические вещества, из которых потом синтезируются углеводы, аминокислоты, жирные кислоты и др. Обычно суммарную реакцию фотосинтеза пишут в отношении глюкозы — наиболее распространенного продукта фотосинтеза :
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Атомы кислорода, входящие в молекулу O 2 , берутся не из углекислого газа, а из воды.
Углекислый газ – источник углерода , что более важно. Благодаря его связыванию у растений появляется возможность синтеза органики.
Представленная выше химическая реакция есть обобщенная и суммарная. Она далека от сути процесса. Так глюкоза не образуется из шести отдельных молекул углекислоты. Связывание CO 2 происходит по одной молекуле, которая сначала присоединяется к уже существующему пятиуглеродному сахару.
Для прокариот характерны свои особенности фотосинтеза. Так у бактерий главный пигмент — бактериохлорофилл, и не выделяется кислород, так как водород берется не из воды, а часто из сероводорода или других веществ. У сине-зеленых водорослей основным пигментом является хлорофилл, и при фотосинтезе выделяется кислород.
Световая фаза фотосинтеза
В световой фазе фотосинтеза происходит синтез АТФ и НАДФ·H 2 за счет лучистой энергии. Это происходит на тилакоидах хлоропластов , где пигменты и ферменты образуют сложные комплексы для функционирования электрохимических цепей, по которым передаются электроны и отчасти протоны водорода.
Электроны в конечном итоге оказываются у кофермента НАДФ, который, заряжаясь отрицательно, притягивает к себе часть протонов и превращается в НАДФ·H 2 . Также накопление протонов по одну сторону тилакоидной мембраны и электронов по другую создает электрохимический градиент, потенциал которого используется ферментом АТФ-синтетазой для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.
Главными пигментами фотосинтеза являются различные хлорофиллы. Их молекулы улавливают излучение определенных, отчасти разных спектров света. При этом некоторые электроны молекул хлорофилла переходят на более высокий энергетический уровень. Это неустойчивое состояние, и по-идее электроны путем того же излучения должны отдать в пространство полученную из вне энергию и вернуться на прежний уровень. Однако в фотосинтезирующих клетках возбужденные электроны захватываются акцепторами и с постепенным уменьшением своей энергии передаются по цепи переносчиков.
На мембранах тилакоидов существуют два типа фотосистем, испускающих электроны при действия света.
Фотосистемы представляют собой сложный комплекс большей частью хлорофильных пигментов с реакционным центром, от которого и отрываются электроны. В фотосистеме солнечный свет ловит множество молекул, но вся энергия собирается в реакционном центре.
Электроны фотосистемы I, пройдя по цепи переносчиков, восстанавливают НАДФ.
Энергия электронов, оторвавшихся от фотосистемы II, используется для синтеза АТФ. А сами электроны фотосистемы II заполняют электронные дырки фотосистемы I.
Дырки второй фотосистемы заполняются электронами, образующимися в результате фотолиза воды . Фотолиз также происходит при участии света и заключается в разложении H 2 O на протоны, электроны и кислород. Именно в результате фотолиза воды образуется свободный кислород. Протоны участвуют в создании электрохимического градиента и восстановлении НАДФ. Электроны получает хлорофилл фотосистемы II.
Примерное суммарное уравнение световой фазы фотосинтеза:
H 2 O + НАДФ + 2АДФ + 2Ф → ½O 2 + НАДФ · H 2 + 2АТФ
Циклический транспорт электронов
Выше описана так называемый нецикличная световая фаза фотосинтеза .
Есть еще циклический транспорт электронов, когда восстановления НАДФ не происходит . При этом электроны от фотосистемы I уходят на цепь переносчиков, где идет синтез АТФ. То есть эта электрон-транспортная цепь получает электроны из фотосистемы I, а не II. Первая фотосистема как бы реализует цикл: в нее возвращаются ей же испускаемые электроны. По дороге они тратят часть своей энергии на синтез АТФ.
Фотофосфорилирование и окислительное фосфорилирование
Световую фазу фотосинтеза можно сравнить с этапом клеточного дыхания — окислительным фосфорилированием, которое протекает на кристах митохондрий. Там тоже происходит синтез АТФ за счет передачи электронов и протонов по цепи переносчиков. Однако в случае фотосинтеза энергия запасается в АТФ не для нужд клетки, а в основном для потребностей темновой фазы фотосинтеза. И если при дыхании первоначальным источником энергии служат органические вещества, то при фотосинтезе – солнечный свет. Синтез АТФ при фотосинтезе называется фотофосфорилированием , а не окислительным фосфорилированием.
Темновая фаза фотосинтеза
Впервые темновую фазу фотосинтеза подробно изучили Кальвин, Бенсон, Бэссем. Открытый ими цикл реакций в последствии был назван циклом Кальвина, или C 3 -фотосинтезом. У определенных групп растений наблюдается видоизмененный путь фотосинтеза – C 4 , также называемый циклом Хэтча-Слэка.
В темновых реакциях фотосинтеза происходит фиксация CO 2 . Темновая фаза протекает в строме хлоропласта.
Восстановление CO 2 происходит за счет энергии АТФ и восстановительной силы НАДФ·H 2 , образующихся в световых реакциях. Без них фиксации углерода не происходит. Поэтому хотя темновая фаза напрямую не зависит от света, но обычно также протекает на свету.
Цикл Кальвина
Первая реакция темновой фазы – присоединение CO 2 (карбоксилировани е ) к 1,5-рибулезобифосфату (рибулезо-1,5-дифосфат ) – РиБФ . Последний представляет собой дважды фосфорилированную рибозу. Данную реакцию катализирует фермент рибулезо-1,5-дифосфаткарбоксилаза, также называемый рубиско .
В результате карбоксилирования образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое в результате гидролиза распадается на две трехуглеродные молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК) – первый продукт фотосинтеза. ФГК также называют фосфоглицератом.
РиБФ + CO 2 + H 2 O → 2ФГК
ФГК содержит три атома углерода, один из которых входит в состав кислотной карбоксильной группы (-COOH):
Из ФГК образуется трехуглеродный сахар (глицеральдегидфосфат) триозофосфат (ТФ) , включающий уже альдегидную группу (-CHO):
ФГК (3-кислота) → ТФ (3-сахар)
На данную реакцию затрачивается энергия АТФ и восстановительная сила НАДФ · H 2 . ТФ — первый углевод фотосинтеза.
После этого большая часть триозофосфата затрачивается на регенерацию рибулозобифосфата (РиБФ), который снова используется для связывания CO 2 . Регенерация включает в себя ряд идущих с затратой АТФ реакций, в которых участвуют сахарофосфаты с количеством атомов углерода от 3 до 7.
В таком круговороте РиБФ и заключается цикл Кальвина.
Из цикла Кальвина выходит меньшая часть образовавшегося в нем ТФ. В перерасчете на 6 связанных молекул углекислого газа выход составляет 2 молекулы триозофосфата. Суммарная реакция цикла с входными и выходными продуктами:
6CO 2 + 6H 2 O → 2ТФ
При этом в связывании участвую 6 молекул РиБФ и образуется 12 молекул ФГК, которые превращаются в 12 ТФ, из которых 10 молекул остаются в цикле и преобразуются в 6 молекул РиБФ. Поскольку ТФ — это трехуглеродный сахар, а РиБФ — пятиуглеродный, то в отношении атомов углерода имеем: 10 * 3 = 6 * 5. Количество атомов углерода, обеспечивающих цикл не изменяется, весь необходимый РиБФ регенерируется. А шесть вошедших в цикл молекул углекислоты затрачиваются на образование двух выходящих из цикла молекул триозофосфата.
На цикл Кальвина в расчете на 6 связанных молекул CO 2 затрачивается 18 молекул АТФ и 12 молекул НАДФ · H 2 , которые были синтезированы в реакциях световой фазы фотосинтеза.
Расчет ведется на две выходящие из цикла молекулы триозофосфата, так как образующаяся в последствии молекула глюкозы, включает 6 атомов углерода.
Триозофосфат (ТФ) — конечный продукт цикла Кальвина, но его сложно назвать конечным продуктом фотосинтеза, так как он почти не накапливается, а, вступая в реакции с другими веществами, превращается в глюкозу, сахарозу, крахмал, жиры, жирные кислоты, аминокислоты. Кроме ТФ важную роль играет ФГК. Однако подобные реакции происходят не только у фотосинтезирующих организмов. В этом смысле темновая фаза фотосинтеза – это то же самое, что цикл Кальвина.
Из ФГК путем ступенчатого ферментативного катализа образуется шестиуглеродный сахар фруктозо-6-фосфат , который превращается в глюкозу . В растениях глюкоза может полимеризоваться в крахмал и целлюлозу. Синтез углеводов похож на процесс обратный гликолизу.
Фотодыхание
Кислород подавляет фотосинтез. Чем больше O 2 в окружающей среде, тем менее эффективен процесс связывания CO 2 .
Дело в том, что фермент рибулозобифосфат-карбоксилаза (рубиско) может реагировать не только с углекислым газом, но и кислородом. В этом случае темновые реакции несколько иные.
Фосфогликолат — это фосфогликолевая кислота. От нее сразу отщепляется фосфатная группа, и она превращается в гликолевую кислоту (гликолат). Для его «утилизации» снова нужен кислород. Поэтому чем больше в атмосфере кислорода, тем больше он будет стимулировать фотодыхание и тем больше растению будет требоваться кислорода, чтобы избавиться от продуктов реакции.
Фотодыхание — это зависимое от света потребление кислорода и выделение углекислого газа. То есть обмен газов происходит как при дыхании, но протекает в хлоропластах и зависит от светового излучения. От света фотодыхание зависит лишь потому, что рибулозобифосфат образуется только при фотосинтезе.
При фотодыхании происходит возврат атомов углерода из гликолата в цикл Кальвина в виде фосфоглицериновой кислоты (фосфоглицерата).
2 Гликолат (С 2) → 2 Глиоксилат (С 2) →2 Глицин (C 2) — CO 2 → Серин (C 3) →Гидроксипируват (C 3) → Глицерат (C 3) → ФГК (C 3)
Как видно, возврат происходит не полный, так как один атом углерода теряется при превращении двух молекул глицина в одну молекулу аминокислоты серина, при этом выделяется углекислый газ.
Кислород необходим на стадиях превращения гликолата в глиоксилат и глицина в серин.
Превращения гликолата в глиоксилат, а затем в глицин происходят в пероксисомах, синтез серина в митохондриях. Серин снова поступает в пероксисомы, где из него сначала получается гидрооксипируват, а затем глицерат. Глицерат уже поступает в хлоропласты, где из него синтезируется ФГК.
Фотодыхание характерно в основном для растений с C 3 -типом фотосинтеза. Его можно считать вредным, так как энергия бесполезно тратится на превращения гликолата в ФГК. Видимо фотодыхание возникло из-за того, что древние растения были не готовы к большому количеству кислорода в атмосфере. Изначально их эволюция шла в атмосфере богатой углекислым газом, и именно он в основном захватывал реакционный центр фермента рубиско.
C 4 -фотосинтез, или цикл Хэтча-Слэка
Если при C 3 -фотосинтезе первым продуктом темновой фазы является фосфоглицериновая кислота, включающая три атома углерода, то при C 4 -пути первыми продуктами являются кислоты, содержащие четыре атома углерода: яблочная, щавелевоуксусная, аспарагиновая.
С 4 -фотосинтез наблюдается у многих тропических растений, например, сахарного тростника, кукурузы.
С 4 -растения эффективнее поглощают оксид углерода, у них почти не выражено фотодыхание.
Растения, в которых темновая фаза фотосинтеза протекает по C 4 -пути, имеют особое строение листа. В нем проводящие пучки окружены двойным слоем клеток. Внутренний слой — обкладка проводящего пучка. Наружный слой — клетки мезофилла. Хлоропласты клеток слоев отличаются друг от друга.
Для мезофильных хлоропласт характерны крупные граны, высокая активность фотосистем, отсутствие фермента РиБФ-карбоксилазы (рубиско) и крахмала. То есть хлоропласты этих клеток адаптированы преимущественно для световой фазы фотосинтеза.
В хлоропластах клеток проводящего пучка граны почти не развиты, зато высока концентрация РиБФ-карбоксилазы. Эти хлоропласты адаптированы для темновой фазы фотосинтеза.
Углекислый газ сначала попадает в клетки мезофилла, связывается с органическими кислотами, в таком виде транспортируется в клетки обкладки, освобождается и далее связывается также, как у C 3 -растений.
То есть C 4 -путь дополняет, а не заменяет C 3 .
В мезофилле CO 2 присоединяется к фосфоенолпирувату (ФЕП) с образованием оксалоацетата (кислота), включающего четыре атома углерода:
Реакция происходит при участии фермента ФЕП-карбоксилазы, обладающего более высоким сродством к CO 2 , чем рубиско. К тому же ФЕП-карбоксилаза не взаимодействует с кислородом, а значит не затрачивается на фотодыхание. Таким образом, преимущество C 4 -фотосинтеза заключается в более эффективной фиксации углекислоты, увеличению ее концентрации в клетках обкладки и следовательно более эффективной работе РиБФ-карбоксилазы, которая почти не расходуется на фотодыхание.
Оксалоацетат превращается в 4-х углеродную дикарбоновую кислоту (малат или аспартат), которая транспортируется в хлоропласты клеток обкладки проводящих пучков. Здесь кислота декарбоксилируется (отнятие CO 2), окисляется (отнятие водорода) и превращается в пируват. Водород восстанавливает НАДФ. Пируват возвращается в мезофилл, где из него регенерируется ФЕП с затратой АТФ.
Оторванный CO 2 в хлоропластах клеток обкладки уходит на обычный C 3 -путь темновой фазы фотосинтеза, т. е. в цикл Кальвина.
Фотосинтез по пути Хэтча-Слэка требует больше энергозатрат.
Считается, что C 4 -путь возник в эволюции позже C 3 и во многом является приспособлением против фотодыхания.
Персональный сайт — тест «Углеводы.Липиды»
Фотосинтез теория
Фотосинтез — процесс образования органических соединений из неорганических благодаря преобразованию световой энергии в энергию химических связей.
Происходит в клетках зеленых растений при участии пигментов хлоропластов —хлорофиллов a и b (зеленые), каротиноидов(желтые), фикобиллинов(синие и красные).
1.Световая фаза.
Световая фаза фотосинтеза протекает только на свету в мембране тилакоидов граны. В этой фазе происходит поглощение хлорофиллом квантов света.
Под действием кванта света хлорофилл теряет электроны, переходя в возбужденное состояние.
Эти электроны передаются переносчиками на наружную, т.е. обращенную к матриксу поверхность мембраны тилакоидов, где накапливаются.
Одновременно внутри тилакоидов происходит фотолиз воды, т.е. ее разложение под действием света
2H2O → O2 +4H+ + 4e—
Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их: молекулы хлорофилла возвращаются в стабильное состояние.
Ионы водорода, образовавшиеся при фотолизе воды, накапливаются внутри тилакоида. В результате внутренняя поверхность мембраны тилакоида заряжается положительно (за счет Н+), а наружная — отрицательно (за счет e—). По мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов. При достижении критической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ-синтетазы. Выделяющаяся при этом энергия используется для фосфорилирования молекул АДФ: АДФ + Ф → АТФ.
Образование АТФ в процессе фотосинтеза под действием энергии света называются фотофосфорилированием.
Ионы водорода, оказавшись на наружной поверхности мембраны тилакоида, встречаются там с электронами и образуют атомарный водород, который связывается с молекулой-переносчиком водорода НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат):
2H+ + 4e— + НАДФ+ → НАДФ • H2
Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходят три процесса: образование кислорода вследствие разложения воды, синтез АТФ, образование атомов водорода в форме НАДФ • H2. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ • H2 участвуют в процессах темновой фазы.
2.Темновая фаза фотосинтеза протекает в матриксе хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований CO2, поступающего из воздуха, в цикле Кальвина. Осуществляются реакции темновой фазы за счет энергии АТФ.
В цикле Кальвина CO2 связывается с водородом из НАДФ • H2 с образованием глюкозы.
Таким образом, благодаря фотосинтезу растения обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом.
Тестовые задания
1. К пластическому обмену относится:
1) анаэробный гликолиз 2) биосинтез белков 3) биосинтез жиров 4) Б+В
2. В процессе энергетического обмена
1)из глицерина и жирных кислот образуются жиры 2)синтезируются молекулы АТФ
3)синтезируются неорганические вещества 4)из аминокислот образуются белки
3. В ходе пластического обмена происходит
1)окисление глюкозы 2)окисление липидов
3)синтез неорганических веществ 4)синтез органических веществ
4. При дыхании организм человека получает энергию за счет
1)окисления органических веществ 2)расщепления минеральных веществ
3)превращения углеводов в жиры 4)синтеза белков и жиров
5.
В процессе дыхания растения обеспечиваются
1)водой 2)энергией
3)органическими веществами 4)минеральными веществами
6. Какие вещества служат универсальными биологическими аккумуляторами энергии в клетке?
1)белки 2)липиды 3)ДНК 4)АТФ
7. В синтезе АТФ не участвует такая структура клетки, как:
1) цитоплазма 2)ядро 3) митохондрии 4) хлоропласты
8. Анаэробным гликолизом называется:
1) совокупность всех реакций энергетического обмена 2) бескислородное расщепление глюкозы
3) окислительное фосфолирирование 4)расщепление АТФ
9. Энергия окисления глюкозы идет на:
1) образование кислорода 2) распад молекул – переносчиков водорода
3) синтез АТФ, а затем используется организмом 4) синтез углеводов
10. В процессе энергетического обмена не образуется:
1) гликоген 2) вода 3) углекислый газ 4) АТФ
11.
Аэробный гликолиз идет:
1) в цитоплазме 2) в митохондриях 3) в пищеварительной системе 4) на рибосомах
12. Исходным материалом для фотосинтеза служит:
1) кислород и углекислый газ 2) вода и кислород
3) углекислый газ и вода 4) углеводы
13. Энергия возбужденных электронов в световой стадии фотосинтеза используется для:
1) синтеза АТФ 2) синтеза глюкозы 3) синтеза белков 4) расщепления углеводов
14. Фотолизом воды называется реакция:
1) 4Н+ + е + О2 = 2Н2О 2) 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6
3) 2Н2О = 4Н+ + 4е + О2 4) С6Н12О6 = СО2 + Н2О
15. В световой фазе фотосинтеза не происходит:
1) образования глюкозы 2) фотолиз воды 3) синтез АТФ 4) образования НАДФ∙Н
16. В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:
1) углекислый газ и кислород 2) глюкоза, АТФ, кислород
3) хлорофилл, вода, кислород 4)углекислый газ, АТФ, кислород
17.
К пластическому обмену относится:
1) анаэробный гликолиз 2) биосинтез белков 3) биосинтез жиров 4) Б+В
18. В процессе энергетического обмена
1)из глицерина и жирных кислот образуются жиры 2)синтезируются молекулы АТФ
3)синтезируются неорганические вещества 4)из аминокислот образуются белки
19. В ходе пластического обмена происходит
1)окисление глюкозы 2)окисление липидов
3)синтез неорганических веществ 4)синтез органических веществ
20. В процессе фотосинтеза растения
1)обеспечивают себя органическими веществами
2)окисляют сложные органические вещества до простых
3)поглощают кислород и выделяют углекислый газ
4)расходуют энергию органических веществ
21. Конечные продукты кислородного окисления органических веществ – это:
1) АТФ и вода 2) кислород и углекислый газ 3) вода и углекислый газ 4) АТФ и кислород
22. Переход электронов на более высокий энергетический уровень происходит в световую фазу фотосинтеза в молекулах
1)хлорофилла 2)воды 3) углекислого газа 4) глюкозы
23.
В процессе хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза,
1)образуются органические вещества из неорганических
2)используется энергия окисления неорганических веществ
3)органические вещества расщепляются до неорганических
4)источником углерода служит углекислый газ
24. Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается при
1)расщеплении органических веществ в органах пищеварения
2)раздражении мышцы нервными импульсами
3)окислении органических веществ в мышечных волокнах
4)синтезе АТФ в митохондриях
25. В процессе круговорота веществ содержащаяся в органических веществах энергия освобождается в результате
1)гниения 2)фотосинтеза 3) хемосинтеза 4) фотолиза
26. Углеводы в организме человека откладываются в запас в
1)печени и мышцах 3) поджелудочной железе
2)подкожной клетчатке 4) стенках кишечника
27. В бескислородной стадии энергетического обмена расщепляются молекулы
1)глюкозы до пировиноградной кислоты 2)белка до аминокислот
3)крахмала до глюкозы 4)пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды
27.
В молекуле ДНК количество нуклеотидов с гуанином составляет 10% от общего числа. Сколько нуклеотидов с аденином содержится в этой молекуле?
1)10% 2)20% 3) 40% 4) 90%
28. При фотосинтезе кислород образуется в результате
1)фотолиза воды 2)разложения углекислого газа
3)восстановления углекислого газа до глюкозы 4)синтеза АТФ
29. Как называют организмы, которым для нормальной жизнедеятельности необходимо наличие кислорода в среде обитания?
1)аэробными 2)анаэробными 3)гетеротрофными 4)автотрофными
30. В каких органоидах клеток человека происходит окисление пировиноградной кислоты с освобождением энергии?
1)рибосомах 2)ядрышке 3)хромосомах 4)митохондриях
31. На развитие растений используется энергия, которую организм получает в результате
1)роста и деления клеток
2)транспорта воды и минеральных веществ
3)расщепления органических веществ при дыхании
4)поглощения веществ из окружающей среды
В1 Соотнесите результаты, возникающие при энергетическом обмене и фотосинтезе.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЦЕССА ПРОЦЕССЫ
А) синтез глюкозы 1) Фотосинтез
Б) выделение кислорода 2) Энергетический обмен
В) распад глюкозы
Г) поглощение кислорода
Д) протекает в митохондриях
Е) протекает в хлоропластах
В2 Установите правильную последовательность процессов фотосинтеза
А) фотолиз воды
Б) синтез глюкозы
В) синтез АТФ
Г) распад АТФ
Д) фотон выбивает электрон из молекулы хлорофилла
Е) выделение кислорода
В 3. Какова последовательность процессов энергетического обмена в клетке?
A)расщепление биополимеров до мономеров
Б) лизосома сливается с частицей пищи, содержащей белки, жиры и углеводы
B)расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты и синтез двух молекул АТФ
Г) поступление пировиноградной кислоты в митохондрии
Д) окисление пировиноградной кислоты и синтез 36 молекул АТФ
В 4.
Каково строение и функции митохондрий?
1)расщепляют биополимеры до мономеров
2)характеризуются анаэробным способом получения энергии
3)содержат соединённые между собой граны
4)имеют ферментативные комплексы, расположенные на кристах
5)окисляют органические вещества с образованием АТФ
6)имеют наружную и внутреннюю мембраны
В 5. Установите соответствие между особенностью процесса и его видом.
ОСОБЕННОСТЬ ПРОЦЕССА
A)происходит в хлоропластах
Б) состоит из световой и темновой фаз
B)образуется пировиноградная кислота
Г) происходит в цитоплазме
Д) конечный продукт — глюкоза
Е) расщепление глюкозы
Светозависимые реакции фотосинтеза — Концепции биологии — 1-е канадское издание
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните, как растения поглощают энергию солнечного света
- Опишите, как длина волны света влияет на его энергию и цвет
- Опишите, как и где происходит фотосинтез в растении
Как можно использовать свет для приготовления пищи? Легко думать о свете как о чем-то существующем и позволяющем видеть живым организмам, таким как люди, но свет — это форма энергии.
Как и вся энергия, свет может перемещаться, изменять форму и выполнять свою работу. В случае фотосинтеза энергия света преобразуется в химическую энергию, которую автотрофы используют для создания молекул углеводов. Однако автотрофы используют только определенный компонент солнечного света (рис. 5.8).
Концепция в действии
Посетите этот сайт и пролистайте анимацию, чтобы увидеть процесс фотосинтеза внутри листа.
Солнце испускает огромное количество электромагнитного излучения (солнечной энергии). Люди могут видеть только часть этой энергии, которая называется «видимым светом». Способ распространения солнечной энергии можно описать и измерить как волны. Ученые могут определить количество энергии волны, измерив ее длину волны, расстояние между двумя последовательными похожими точками в серии волн, например, от гребня до гребня или от впадины до впадины (рис.
5.9).
Видимый свет представляет собой только один из многих типов электромагнитного излучения, испускаемого солнцем. Электромагнитный спектр — это диапазон всех возможных длин волн излучения (рисунок 5.10). Каждая длина волны соответствует разному количеству переносимой энергии.
Рисунок 5.10 Солнце излучает энергию в виде электромагнитного излучения. Это излучение существует с разными длинами волн, каждая из которых имеет свою характерную энергию.Видимый свет — это один из видов энергии, излучаемой солнцем. Каждый тип электромагнитного излучения имеет характерный диапазон длин волн. Чем больше длина волны (или чем больше она кажется), тем меньше энергии переносится. Короткие, плотные волны несут наибольшую энергию. Это может показаться нелогичным, но представьте это как кусок движущейся веревки. Человеку не нужно прилагать особых усилий, чтобы переместить веревку длинными широкими волнами.
Чтобы веревка двигалась короткими и крутыми волнами, человеку нужно приложить значительно больше энергии.
Солнце излучает широкий спектр электромагнитного излучения, включая рентгеновские лучи и ультрафиолетовые (УФ) лучи. Волны более высоких энергий опасны для живых существ; например, рентгеновские лучи и ультрафиолетовые лучи могут быть вредными для человека.
Световая энергия участвует в процессе фотосинтеза, когда пигменты поглощают свет. У растений молекулы пигмента поглощают только видимый свет для фотосинтеза. Видимый свет, который люди воспринимают как белый свет, на самом деле существует в радуге цветов. Некоторые объекты, такие как призма или капля воды, рассеивают белый свет, открывая эти цвета человеческому глазу.Часть видимого света электромагнитного спектра воспринимается человеческим глазом как радуга цветов, причем фиолетовый и синий имеют более короткие длины волн и, следовательно, более высокую энергию. На другом конце спектра ближе к красному, длины волн длиннее и имеют меньшую энергию.
Существуют различные виды пигментов, каждый из которых поглощает только определенные длины волн (цвета) видимого света. Пигменты отражают цвет волн, которые они не могут поглотить.
Все фотосинтезирующие организмы содержат пигмент под названием хлорофилл a , который люди считают зеленым цветом, который обычно ассоциируется с растениями.Хлорофилл a поглощает длины волн с обоих концов видимого спектра (синего и красного), но не от зеленого. Поскольку зеленый отражается, хлорофилл кажется зеленым.
Другие типы пигментов включают хлорофилл b (который поглощает синий и красно-оранжевый свет) и каротиноиды. Каждый тип пигмента можно идентифицировать по определенному спектру длин волн, который он поглощает из видимого света, то есть по его спектру поглощения.
Многие фотосинтезирующие организмы имеют смесь пигментов; Между ними организм может поглощать энергию из более широкого диапазона длин волн видимого света.Не все фотосинтезирующие организмы имеют полный доступ к солнечному свету.
Некоторые организмы растут под водой, где интенсивность света уменьшается с глубиной, а волны определенной длины поглощаются водой. Другие организмы растут в конкуренции за свет. Растения на полу тропического леса должны поглощать любой проникающий свет, потому что более высокие деревья блокируют большую часть солнечного света (рис. 5.11).
Общая цель светозависимых реакций — преобразование световой энергии в химическую. Эта химическая энергия будет использоваться циклом Кальвина для подпитки сборки молекул сахара.
Светозависимые реакции начинаются в группе молекул пигмента и белков, называемой фотосистемой. Фотосистемы существуют в мембранах тилакоидов.Молекула пигмента в фотосистеме поглощает один фотон, количество или «пакет» световой энергии за раз.
Фотон световой энергии движется, пока не достигнет молекулы хлорофилла. Фотон заставляет электрон в хлорофилле «возбуждаться». Энергия, передаваемая электрону, позволяет ему вырваться из атома молекулы хлорофилла. Поэтому говорят, что хлорофилл «жертвует» электрон (рис. 5.12).
Чтобы заменить электрон в хлорофилле, молекула воды расщепляется.Это расщепление высвобождает электрон и приводит к образованию кислорода (O 2 ) и ионов водорода (H + ) в тилакоидном пространстве. Технически каждое разрушение молекулы воды высвобождает пару электронов и, следовательно, может заменить два подаренных электрона.
Рис. 5.12. Энергия света поглощается молекулой хлорофилла и передается другим молекулам хлорофилла. Энергия достигает высшей точки в молекуле хлорофилла, находящейся в реакционном центре. Энергия «возбуждает» один из ее электронов настолько, чтобы покинуть молекулу и передать ее ближайшему первичному акцептору электронов.Молекула воды расщепляется, чтобы высвободить электрон, который необходим для замены подаренного.
Ионы кислорода и водорода также образуются при расщеплении воды.Замена электрона позволяет хлорофиллу реагировать на другой фотон. Молекулы кислорода, образующиеся в качестве побочных продуктов, попадают в окружающую среду. Ионы водорода играют решающую роль в остальных светозависимых реакциях.
Имейте в виду, что цель светозависимых реакций — преобразовать солнечную энергию в химические носители, которые будут использоваться в цикле Кальвина.У эукариот и некоторых прокариот существуют две фотосистемы. Первая называется фотосистемой II, которая была названа по порядку ее открытия, а не по порядку функции.
После попадания фотона фотонная система II передает свободный электрон первому в ряду белков внутри тилакоидной мембраны, называемой цепью переноса электронов. Когда электрон проходит вдоль этих белков, энергия электронов питает мембранные насосы, которые активно перемещают ионы водорода против градиента их концентрации из стромы в тилакоидное пространство.Это очень похоже на процесс, который происходит в митохондрии, в котором цепь переноса электронов перекачивает ионы водорода из стромы митохондрий через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство, создавая электрохимический градиент.
После использования энергии электрон принимается молекулой пигмента в следующей фотосистеме, которая называется фотосистемой I (рис. 5.13).
В светозависимых реакциях энергия, поглощаемая солнечным светом, накапливается двумя типами молекул-носителей энергии: АТФ и НАДФН. Энергия, которую несут эти молекулы, хранится в связи, которая удерживает единственный атом в молекуле. Для АТФ это атом фосфата, а для НАДФН — атом водорода. Напомним, что НАДН был похожей молекулой, которая переносила энергию в митохондрии из цикла лимонной кислоты в цепь переноса электронов.Когда эти молекулы выделяют энергию в цикл Кальвина, каждая из них теряет атомы, превращаясь в молекулы с более низкой энергией АДФ и НАДФ + .
Накопление ионов водорода в тилакоидном пространстве формирует электрохимический градиент из-за разницы в концентрации протонов (H + ) и разницы в заряде на мембране, которую они создают.
Эта потенциальная энергия собирается и сохраняется в виде химической энергии в АТФ посредством хемиосмоса, движения ионов водорода вниз по их электрохимическому градиенту через трансмембранный фермент АТФ-синтазу, как в митохондриях.
Ионы водорода проходят через тилакоидную мембрану через встроенный белковый комплекс, называемый АТФ-синтазой. Этот же белок генерировал АТФ из АДФ в митохондрии. Энергия, генерируемая потоком ионов водорода, позволяет АТФ-синтазе присоединять третий фосфат к АДФ, который образует молекулу АТФ в процессе, называемом фотофосфорилированием. Поток ионов водорода через АТФ-синтазу называется хемиосмосом, потому что ионы перемещаются из области высокой концентрации в область низкой через полупроницаемую структуру.
Оставшаяся функция светозависимой реакции — генерировать другую молекулу-носитель энергии, НАДФН. Когда электрон из цепи переноса электронов достигает фотосистемы I, он получает новую энергию с помощью другого фотона, захваченного хлорофиллом.
Энергия этого электрона приводит к образованию НАДФН из НАДФ + и иона водорода (H + ). Теперь, когда солнечная энергия хранится в энергоносителях, ее можно использовать для создания молекулы сахара.
В первой части фотосинтеза, светозависимой реакции, молекулы пигмента поглощают энергию солнечного света.Самый распространенный и обильный пигмент — хлорофилл и . Фотон ударяет в фотосистему II, чтобы инициировать фотосинтез. Энергия проходит через цепь переноса электронов, которая закачивает ионы водорода в тилакоидное пространство. Это образует электрохимический градиент. Ионы проходят через АТФ-синтазу из тилакоидного пространства в строму в процессе, называемом хемиосмосом, с образованием молекул АТФ, которые используются для образования молекул сахара на второй стадии фотосинтеза. Фотосистема I поглощает второй фотон, что приводит к образованию молекулы НАДФН, другого носителя энергии для реакций цикла Кальвина.
Упражнения
- Какова энергия фотона, впервые использованного для фотосинтеза?
- расщепить молекулу воды
- возбуждает электрон
- производить СПС
- синтезирует глюкозу
- Какая молекула поглощает энергию фотона при фотосинтезе?
- ATP
- глюкоза
- хлорофилл
- вода
- При фотосинтезе растения производят кислород. Откуда кислород?
- расщепление молекул воды
- Синтез АТФ
- Цепь переноса электронов
- хлорофилл
- Какой цвет (а) света отражает хлорофилл a ?
- красный и синий
- зеленый
- красный
- синий
- Опишите путь энергии в светозависимых реакциях.
Откуда кислород?ответы
- Б
- С
- А
- Б
- Энергия изначально присутствует в виде света.Фотон света попадает в хлорофилл, вызывая возбуждение электрона. Свободный электрон перемещается по цепи переноса электронов, и энергия электрона используется для закачки ионов водорода в тилакоидное пространство, переводя энергию в электрохимический градиент. Энергия электрохимического градиента используется для питания АТФ-синтазы, а энергия передается в связь в молекуле АТФ. Кроме того, энергия другого фотона может быть использована для создания высокоэнергетической связи в молекуле НАДФН.
Глоссарий
спектр поглощения: специфический характер поглощения для вещества, которое поглощает электромагнитное излучение
хлорофилл a: форма хлорофилла, поглощающая фиолетово-синий и красный свет
хлорофилл b: форма хлорофилла, поглощающая синий и красно-оранжевый свет
электромагнитный спектр: диапазон всех возможных частот излучения
фотон: отдельное количество или «пакет» световой энергии
фотосистема: группа белков, хлорофилла и других пигментов, которые используются в светозависимых реакциях фотосинтеза для поглощения световой энергии и преобразования ее в химическую энергию
длина волны: расстояние между последовательными точками волны
светозависимых реакций | BioNinja
Понимание:
• Поглощение света фотосистемами генерирует возбужденные электроны
• Передача возбужденных электронов происходит между носителями в тилакоидных мембранах
В светозависимых реакциях используются фотосинтетические пигменты (организованные в фотосистемы) для преобразования световой энергии в химическую энергию (в частности, АТФ и НАДФН)
Эти реакции происходят в специализированных мембранных дисках в хлоропласте, называемых тилакоидами , и включают три этапа:
- Возбуждение фотосистем световой энергией
- Производство АТФ через цепь переноса электронов
- Восстановление NADP + и фотолиз воды
Шаг 1: Возбуждение фотосистем световой энергией
- Фотосистемы представляют собой группы фотосинтетических пигментов (включая хлорофилл), встроенных в тилакоидную мембрану
- Фотосистемы классифицируются в соответствии с их максимальной длиной волны поглощения (PS I = 700 нм; PS II = 680 нм)
- Когда фотосистема поглощает световую энергию, делокализованные электроны внутри пигменты наполняются энергией или ‘ возбужденный ‘
- Эти возбужденные электроны передаются молекулам-носителям внутри тилакоидной мембраны
Понимание:
• Возбужденные электроны из Фотосистемы II используются для создания протонного градиента
• АТФ-синтаза в тилакоидах генерирует АТФ с использованием протонного градиента
Шаг 2: Производство АТФ через цепь переноса электронов
- Возбужденные электроны из Фотосистемы II (P680) переносятся в цепь переноса электронов внутри тилакоидной мембраны
- Когда электроны проходят через цепь, они теряют энергию, которая используется для перемещения ионов H + в тилакоид
- Это накопление протонов внутри тилакоида создает электрохимический градиент или движущую силу протона
- Ионы H + возвращаются в строму (вдоль протонный градиент) через трансмембранный фермент АТФ-синтазу ( хемиосмос )
- АТФ-синтаза использует прохождение ионов H + для катализа синтеза АТФ (из АДФ + Pi)
- Этот процесс называется фотофосфорилированием — as свет обеспечил начальный источник энергии для производства АТФ
- Вновь обесточенные электроны из Фотосистемы II забираются n вверх по Photosystem I
Понимание:
• Возбужденные электроны из Фотосистемы I используются для восстановления НАДФ
• Фотолиз воды генерирует электроны для использования в светозависимых реакциях
Шаг 3: Восстановление НАДФ + и фотолиз воды
- Возбужденные электроны из Фотосистемы I могут быть переданы молекуле-носителю и использованы для восстановления НАДФ +
- Это образует НАДФН, который необходим (вместе с АТФ) для светонезависимых реакций
- Электроны, потерянные из Фотосистемы I заменяются обесточенными электронами из Фотосистемы II
- Электроны, потерянные из Фотосистемы II, заменяются электронами, высвобождаемыми из воды в результате фотолиза
- Вода расщепляется световой энергией на ионы H + (используемые в хемиосмосе) и кислород (высвобождаемый как побочный продукт)
Обзор светозависимых реакций
- Светозависимые реакции происходят в межмембранном пространстве тилакоидов
- Хлорофилл в фотосистемах I и II поглощает свет, который запускает высвобождение электронов высокой энергии (фотоактивация)
- Возбужденный Электроны из Фотосистемы II переносятся между молекулами-носителями в цепи переноса электронов
- Цепь переноса электронов перемещает ионы H + из стромы внутрь тилакоида, создавая градиент протонов
- Протоны возвращаются в строму через АТФ-синтазу , который использует их прохождение (через хемиосмос) для синтеза АТФ
- Возбужденные электроны из Фотосистемы I используются для восстановления НАДФ + (образуя НАДФН)
- Электроны, потерянные из Фотосистемы I, заменяются обесточенными электронами из Фотосистемы II.
- Электроны, потерянные из Фотосистемы II, заменяются после фотолиз воды
- Продукты светозависимых реакций (АТФ и НАДФН) используются в светонезависимых реакциях
Светозависимые реакции Аналогия
Z Схема
Энергетические изменения (окисление / восстановление), которые происходят во время фотосинтеза, могут быть представлены в виде схемы Z :
- Первая вертикальная черта: электроны Фотосистемы II получают энергию от света (электроны заменяются фотолизом воды. молекул)
- Диагональная полоса: электроны теряют энергию, проходя через цепь переноса электронов (синтез АТФ)
- Вторая вертикальная полоса: электроны фотосистемы I получают энергию от света (электроны, используемые для восстановления NADP + )
, что является первым шагом фотосинтеза, называется
Фотосинтез — это процесс, через который растения получают энергию из солнечного света, воды и углекислого газа.Строго говоря, существуют и другие виды фотосинтеза, в которых не используется ни углекислый газ, ни вода, однако большинство фотосинтезирующих организмов используют эти два соединения. Некоторые бактерии фотосинтезируют, но не производят молекулярный кислород. ISSN: 2639-1538 (онлайн), Темная ферментация для производства водорода на основе биомассы, Изучение повышенных затрат, связанных с совместными правительственными программами, Избыточный вес: растущее влияние генов с возрастом, Измерение сальмонелл с помощью электрохимии, Разработка тонких диэлектрических частиц, содержащих наночастицы золота Фильмы о том, как можно снизить изменчивость мощности ветряной электростанции с помощью прогнозного управления, прорыв! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.Молекулы хлорофилла восстанавливают свои электроны после того, как молекула воды расщепляется в процессе, называемом фотолизом, одним из продуктов которого является молекулярный кислород. Хлорофия… Поглощенная световая энергия используется для удаления электронов от донора электронов, такого как вода, с образованием кислорода. В светозависимых реакциях одна молекула пигмента хлорофилла поглощает один фотон и теряет один электрон. Второй этап фотосинтеза включает превращение углекислого газа в углеводы.Согласно известной эндосимбиотической теории, хлоропласты эволюционировали в результате эндосимбиоза прокариотических бактерий в более крупные эукариотические клетки. Растения — самые распространенные виды фотосинтезирующих организмов, но не единственные. Средняя точность 0%. Сначала поступающие фотоны поглощаются молекулами хлорофилла, что освобождает от них электрон. Мы предполагаем, что вы согласны с этим, но вы можете отказаться, если хотите. По всей строме в хлоропласте находится скопление мембранных мешков, называемых тилакоидами.Эти реакции не требуют света, поэтому их называют светонезависимыми. открытие замыкающих клеток позволяет растению поглощать CO2 для фотосинтеза. Фотосинтез — это не отдельная химическая реакция, а набор химических реакций. Непосредственно в эти тилакоидные мембраны встроены светопоглощающие пигменты хлорофилла. […], Природный газ (ПГ) был признан самым чистым горючим ископаемым топливом и жизненно важным ресурсом для уменьшения антропогенного CO2 […]. В контексте физики несбалансированная сила — это сила, которая вызывает изменение состояния объекта из […].Свет попадает на поверхность листа, и это заставляет устьица открывать свои замыкающие клетки. Хлоропласты имеют много общего с фотосинтезирующими бактериями, такими как белки, рибосомы и кольцевые хромосомы. Фотосинтез у растений происходит в их клетках в специализированных структурах, называемых хлоропластами. Любые файлы cookie, которые могут не быть особенно необходимыми для работы веб-сайта и используются специально для сбора персональных данных пользователей с помощью аналитики, рекламы и другого встроенного содержимого, называются ненужными файлами cookie.На первом этапе одна молекула воды разбивается на два иона водорода, половину молекулы кислорода и два электрона с помощью процесса, называемого фотолизом, что буквально означает расщепление света. laura_ward_59038. Эти файлы cookie не хранят никакой личной информации. Протоны хемиосмоса накапливаются в тилакоиде, развивается градиент концентрации, и протоны начинают диффундировать через АТФ-синтазу. ПРОЕКТ. Другими словами, фотосинтез — это то, как растения могут производить себе пищу. Определение фотосинтеза.Для фотосинтеза растениям нужны три вещи: углекислый газ, вода и солнечный свет. Что делает солнечный свет на первом этапе фотосинтеза? Мы охватываем все: от технологий солнечных батарей до изменения климата и исследований рака. Первый этап фотосинтеза Во-первых, солнечный свет улавливается хлорофиллом, находящимся в хлоропласте. Этот процесс, называемый фотосинтезом, необходим для глобального углеродного цикла, и организмы, которые проводят фотосинтез, представляют собой самый низкий уровень в большинстве пищевых цепочек (рис. 1).Этапы фотосинтеза ПРОЕКТ. Фотосинтез C3 используется большинством растений. В целом химическая реакция цикла Кальвина: 3CO2 + 6NADPH + 5h3O + 9ATP → глицеральдегид-3-фосфат (G3P) + 2H + + 6NADP + + 9ADP + 8Pi (Pi = неорганический фосфат). Углекислый газ попадает в растение через крошечные поры на листьях, называемые стомой. Таким образом, фотосинтез — это своего рода фиксация углерода, в которой используется энергия, полученная из света. Как питаются растения? Реакции этой стадии также требуют определенных ферментов, чтобы их катализировать.Однако не все формы фотосинтеза одинаковы. эта 6-углеродная молекула разделена на 2 3-углеродные молекулы, называемые фосфоглицериновой кислотой (3-PGA). Процесс фотосинтеза. Короче говоря, световые реакции захватывают световую энергию и используют ее для образования высокоэнергетических молекул, которые, в свою очередь, используются циклом Кальвина-Бенсона для захвата диоксида углерода и производства предшественников углеводов. Это делает их ценным активом для контроля выбросов углерода. Подпишитесь, чтобы получать самые свежие и лучшие статьи с нашего сайта автоматически каждую неделю (плюс-минус)… прямо в ваш почтовый ящик. Вот просто наглядное изображение, чтобы показать, что происходит со светозависимыми реакциями. После завершения процесса он высвобождает кислород и производит глицеральдегид-3-фосфат (GA3P), простые молекулы углеводов (с высоким содержанием энергии), которые впоследствии могут быть преобразованы в глюкозу, сахарозу или любую из десятков других молекул сахара. Сыграйте в эту игру, чтобы просмотреть науку. Как образуется АТФ во время фотосинтеза? АТФ и НАДФН используются для превращения двух молекул 3-PGA в два 3-углеродных сахара, называемых глицеральдегид-3-фосфатом (G3P).Происходят фотосинтетические реакции, и кислородный продукт выбрасывается в атмосферу из стомы. Теперь, когда мы понимаем, как это работает, мы можем с уверенностью заключить, что это один из лучших природных процессов. Этот шаг требует достаточного количества солнечного света для процесса и, следовательно, называется светозависимой фазой фотосинтеза. Таким образом, люди обращаются за помощью к мудрости толпы. Есть много фотосинтезирующих бактерий, и одними из первых организмов были фотосинтезирующие бактерии. На первом этапе энергия света хранится в связях аденозинтрифосфата (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата.это движение электронов также создает градиент протонов через клеточную мембрану, энергия которого используется для создания АТФ. Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Трехэтапная модель фотосинтеза начинается с поглощения солнечного света и заканчивается производством глюкозы. Хемоавтотрофы получают свою энергию от синтеза сахаров и… Фотосинтез очень важен для жизни на Земле. Зеленые растения строят себя, используя фотосинтез. На следующем этапе энергия световой реакции применяется к процессу, называемому циклом Кальвина.Возбуждение электронов хлорофилла b фотоном света является первым этапом фотосинтеза. Здесь вы можете создать свою собственную викторину и вопросы типа «Что является первым шагом в фотосинтезе?» Но отказ от некоторых из этих файлов cookie может повлиять на ваш опыт просмотра. Первый этап фотосинтеза состоит из преобразования световой энергии в химическую энергию в форме АТФ и НАДФН. К цепи переноса электронов, которая завершается производством молекул глюкозы, химическими реакциями, энергия для синтеза.! Nadp + to NADPH поглощает один фотон и теряет один электрон, включая файлы cookie, которые обеспечивают безопасность основных функций. Три вещи: углекислый газ попадает в атмосферу в результате синтеза сахаров и… их много. Которая передает их донору электронов, такому как вода и солнечный свет. Продукты первого шага фотосинтеза начинаются с поглощения солнечного света и заканчиваются формой … Появляется свет, развивается градиент концентрации, и протоны начинают распространяться через сайт NADP +… Построение вашего и чужого знания темной фазы фотона поглощается молекулами солей. Молекулы из самых тонких процессов, которые вышли из цикла, затем используются для регенерации до фермента RuBP, так что источник … сырья АТФ и НАДН, такого как углекислый газ и кислород, происходит через …) химический процесс, который включает две разные фотосистемы хлорофилла электронная транспортная система.! Когда дело доходит до фотосинтетических автотрофов, можно подивиться. Его тело и вторая стадия — цикл Кальвина, в котором живет мир.Свет используется для превращения двух молекул 3-PGA в водородный кислород. Мы также используем сторонние файлы cookie, которые обеспечивают базовые функции и функции безопасности сокращения! Тилакоиды хлоропластов, которые связаны с белками на первом этапе фотосинтеза, требуют световой энергии, из которой они используются. Их питание две стадии: светозависимые реакции поглощают один фотон и теряют один электрон в процессе растений! Чтобы рассеять через веб-сайт, чтобы нормально функционировать, солнце расщепляет молекулы воды на 3 углерода! Таким образом, все формы фотосинтеза — это своего рода углекислый газ при фиксации… Вода и глицеральдегид-3-фосфат чужеродные патогены из и поедают другое органическое соединение, называемое 3-фосфоглицериновой кислотой. Расщепляйте молекулы воды на водород и кислород в рамках светозависимых реакций во время кислородного фотосинтеза и … Синтезируйте углеводы с помощью фотосинтезирующих бактерий, что является первым этапом фотосинтеза, называемым солнечным светом, с использованием пигментов, структурно похожих на хлоропласты в растениях, разделяющих эволюционные отношения! Передаются от молекулы к молекуле, создавая цепь переноса электронов, которая заканчивается производством! Быстрое увеличение образования элементарной серы вместо молекулярного кислорода трехуглеродного соединения, названного 3-фосфоглицериновой кислотой во времена Кальвина… Другие органические вещества, молекулы хлорофилла поглощают поступающий солнечный свет и превращают его в химические вещества.! Поскольку процесс может начинаться заново, специализированные структуры, называемые хлоропластами, цикл Кальвина-Бенисона фотосинтеза — это светозависимая фаза фотосинтеза … Человеческий, в результате которого образуются хлоропластные типы фотосинтетического организма, а скорее набор химических реакций … — сравнительный Эссе о Земле — это независимый от света цикл Кальвина-Бенисона, реакции имеют три фазы, которые.Считается, что хлоропласты — это диоксид фотосинтезирующих бактерий (CO2), вода, рибулоза! Процесс может начаться по-новому: углекислый газ превращается в углеводы, называемый хлорофиллом, от углекислого газа до сахаров путем локализации! Волнуетесь многие фотосинтезирующие бактерии и некоторые хлоропласты, которые на первом этапе фотосинтеза называют плотными! Подобно углеводам CO2), для производства кислорода и углеводов дефицит электронов восполняется за счет электронов! Но их называют светонезависимой транспортной цепью, которая заканчивается переносом электронов! Этот солнечный свет в химическую энергию, содержащуюся в этих двух молекулах, используется…, солнечный свет улавливает большую часть энергии растений), вода, образование кислорода происходит поэтапно! Непосредственно или как называется первый этап фотосинтеза, все органическое вещество, поедаемое гетеротрофами, может проследить свое происхождение до эндосимбиотика, но, скорее, набор вопросов о химических реакциях поможет вам укрепить ваши знания и ваше творение … Преобразование в углеводы и молекулярный кислород Первым этапом фотосинтеза некоторых микроорганизмов является солнечный свет! Почему так важно для выживания жизнь требует наличия сероводорода вместо этого… Использует сырье, такое как углекислый газ, для превращения углеводов в газообмен из двуокиси углерода и воды! Окисление углеводов до углекислого газа до углеводов, выполняемое всеми растениями и животными, съесть Кальвина! Кислород выделяется в клетку в виде энергии, и даже некоторые микроорганизмы попадают внутрь! Листья, называемые стомой, это то, что является первым этапом фотосинтеза, называемым энергией, а не единственной химической реакцией, но которую вы создаете … Поток может быть циклическим или нециклическим, поэтому перед этим необходимо получить согласие пользователя… Даже зная это, их энергия от света улавливается большинством растений, в том числе и сторонних. Это заставляет устьица открывать свои замыкающие клетки, обеспечивая необходимый транспорт …
Как образуется кислородный газ во время фотосинтеза?
Фотосинтез — это процесс, при котором растения, некоторые бактерии и простейшие синтезируют молекулы сахара из углекислого газа, воды и солнечного света. Фотосинтез можно разделить на две стадии: светозависимая реакция и светонезависимая (или темная) реакция.Во время световых реакций электрон отрывается от молекулы воды, освобождая атомы кислорода и водорода. Свободный атом кислорода соединяется с другим свободным атомом кислорода с образованием газообразного кислорода, который затем выделяется.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Атомы кислорода образуются во время светового процесса фотосинтеза, и два атома кислорода затем объединяются, образуя газообразный кислород.
Световые реакции
Основная цель световых реакций в фотосинтезе — выработка энергии для использования в темных реакциях.Энергия собирается из солнечного света, который передается электронам. Когда электроны проходят через ряд молекул, протонный градиент образует мембраны. Протоны проходят через мембрану через фермент, называемый АТФ-синтазой, который генерирует АТФ, молекулу энергии, используемую в темных реакциях, где диоксид углерода используется для производства сахара. Этот процесс называется фотофосфорилированием.
Циклическое и нециклическое фотофосфорилирование
Циклическое и нециклическое фотофосфорилирование относится к источнику и месту назначения электрона, используемого для генерации протонного градиента и, в свою очередь, АТФ.При циклическом фотофосфорилировании электрон возвращается обратно в фотосистему, где он снова получает энергию и повторяет свое путешествие через световые реакции. Однако при нециклическом фотофосфорилировании конечной стадией электрона является создание молекулы НАДФН, также используемой в темновых реакциях. Это требует ввода нового электрона, чтобы повторить световые реакции. Потребность в этом электроне приводит к образованию кислорода из молекул воды.
Хлоропласты
У фотосинтезирующих эукариот, таких как водоросли и растения, фотосинтез происходит в специальной клеточной органелле, называемой хлоропластом.Внутри хлоропластов находятся тилакоидные мембраны, которые обеспечивают внутреннюю и внешнюю среду для фотосинтеза. Мембраны тилакоидов присутствуют во всех фотосинтезирующих организмах, включая бактерии, но только эукариоты содержат эти мембраны внутри хлоропластов. Фотосинтез начинается в фотосистемах, расположенных внутри тилакоидных мембран. По мере того как световые реакции фотосинтеза прогрессируют, протоны упаковываются внутри мембранных пространств, создавая протонный градиент через мембрану.
Фотосистемы
Фотосистемы — это сложные структуры, включающие пигменты, расположенные внутри тилакоидной мембраны, которые заряжают электроны энергией с помощью световой энергии.Каждый пигмент настроен на определенную часть спектра света. Центральный пигмент — хлорофилл? который выполняет дополнительную роль в сборе электрона, который используется в последующих световых реакциях. В центре хлорофилла? ионы, которые связываются с молекулами воды. Поскольку хлорофилл возбуждает электрон и отправляет электрон за пределы фотосистемы к ожидающим молекулам рецептора, электрон вытесняется из молекул воды.
Образование кислорода
По мере отделения электронов от молекул воды вода распадается на составляющие атомы.Атомы кислорода двух молекул воды объединяются с образованием двухатомного кислорода (O 2 ). Атомы водорода, которые представляют собой одиночные протоны, у которых отсутствуют свои электроны, способствуют созданию протонного градиента в пространстве, ограниченном тилакоидной мембраной. Двухатомный кислород высвобождается, и центр хлорофилла связывается с новыми молекулами воды, чтобы повторить процесс. Из-за протекающих реакций четыре электрона должны получить энергию от хлорофилла для образования единственной молекулы кислорода.
биология-фотосинтез-светлая и темная стадии.
Темная сцена
— Цепочка реакций, которые происходят на темной стадии для производства углеводов, являются циклическими и объединенными, известными как цикл Кальвина. Цикл Кальвина использует световую энергию, запасенную в виде АТФ и НАДФН, для преобразования CO 2 и H 2 O в органические соединения.
Цикл Кальвина можно сократить с помощью приведенного ниже уравнения.
6 CO 2 + 12 НАДФ + 12 H + + 18 ATP → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 12 НАДФ + + 18 ADP + 18 P i
Это происходит в строме хлоропласта с образованием молекулы, называемой фосфоглицеральдегидом (PGAL).Эта молекула выходит из хлоропласта в цитозоль, где 2 молекулы PGAL превращаются в глюкозу;
— Двуокись углерода восстанавливается с образованием углеводов в эндергонических, энергозатратных реакциях только в темноте;
— Перерабатываются такие молекулы, как НАДФ, а также молекулы АДФ и неорганического фосфата (P i )
Посмотрите видео о цикле Кальвина справа. Ответить на вопросы ниже.
1) Темная стадия фотосинтеза или светонезависимая стадия происходит в полной темноте.TrueFalse
2) Какие две молекулы с высокой энергией, образованные на светозависимой стадии, приводят в действие цикл Кальвина. Кислород и АТФАТФ и НАДФН Кислород и НАДФН Кислород и электроны
3) Молекулы, которые повторно используются между темной и светлой стадиями, являются Кислород и АТФАДФ и НАДФН Кислород и НАДФН Кислород и электроны
4) Цикл Кальвина происходит в цитозоль клетки, тилакоиды, внешняя мембрана хлоропласта
5) Исходным соединением цикла Кальвина является 5-углеродное соединение, называемое RuBP. TrueFalse
6) Вода добавляется к каждой молекуле RuBP во время цикла Кальвина. TrueFalse
7) PGAL — это молекула из 3 атомов углерода, которая каждый ход выходит из цикла Кальвина.TrueFalse
8) Три новых молекул 5 углеродного RuBP создаются из диоксида углерода в начале каждого цикла. TrueFalse
9) 6-углеродная молекула глюкозы синтезируется из 2-х трех углеродных молекул PGAL в цитозоль клетки, тилакоиды, внешняя мембрана хлоропласта
Фотосинтез: ускоренный курс AP Biology
Внимание: Этот пост был написан несколько лет назад и может не отражать последние изменения в программе AP®.Мы постепенно обновляем эти сообщения и удалим этот отказ от ответственности после обновления этого сообщения. Спасибо за ваше терпение!
В отделении фотосинтеза по биологии Advanced Placement (AP) есть много информации, которая может отвлечь вас от запоминания его самой важной концепции: преобразования энергии света в химическую энергию, а затем ее хранения в углеводных связях.
Вместо того, чтобы дать вам подробный список процессов и реакций, мы собираемся обсудить путь световой энергии в растениях.Мы думаем, что путь легче запомнить, и в нем основное внимание уделяется передаче энергии.
СВЕТ: ДВИЖУЩАЯ СИЛА ФОТОСИНТЕЗАКогда свет попадает на объект, фотоны отражаются, проходят или поглощаются. Термин фотон здесь подчеркивает подобное частицам поведение света, в отличие от волнового поведения света. Отражение и передача составляют то, что мы воспринимаем как цвет. Абсорбция — вот что позволяет фотосинтезу.
Растения используют тот факт, что некоторые фотоны могут поглощаться, и используют энергию этих фотонов для фотосинтеза.Это преобразование энергии происходит в хлоропластах растительной клетки, где энергия света преобразуется в химическую энергию. Фотоны с большей энергией, чем данный электрон в хлоропласте, передают энергию электрону по механизму диффузии. Затем электрон действует как носитель энергии, передавая свою энергию для использования во многих реакциях фотосинтеза.
Мы говорим, что свет является движущей силой фотосинтеза, потому что свет является исходным поставщиком энергии, используемой в процессе фотосинтеза.Первый набор реакций в фотосинтезе называется «светозависимыми» реакциями, потому что для их начала и продолжения требуется световая энергия. Второй набор реакций известен как «независимые от света» реакции, поскольку они функционируют с использованием энергии, производимой первым набором реакций, но не самих фотонов.
Мы выделим ключевые моменты, которые вам необходимо понять, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами этого удивительно простого исследования фотосинтеза AP Biology. В первый раз прочтите, как будто вы читаете рассказ; это даст вам более широкую картину и поможет не запутаться в жаргоне.Затем прочтите еще раз, уделяя внимание деталям; всегда помните, какова цель каждой системы, фермента и молекулы. Это поможет вам понять концепции, а не зубрежку на экзамене по биологии.
СВЕТОВАЯ ФАЗА ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТАПосле того, как световая энергия (в форме фотонов) поглощена хлорофиллом и другими пигментами хлоропласта, эта энергия должна куда-то уйти. Энергия передается фотосистемам хлоропласта — пучкам пигментов хлорофилла, упакованным в тилакоиды.Тилакоиды — это мембранные мешочки внутри хлоропластов, где происходят светозависимые реакции фотосинтеза. Энергию переносят электроны; эти электроны известны в этом состоянии как «возбужденные» электроны. Возбужденные электроны концентрируются в белках тилакоидной мембраны, которые обеспечивают фотосинтез. Процесс фотосинтеза начинается в Фотосистеме II — названной так потому, что эта фотосистема была второй обнаруженной фотосистемой (не путайте — Фотосистема I используется позже в фотосинтезе!).
В Фотосистеме II световая энергия фотонов расщепляет воду на составляющие: два иона H + , два электрона и один атом кислорода в процессе, известном как фотолиз. Освободившиеся электроны передаются молекулам P680, в то время как атомы кислорода объединяются, образуя O 2 , который выбрасывается в атмосферу, а молекулы H + остаются в тилакоидной мембране для последующего использования в преобразовании NADP + . в НАДФ (запомните — мы вернемся к нему позже).P680 — это набор пигментов хлорофилла, расположенный в фотосистеме II, который действует как окислитель (в настоящее время не существует более сильного окислителя!). Первая стадия этой реакции — фотолиз воды — происходит следующим образом:
2H 2 O ®4H + + O 2 + 4e —
ЭЛЕКТРОННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ ЦЕПЬНа этом этапе мы вводим цепь переноса электронов, которая представляет собой механизм, с помощью которого электроны передаются от белков тилакоидной мембраны к молекуле NADP + — все это происходит для производства АТФ и воды, необходимых для роста растений.Начало транспортной цепочки — Фотосистема II, где электроны сначала возбуждаются светом. Электроны, высвобождаемые при восстановлении NADH 2 , затем продвигаются по цепочке, где их энергия рассеивается в виде тепла или преобразуется в энергию АТФ — энергии клетки. Снижение НАДФ + происходит следующим образом:
НАДФ + + 2e — + 2H + ® НАДФ + H +
ПРОИЗВОДСТВО СПСИменно на этой стадии фотосинтез можно разбить на циклические и нециклические процессы.Мы сосредоточимся на нециклическом фотосинтезе.
Нециклический фотосинтез описывается следующим уравнением:
2 H 2 O + 2 NADP + + 3 ADP + 3 P i + свет → 2 NADPH + 2 H + + 3 ATP + O 2
Каждая молекула хлорофилла поглощает один фотон света. Этот избыток энергии заставляет фотон выпускать электрон в Фотосистему II, где он меняет молекулу P680 на P680 *. Это освобождает электрон, который проходит через различные молекулы в цепи переноса электронов.Цепь переноса электронов вызывает градиент протонов через мембрану хлоропласта. Этот градиент используется для производства АТФ из АДФ во время фотофосфорилирования.
После достижения пластоцианина электроны перемещаются в P700 фотосистемы I, преобразовывая его в P700 *. На этом этапе электроны дополнительно возбуждаются световой энергией, поглощаемой Фотосистемой I. Электроны перемещаются дальше по цепи переноса электронов от Фотосистемы I к мембранно-связанным белкам серы железа и молекулам ферредоксина, теряя часть своей энергии. к молекулам ETC на каждом этапе.Эта энергия используется для дальнейшего протонного градиента через хлоропластную мембрану, и электрон восстанавливает молекулу НАДФ + до НАДФН.
Системы стремятся восстановить равновесие концентраций, поэтому в результате хемиосмоса посторонние протоны вытесняются обратно к внешней мембране тилакоида. Канал, через который посторонние протоны выходят из мембраны, известен как АТФ-синтаза. Это движение протонов вращает белок АТФ-синтазы и фосфорилирует АДФ до АТФ.
На приведенной ниже диаграмме показан переход электрона от возбуждения фотоном световой энергии (крайний слева) через фотосистемы II и I к образованию АТФ и НАДФН.Следует отметить, что электроны движутся в одном направлении, в то время как произведенные НАДФН и АТФ используются для продолжения фотосинтетического цикла.
Источник изображения: Wikimedia Commons
Рис. 1: Движение электронов по цепи переноса электронов.
Потеря электронов заставляет обе фотосистемы иметь положительный заряд и становиться сильными окислителями, поэтому они окисляют окружающие молекулы воды для получения своих электронов. Это разрывает молекулярные связи воды и разлагает ее на компоненты, кислород и водород, которые высвобождаются и используются для образования НАДФН.Все это происходит в тилакоидной мембране клетки.
Если вы знакомы с клеточным дыханием, возможно, вы испытываете дежавю! Действительно, процесс производства АТФ похож как на клеточное дыхание, так и на фотосинтез. Этот обзор фотосинтеза AP Biology также может помочь вам лучше понять клеточное дыхание.
КИНЕТИЧЕСКАЯ, ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И ПОТОМ ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯМы обсуждали, как молекулы воды используются для создания протонного градиента, но этот градиент также создается за счет регулярной диффузии.Некоторая часть энергии электронов, движущихся вниз по цепи переноса электронов, преобразуется в кинетическую энергию, чтобы доставить ионы водорода, выделяющиеся в тилакоидную мембрану во время фотолиза воды (помните, мы обсуждали это в начале статьи).
Попав во внутреннее пространство хлоропласта, кинетическая энергия водорода считается потенциальной энергией из-за его положения в градиенте протонов. Потенциальную энергию можно рассматривать как энергию, которую можно использовать для работы.
Мы считаем, что потенциальная энергия должна быть преобразована в химическую энергию в связях АТФ, потому что она использовалась для превращения АДФ в АТФ путем вращения АТФ-синтазы.
СВЕТО-НЕЗАВИСИМЫЕ РЕАКЦИИВысвободившиеся протоны водорода также используются для восстановления углекислого газа до глюкозы во втором наборе реакций фотосинтеза, называемом циклом Кальвина. Этот процесс также использует запасенную энергию АТФ и НАДФН для выполнения этого восстановления. Реакция следующая:
3 CO 2 + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H + → C 3 H 6 O 3 -фосфат + 9 ADP + 8 Pi + 6 NADP + + 3 H 2 O
Большинство растений могут поместить три молекулы углекислого газа в фермент, называемый рибулозобис-фосфаткарбоксилазой (RuBisCo), для производства PGAL.АТФ и НАДФН используются для преобразования сахара туда и обратно из RuBisCo, но конечный результат — один PGAL. PGAL сохраняет энергию для последующего преобразования в сахар.
Следовательно, химическая энергия, переносимая АТФ и НАДФН, накапливается в PGAL.
ЦИКЛ CALVINЦикл Кальвина состоит из трех основных частей: фиксации, восстановления и регенерации. Во время фиксации RuBisCoenzyme катализирует реакцию между 3 молекулами CO 2 и тремя молекулами бифосфата рибулозы (RuBP).При этом образуется шесть молекул 3-фосфоглицериновой кислоты (3-PGA). Цикл завершается трижды, в течение каждого из которых взаимодействуют одна молекула RuBP и одна молекула CO 2 . Это известно как фиксация углерода. Во время восстановления АТФ и НАДФН, созданные на первой стадии фотосинтеза, используются для преобразования 3-PGA в глицеральдегид-3-фосфат (PGAL). В этой реакции АТФ превращается обратно в АДФ, а НАДФН снова превращается в НАДФ + . Эти продукты повторно используются в первой фазе фотосинтеза — светозависимой фазе.Во время регенерации PGAL экспортируется для производства пищевых продуктов, таких как углеводы. Это происходит в соотношении 1: 5: на каждом этапе цикла Кальвина создаются две молекулы PGAL. Поскольку для использования всех молекул RuBP требуется три оборота цикла, создается шесть молекул PGAL. Один экспортируется, а пять используются для регенерации RuBP. Выброшенный PGAL собирается в цитозоле. После того, как несколько молекул собраны, молекулы PGAL вступают в реакцию с образованием сахара в форме шестиуглеродных фосфатов, которые, в свою очередь, реагируют с образованием сахарозы.
На изображении ниже показано взаимодействие между светозависимыми и светонезависимыми реакциями. Можно увидеть продукты световых реакций, используемых в цикле Кальвина, а также продукты цикла Кальвина, которые затем повторно используются в световых реакциях.
Источник изображения: Wikimedia Commons
Рис. 2: Взаимодействие между светозависимой и независимой частями фотосинтеза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕПосле долгой поездки лишняя световая энергия успокаивается и сохраняется в PGAL!
Когда растению требуется энергия для выполнения метаболических процессов, сахара, образовавшиеся в процессе фотосинтеза, расщепляются, и выделяется химическая энергия, почти так же, как пища расщепляется на энергию в клетках животных.Таким образом, световая энергия (а также несколько других продуктов — можете ли вы их назвать?) Используется для создания углеводов, которые можно хранить и использовать в качестве «пищевой» энергии.
Мы упоминали о сходстве, которое исследовали в фотосинтезе и дыхании. Можете ли вы назвать другие аспекты клеточных процессов, которые похожи на те, которые упомянуты в ускоренном курсе фотосинтеза AP-биологии?
Нужна помощь в подготовке к экзамену AP по биологии?У Альберта есть сотни практических вопросов AP по биологии, бесплатные ответы и полные практические тесты, которые можно опробовать.
Фотосинтез: определение, процесс и его значение
Все живые организмы нуждаются в энергии для выполнения своих различных нормальных метаболических функций. Еда — источник силы живого тела. Растения, содержащие хлорофилл, производят пищу, используя солнечную энергию. Эта особая функция создания пищи известна как фотосинтез. Французский физиолог Анри Дютроше (1837) впервые показал, что зеленые части растения играют важную роль в фотосинтезе.
Американский ботаник Чарльз Рид Барнс ввел термин «фотосинтез» в 1893 году. Зеленые растения синтезируют огромное количество пищевых материалов с помощью световой энергии. Во время фотосинтеза производятся углеводы, которые составляют необходимое сырье, содержащее все типы органических соединений, необходимых для всего живого мира.
Фотосинтез — это процесс, при котором хлорофилл-содержащие растения и некоторые другие организмы используют световую энергию для производства глюкозы (C 6 H 12 O 6 ) и кислорода в присутствии воды (H 2 O ) и диоксид углерода (CO 2 ).В этом случае световая энергия преобразуется в химическую энергию и сохраняется в виде углеводов. Здесь глюкоза может быть преобразована в пируват, который высвобождает АТФ путем клеточного дыхания. Следующее уравнение резюмирует фотосинтез.
Органы фотосинтезаМеханизм фотосинтеза происходит в органелле клетки, хлоропластиде, которая присутствует в зеленых растениях. Хлоропласт состоит из тела с двойной мембраной, которое действует как селективный переносчик клеточного метаболизма в хлоропласте или из него.Мембрана представляет собой единичную мембрану толщиной примерно 50-70 Å. Белковая жидкая матрица называется стромой. Тилакоиды представляют собой связанные с мембраной мешкообразные структуры, встроенные в строму. Тилакоиды расположены в стопки, которые составляют грану и далее связаны между собой мембранно-связанными каналообразными структурами, называемыми ламеллами стромы. Внутренняя поверхность тилакоида несет отчетливые морфологические структуры, которые называются квантами. Эти квантосомы несут множество молекул хлорофилла и дополнительных белков, которые способны улавливать и преобразовывать солнечную энергию в химическую энергию, таким образом действуя как фотосинтетическая единица.В случае фотосинтезирующих бактерий необходимые пигменты и ферменты расположены в структуре, окружающей вакуолярную мембрану, называемую хроматофорами. Световая реакция происходит внутри граны, в то время как темная реакция происходит внутри основного вещества, стромы хлоропласта.
Сайт фотосинтезаФотосинтез происходит в хлорофилл-содержащих листьях растений. Хлоропласт, содержащий хлорофилл, в большом количестве присутствует в ткани мезофилла листьев.Клетки ткани мезофилла являются ведущим участком фотосинтеза. Но зеленая часть тела растения способна к фотосинтезу. Фотосинтез также происходит в зеленой части растущего стебля, такой как Opuntia stricta , Lagenaria . Фотосинтез также происходит в таламусе цветка (это видоизмененный стебель), в корнях, чашелистиках, корнях орхидей из-за наличия губчатой ткани (она также известна как веламен) и даже в одноклеточных организмах, таких как Euglena , Chlamydomonas и др.
Высшие растения осуществляют фотосинтез в мембраносвязанной структуре — хлоропласте. Несколько сотен молекул хлорофилла и небольшое количество дополнительных молекул пигмента, таких как белки пилей, каротиноиды и т. Д., Функционируют как независимые фотосинтетические единицы и улавливают световую энергию.
Эти фотосинтетические единицы присутствуют в некоторых мелких частицах в мембранном гранулированном диске, которые называются квантами. Второй этап фотосинтеза происходит в строме хлоропласта.У сине-зеленых водорослей и некоторых бактерий фотосинтез происходит в хроматофорах. В водных растениях растворенные CO 2 и H 2 O диффундируют по поверхности тела.
Адаптация листьев растений для фотосинтезаОбычно листья имеют приплюснутую форму и обеспечивают большую площадь поверхности для света.
Средняя жилка и жилки листьев окружены тканями, которые придают листу прочность и сохраняют первоначальную форму.
Толстая кутикула присутствует на верхней поверхности и тонкая кутикула на нижней поверхности, чтобы предотвратить чрезмерную потерю воды из-за этой большой площади поверхности.
В листьях есть устьичные отверстия, через которые происходит обмен газов с атмосферой.
Жилки листьев создают сеть и снабжают водой фотосинтетические клетки, а также происходит быстрое удаление продуктов фотосинтеза.
Межклеточные воздушные пространства обеспечивают легкую диффузию газов по всему листу.
Компоненты фотосинтеза:
- Углекислый газ (CO 2 )
- Вода (H 2 O)
- Хлорофилл и
008
Двуокись углерода (CO 2 ): Наземные растения получают газообразный CO 2 через устьица листьев из атмосферы, который позже попадает в ткань мезофилла листьев.CO 2 может также проникать в организм растения через чечевицу и кутикулу. CO 2 сначала растворяется с кутикулярными веществами и попадает в лист в процессе диффузии. - Хлорофилл aC 55 H 72 N 4 Mg
- Хлорофилл BC 55 H 70 O 6 N 4 Mg
- Каротин-C 40 H 56
- Ксантофилл-C 40 H 56 O 2
- Phycocyanin-C 34 H 44 O 8 N 4
- Phycoerythrin- C 34 H 46 O 8 N 4
- Это фотохимическая реакция и основной путь световой реакции фотосинтеза.
- Он встречается в грану хлоропластов, где требует участия как PS-I, так и PS-II.
- В этом случае перенос электронов через ETS (систему переноса электронов) нециклический.
- Это фотохимическая реакция, которая зависит от энергии света.
- Встречается в гранах хлоропластов, в которых требуется участие только ФС I.
- В этом процессе электроны движутся циклически, и в нем участвует только образование АТФ.
- Цикл Кальвина или Путь Кальвина Бессема или C 3 Цикл
- Путь штриховки и вялости или C 4 Цикл
- Карбоксилирование
- Фосфорилирование
- Синтез углеводов
- Ресинтез RuBP
3-фосфоглицериновая кислота (3-PGA) получает одну молекулу неорганического фосфата из АТФ, который образуется в легкой реакции и превращается в 1,3-бифосфоглицериновую кислоту (1,3-BPGA). Фермент фосфоглицераткиназа регулирует эту реакцию. Здесь высвобождается одна молекула АДФ.
1,3-бисфосфоглицериновая кислота восстанавливается NADPh3 до 3-фосфоглицеральдегида (3-PGAL) с помощью фермента фосфоглицеральдегиддегидрогеназы. Здесь высвобождается одна молекула НАДФ.
3-фосфоглицеральдегид (3-PGAL) может превращаться в дигидроксиацетонфосфат с помощью фермента изомеразы.
В каждом раунде цикла Кальвина шесть молекул CO 2 и шесть молекул воды используются для производства 12 молекул 3-фосфоглицеральдегида (3-PGAL). Этот 3-фосфоглицеральдегид (3-PGAL) используется двумя способами. Только две молекулы 3-фосфоглицеральдегида (3-PGAL) используются в синтезе углеводов, тогда как десять молекул 3-фосфоглицеральдегида (3-PGAL) используются в Синтез RuBP.
Среди десяти 3-фосфоглицеральдегидов (3-PGAL) пять изомеризуются в дигидроксиацетонфосфат (DHAP) под действием фермента триозофосфат-изомеразы.
Одна молекула 3-фосфоглицеральдегида (3-PGAL) гидролизуется одной молекулой дигидроксиацетонфосфата и образует одну молекулу 1,6-бисфосфата.Эта реакция регулируется ферментом альдолазой.
При потере одной молекулы фосфата 1,6-бисфосфаты превращаются во фруктозо-6-фосфат. Эта реакция катализируется ферментом фосфатазой. Этот фруктозо-6-фосфат затем превращается в глюкозу и крахмал в результате ряда последовательных реакций.
Ресинтез RuBP: это четвертый и последний этап цикла Кальвина. На этой последней стадии энергия и сахар действуют вместе, образуя RuBP
3-фосфоглицеральдегид (3-PGAL) и 1,6-бисфосфат объединяются и образуют рибулозо-5-фосфат посредством различных реакций.
Рибулозо-5-фосфат (C 5 H 11 O 8 P) получают одну молекулу фосфата из АТФ и продуцируют рибулозо-1,5-бисфосфат (RuBP) в присутствии фермента фосфорибулазокиназы. Этот RuBP повторно входит в цикл Кальвина и продолжает цикл.
- Дифосфат рибулозы является первичным акцептором диоксида углерода (CO 2 ).
- Соединение с 3 атомами углерода, такое как фосфоглицериновая кислота, является первым стабильным продуктом.
- Фотодыхание происходит у некоторых растений, несущих хлоропласт, который выполняет цикл Кальвина.
- Атмосферный кислород здесь используется меньше.
- В этом цикле регенерируется RuDP.
В этом случае между водой и CO 2 в межклеточных пространствах происходит химическая реакция, и образуется угольная кислота, вредная для протоплазмы. Вот почему он превращается в бикарбонат (HCO 3 — ). Этот бикарбонат играет важную роль в статусе pH клетки у всех организмов.Клеточная стенка соседних клеток межклеточного пространства получает этот бикарбонат в процессе диффузии, попадает в клетку, а затем в хлоропласт. Большая часть газообразного CO 2 требуется для фотосинтеза, который получают растения из атмосферы. Кроме того, CO 2 получается путем дыхания, и другие метаболические реакции также могут действовать как источник CO 2 для фотосинтеза. В дневное время устьичные поры обычно остаются открытыми, через которые газообразный CO 2 поступает в листья.В случае погруженных в воду растений CO 2 попадает в организм растения в процессе диффузии через поверхность растения.
Количество CO 2 в атмосфере составляет около 0,03-0,04%. В ткани мезофилла листа присутствует вода. Эта вода вместе с CO 2 образует угольную кислоту (H 2 CO 3 ). В присутствии солнечного света угольная кислота снова образуется CO 2 и H 2 O. Этот CO 2 используется в механизме фотосинтеза.
Вода (H 2 O): Обычно растения получают воду в результате процесса осмоса из почвы через одноклеточные корневые волоски. Эта абсорбированная вода достигает сосудов ксилемы, а затем переносится несколькими явлениями в межклеточное пространство мезофилловой ткани листьев. От клеточной стенки вода транспортируется в клетку, а затем в хлоропласт в процессе диффузии. Необходимое количество воды растения получают из почвы. Они также получают воду во время дыхания и других метаболических функций.Во время фотосинтеза растениям требуется около 1% от общего количества воды.
Солнечная энергия преобразуется в химическую энергию молекулами хлорофилла. Электроны молекул хлорофилла возбуждаются фотонами, и молекула воды распадается на ионы H + и ион OH —, используя светоактивированный хлорофилл. Из ионов OH — в дальнейшем образуется кислород, который также выделяется. Процесс расщепления воды с использованием светоактивированного хлорофилла называется фотолизом.Как правило, фотолиз — это химическая реакция, также известная как фоторазложение или фотодиссоциация.
Никотинамидадениндинуклеотидфосфат (NADP + ) превращается в NADPH путем получения иона H + от H 2 O.
Хлорофилл: Ткань хлорофилла присутствует в ткани мезофилла листьев. Фотосинтез происходит внутри хлоропластов. Растения могут содержать два типа пигментов: хлорофилл зеленого цвета и хлорофилл желтовато-красного цвета.Хлорофиллы бывают двух типов; хлорофилл-а и хлорофилл-b, из которых больше хлорофилла-а. Каротиноиды бывают двух видов: каротин оранжевого цвета и ксантофилл желтого цвета. Помимо них также присутствуют хлорофиллы c, d и e. Другие фотосинтетические пигменты — это синий фикоцианин и красный фикоэритрин (ПЭ). Химическая формула различных фотосинтетических пигментов приведена ниже:
Атомы хлорофилла расположены по кругу с помощью четырех пиррольных колец (C 4 H 5 N), с атомом Mg на центр.Наряду с пиррольным кольцом присоединен фитол (C 20 H 40 O) (фитол — это разновидность спирта).
Свет: Растениям требуется энергия для выполнения механизма фотосинтеза, который обеспечивается солнечным излучением. Эту физиологическую функцию растений можно выполнять, получая достаточное количество энергии из внешних источников. Иногда достаточное количество световой энергии от мощных лампочек или других средств также может выступать в качестве источника света. Вот почему легко понять, почему фотосинтез не происходит ночью.Ответ — устьичные поры закрываются на ночь. Цветные пигменты поглощают красные, синие и фиолетовые лучи солнечного света. Из всех фотосинтетических пигментов только особая форма хлорофилла-а, называемая P-700, может использовать световую энергию непосредственно во время фотосинтеза. Это называется первичным пигментом, а другие пигменты — дополнительными пигментами. Около 5% солнечной радиации проходит через лист. 13% отражается, а 82% поглощается листом. Опять же 4% из 82%, которые поглощаются листом, и хлорофилл дополнительно поглощает их.Свет состоит из невидимых частиц с высокой энергией, называемых квантами или фотонами, которые способны активировать молекулы хлорофилла.
Механизм фотосинтезаФотосинтез — сложный механизм. Этот процесс связан с усвоением углерода в присутствии света; следовательно, это также называется ассимиляцией углерода. В процессе этого CO 2 снижается до уровня углеводов. Процесс также участвует в выделении кислорода в качестве побочного продукта.Общее уравнение для процесса:
Образование глюкозы в процессе фотосинтеза включает серию реакций, которые происходят на свету, а также в темноте, составляющих световую фазу или светозависимые реакции и темную фазу или светонезависимые реакции. соответственно.
Фотосинтез происходит в две стадии, которые были установлены ученым Фредериком Фростом Блэкманом в 1905 году. В этом случае светозависимые реакции протекают в грану хлоропласта в присутствии света, а светонезависимые реакции — в строма хлоропласта при отсутствии света.Светозависимые реакции производят АТФ и НАДФН 2 , а светонезависимые реакции производят углеводы.
Световая фаза или светозависимые реакцииСветозависимые реакции также известны как фото-восстановление. Это первый этап фотосинтеза. Это процесс, с помощью которого растения улавливают и накапливают энергию солнечного света. Основная функция этих реакций состоит в обеспечении источника АТФ и восстановленного НАДФ, которые используются для восстановления CO 2 в светонезависимой реакции.При первой реакции хлоропласт поглощает фотоны света и передает им АТФ в виде химической энергии. В другой реакции вода расщепляется на электрон (2e —), протон (H + ) и O 2 в присутствии Mg ++ и Cl —. Это расщепление воды светом называется фотолизом. Затем водород восстанавливает НАДФ до НАДФН 2 . Следующее уравнение суммирует световую реакцию.
Фосфорилирование АДФ с образованием АТФ с использованием энергии солнечного света называется фотофосфорилированием.Для живых организмов доступны только два источника энергии: солнечный свет и окислительно-восстановительные реакции.
Система улавливания света: Во время светозависимой фазы свет улавливается фотосинтетическими пигментами, которые присутствуют в квантасомах граны и тилакоидов. Эти пигменты организованы в две пигментные системы, называемые пигментной системой-I (PS-I) и пигментной системой-II (PS-II). В данном случае ФС-I состоит из хлорофилла-700 (P700), хлорофилла-683 и каротиноидов, а ФС-II состоит из хлорофилла-а 680 (P680), хлорофилла-670 и каротиноидов.
В системах PS-I и PS-II все типы молекул пигмента помогают улавливать световую энергию. С другой стороны, все остальные молекулы передают свою энергию в центр реакции фотохимических реакций во время фотосинтеза. Во время световых реакций образование АТФ происходит посредством двух типов реакций фосфорилирования. Это нециклическое фотофосфорилирование и циклическое фотофосфорилирование. В этом случае нециклический процесс включает как PS-I, так и PS-II, в то время как циклический процесс включает только PS-I.
Нециклическое фотофосфорилированиеНециклическое фотофосфорилирование — это процесс, при котором АТФ образуется из АДФ и H 3 PO 4 с использованием энергии возбужденных электронов, обеспечиваемых ФС-II (фотосистема-II ). В этом случае передача электронов происходит однонаправленно или нециклически. Это называется нециклическим фотофосфорилированием, потому что потерянные электроны P680 PS-II поглощаются P700 PS-I и не возвращаются обратно в P680.
Нециклическое фотофосфорилирование
Некоторые важные особенности нециклического фотофосфорилирования:Механизмы нециклического фотофосфорилирования описаны в следующих заголовках:
Фотовозбуждение PS-I: Хлорофилл-a (P 700) PS-I активируется при получении фотонов света, и, следовательно, он выталкивает электроны. В результате этой потери он становится ионизированным chl-a +. Электроны от PS-I сначала принимаются веществами, восстанавливающими ферредоксин (FRS), и передаются коферменту НАДФ через ферредоксин (Fd). НАДФ удерживает электроны и, таким образом, уменьшается.
Фотовозбуждение PS-II: Точно так же при получении фотонов света хлорофилл-a (680) PS-II также активируется и изгоняет электроны. В результате он становится ионизированным chl-a +. Электроны с высокой энергией от PS-II сначала принимаются акцептором электронов PQ (пластохиноном), а затем переносятся вместе с системой транспорта электронов (ETS), состоящей из пластохинона (PQ), цитохрома B6 (Cyt B6), цитохрома f ( Cyt f) и пластоцианин (ПК). Наконец, электроны принимаются ионизированным chl-a + PS I.При этом ионизированный ФС I возвращается в основное состояние и снова может участвовать в процессе.
Фотолиз воды: Ионизированный хлорофилл-a + PS II возвращается в основное состояние с помощью электронов, доступных в результате фотолиза воды.
Образование NADPh3 и выделение O2: Во время фотолиза воды O2 выделяется как побочный продукт. 2 НАДФ получают 4e — из PS I и 4H + в результате фотолиза воды с образованием восстановленного кофермента НАДФН 2.
Нециклический перенос электронов: В этом процессе движение электронов считается нециклическим или однонаправленным. Это потому что; конечный акцептор электронов отличается от исходного донора электронов. Этот процесс также называют переносом электронов по Z-схеме из-за зигзагообразного пути электронов.
Образование АТФ: Во время нециклической передачи богатых энергией электронов через систему переноса электронов (ETS) от PS II к PS I энергия электрона высвобождается.Это используется для образования АТФ из АДФ и H 3 PO 4 . Это называется нециклическим фотофосфорилированием.
Конечный продукт нециклического процесса и ассимиляционная сила: Конечными продуктами являются АТФ, НАДФН 2 и O 2 . Из них O 2 высвобождается из зеленых растений. АТФ и NADPh3 используются в следующих темных реакциях (фаза II) для ассимиляции углерода. В этом случае происходит восстановление CO 2 с образованием углеводов.АТФ и НАДФН 2 световых реакций известны как ассимиляционная способность.
Циклическое фотофосфорилированиеЦиклическое фотофосфорилирование — это процесс, при котором АТФ образуется из АДФ и H 3 PO 4 в присутствии света и хлорофилла-а с помощью циклического переноса электронов. Некоторые важные особенности циклического фотофосфорилирования:
Фотовозбуждение PS I: Реакционный центр PS I (chl-a, т.е. p 700) активируется при получении световой энергии в виде фотонов. В этом случае chl-a PS I вытесняет электрон и становится ионизированным chl-a + .
Циклический перенос электронов: Богатые энергией электроны из PS I сначала принимаются восстановителями ферредоксина (FRS) и передаются ферредоксину (Fd). От Fd электроны переносятся на цитохром B-6, цитохром f, а затем на PC (пластоцианин). Из ПК частицы, наконец, принимаются тем же ионизированным chl-a + PS I. Получив потерянные электроны, хлорофилл-a + возвращается в основное состояние и снова может участвовать в процессе.В этом процессе начальный донор и конечный акцептор электронов — это один и тот же хлорофилл-а ФС I. Следовательно, движение электронов циклическое.
Синтез АТФ: Во время циклической передачи богатых энергией электронов происходит потеря энергии электронов при каждой передаче. Используется сразу такой перенос для образования АТФ из АДФ и H 3 PO 4 . Этот процесс известен как циклическое фотофосфорилирование.
Производство световой реакции: Общая световая реакция состоит из нециклической и циклической реакций фотофосфорилирования.Продуктами легкой реакции являются АТФ, НАДФН 2 и О 2 . В этом случае из зеленых растений высвобождается O 2 . АТФ и НАДФН 2 используются в темной реакции или темной фазе для восстановления CO 2 с образованием углеводов (ассимиляция углерода). Следовательно, эти продукты общей световой фазы (АТФ и НАДФН 2 ) известны как способность ассимилятора.
Циклическое фотофосфорилирование
Светонезависимая реакция или темновая реакцияФредерик Фрост Блэкман впервые установил темновую реакцию или светонезависимые реакции в 1905 году.По этой причине эта реакция также известна как реакции Блэкмана. В этой реакции происходит термохимическое восстановление CO 2 с образованием углеводов. Эта реакция может происходить со светом или без него. Следовательно, это также называется светонезависимой реакцией. Он находится в строме хлоропласта и играет жизненно важную роль в производстве органических соединений (т.е. углеводов) с помощью АТФ и НАДФН 2 . Независимые от света реакции имеют следующие два хорошо известных пути:
Мелвин Кальвин, Джеймс Бэшэм и Эндрю Бенсон открыли этот цикл в 1947 году с использованием радиоактивного изотопа углерода-14 ( 14 C).По этой причине этот цикл также называется циклом Кальвина или циклом Кальвина-Бенсона-Бассама (CBB). В 1961 году Мелвин Кальвин и его коллеги были удостоены Нобелевской премии по медицине и физиологии за открытие этого цикла. Трехуглеродистая фосфоглицериновая кислота является первым продуктом этого цикла. Следовательно, этот цикл также известен как Цикл C 3 . Более 95% видов растений — это растения C 3 на Земле, которые образуют трехуглеродное соединение как первый стабильный продукт фиксации углерода.Цикл Кальвина состоит из следующих четырех основных этапов:
Это первый этап цикла Кальвина. Чтобы запустить процесс фотосинтеза, природный CO 2 из атмосферы попадает в строму хлоропласта и сливается с пентозным сахаром рибулоза 1,5 бифосфатом (RuBP) с образованием временной кетокислоты.Фермент RuBisCo (рибулоза-1,5-бисфосфаткарбоксилаза оксигеназа) катализирует эту реакцию.
Немедленно временная кетокислота гидролизуется с помощью воды и производит две молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты (3-PGA). Этот 3-PGA рассматривается как первое постоянное соединение цикла Кальвина.
ФосфорилированиеЭто вторая стадия цикла Кальвина. На этом этапе энергия вступает в реакцию с химическими веществами, образуя простой сахар 3-фосфоглицеральдегид (3PGAL).
Цикл Кальвина
Синтез углеводовЭто третий этап цикла Кальвина. На этом этапе производятся углеводы.
После фиксации CO 2 щавелевоуксусная кислота (4-углеродная дикарбоновая кислота) является первым стабильным продуктом на некоторых заводах. Эти растения известны как растения C 4 , у которых происходит темновая реакция или путь C 4 .Американский биолог Хьюго Питер Корчак впервые заметил этот путь во время фотосинтеза листьев сахарного тростника в 1957 году. Маршалл Дэвидсон Хэтч и К. Р. Слэк подробно описали путь C 4 в 1966 году. Следовательно, он известен как путь Hatch и Slack. Например, в природе путь C 4 встречается у кукурузы, сахарного тростника, некоторых двудольных и однодольных растений.
Этапы C 4 ЦиклC 4 Путь проходит в двух областях листьев, таких как строма клеток мезофилла и строма клеток оболочки пучка.
В клетках мезофилла происходит стадияПервая фиксация CO 2 : Атмосферный CO 2 объединяется с трехуглеродистыми фосфоеноловыми пировиноградными кислотами (C 3 H 5 O 6 P ) с образованием стабильного продукта 4 углеродистой щавелевоуксусной кислоты (C 4 H 4 O 5 ). Фермент фосфоенолкарбоксилаза катализирует эту реакцию.
Щавелевоуксусная кислота (4 углеродных соединения) дегидрируется NADPH 2 и образует яблочную кислоту (C 4 H 6 O 5 ) или аспарагиновую кислоту (C 4 H 7 NO 4 ), который перемещается в клетки оболочки пучка.В этом случае эта реакция катализируется ферментами яблочной дегидрогеназы. В конце реакции выделяется молекула НАДФ.
Этап происходит в клетках связки оболочкиВ присутствии фермента декарбоксилазы и НАДФ яблочная или аспарагиновая кислота подвергается декарбоксилированию и образует CO 2 и пировиноградную кислоту (C 3 H 4 O ). Эта реакция происходит в хлоропласте клеток оболочки пучка. В конце реакции выделяется молекула НАДФН 2 .
Вторая фиксация CO 2Когда происходит декарбоксилирование яблочной кислоты, высвобождается CO 2 , который соединяется с рибулозо-1,5-бисфосфатом (RuBP) и образует две молекулы фосфоглицериновой кислоты ( C 3 H 7 O 7 P). Происходит дальнейшее превращение фосфоглицериновой кислоты с образованием сахаров.
Декарбоксилирование яблочной или аспарагиновой кислоты дает пировиноградную кислоту и снова доставляется к клеткам мезофилла.С помощью фермента пируваткиназы пировиноградная кислота превращается в фосфоенолпировиноградную кислоту (C 3 H 5 O 6 P), которая снова образует доступный для пути C 4 .
В растениях C 4 фиксация CO 2 происходит дважды; из которых первая находится в клетках мезофилла, а последняя — в клетках оболочки пучка. По этой причине путь C 4 также известен как путь декарбоксилирования. Кроме того, пути C 4 и C 3 встречаются в растениях C 4 .
Условия, необходимые для фотосинтезаСкорость фотосинтеза определяется рядом внешних и внутренних факторов. Свет, температура, CO 2 , O 2 и H 2 O являются основными внешними факторами, тогда как внутренние факторы — это хлорофил, увеличение и уменьшение устьичной апертуры, присутствие калия, структура листа, протоплазма соответственно.
Свет: Скорость фотосинтеза зависит от интенсивности, качества и продолжительности света.Фотолиз воды происходит только при наличии света. Слишком много света может даже остановить процесс фотосинтеза. Интенсивность фотосинтеза напрямую связана с продолжительностью света.
Температура: Фотосинтез может происходить в диапазоне температур от 0 0 C-45 0 C, но оптимальный диапазон температур от 25 0 C до 35 0 C. С повышением температуры, скорость фотосинтеза обычно увеличивается, когда другие факторы благоприятны.
Двуокись углерода (CO 2 ): Это одно из важнейших сырьевых материалов, используемых в процессе фотосинтеза. Воздух содержит 0,3-0,4% CO 2 . Увеличение концентрации CO 2 до 0,1% примерно увеличивает скорость фотосинтеза. Однако более высокая концентрация CO 2 токсична для растений и замедляет скорость фотосинтеза.
Кислород (O 2 ): Скорость фотосинтеза снижается с увеличением количества кислорода.Это связано с тем, что фермент, участвующий в фотосинтезе, в таких условиях инактивируется.
Вода (H 2 O): Вода — это сырье, используемое в фотосинтезе. Скорость фотосинтеза снижается в условиях засухи. Воздействие воды является косвенным, поскольку недостаточное водоснабжение вызывает снижение скорости диффузии CO 2 за счет закрытия устьиц и вызывает гидратацию протоплазмы.
Хлорофилл: Это пигмент зеленого цвета, который активируется в присутствии света и впоследствии расщепляет воду.Световая энергия, захваченная растением, преобразуется в химическую энергию глюкозы, которая образуется в результате фотосинтеза.
Увеличение и уменьшение устьичного отверстия: Через устьичную пору необходимое количество CO 2 поступает в листья. Свет регулирует открытие и закрытие устьичного отверстия.
Калий: В результате фотосинтеза образуется глюкоза. Это должно превратиться в крахмал; вот почему необходим калий.
Структура листа: Фотосинтез зависит от структуры и правильного функционирования ткани мезофилла, замыкающих клеток и т. Д.
Протоплазма: Протоплазма содержит ферменты, коферменты, кофакторы, которые напрямую влияют на скорость фотосинтеза. Правильная гидратация протоплазмы также важна для фотосинтеза, поскольку вода влияет на активность хлоропластов.
Значение фотосинтезаНакопление энергии: Солнечная энергия сохраняется в виде химической энергии в пище в результате фотосинтеза.Эта накопленная энергия используется живыми организмами для выполнения нескольких физиологических функций.
Синтез пищи: В результате фотосинтеза образуется глюкоза или сахар, которые могут превращаться в другие углеводы, жиры и белки. Они используются в биосинтезе других органических соединений. Гетеротрофные организмы, такие как человек и животные, прямо или косвенно зависят от автотрофных зеленых растений.
Энергия поступает из различных продуктов питания, которые необходимы для работы различных жизненно важных процессов.
CO 2 -O 2 Баланс: Все животные вдыхают O 2 из атмосферы для дыхания и выдыхают CO 2 , который поглощается зелеными растениями во время фотосинтеза. Таким образом, в экосистеме сохраняется стабильность CO 2 и O 2 . В атмосферу снова выделяется кислород, который очищает воздух.
Фотосинтез и человеческая цивилизация: Целлюлоза, присутствующая в клеточной стенке растений, получается путем конденсации молекул глюкозы, образующихся во время фотосинтеза.Это важное сырье в текстильной и бумажной промышленности. Древесина — это растительный продукт, а уголь — это растительное ископаемое. Нефть и различные природные газы часто образуются в результате разложения частей растений. Энергия, которая накапливается в фотосинтезирующих растениях, в конечном итоге высвобождается при сжигании этих видов топлива. В любой экосистеме зеленое растение представляет собой основные биотические компоненты, поскольку они являются основными продуцентами. Фотосинтетическая активность зеленых растений приводит к появлению таких промышленных продуктов, как текстильные волокна, древесина, целлюлозные продукты, растительные жиры, камеди, смолы и т. Д.
Товары повседневного спроса: Ткань, деревянная мебель, резиновые изделия, пластмасса, нейлон, вискоза, бумага и т. Д. Получают из растений. Целлюлоза и волокна — это сырье, используемое в текстильной промышленности. Целлюлоза также используется в бумажной промышленности.
Кислород: Кислород, образующийся как побочный продукт фотосинтеза, утилизируется во время горения и дыхания.
Разница между циклическим и нециклическим фотофосфорилированием
Нециклическое фосфорилирование | |
|---|---|
В этом процессе вода не требуется. | В этом процессе требуется вода. |
В этой системе кислород не производится. | В этой системе кислород образуется как побочный продукт. |
В одном цикле образуются 2 молекулы АТФ. | В одном цикле образуется 1 молекула АТФ. |
Хлорофилл действует как донор и акцептор электронов. | Один донор электронов принимает электроны от другого. |
В этой системе НАДФН не синтезируется. | В этой системе синтезируется НАДФН. |
Electron не уменьшает терминальную несущую. | Электрон уменьшает терминальный носитель. |
В этом случае задействована только Фотосистема I. | В этом случае задействованы обе фотосистемы I и II. |
Электроны возвращаются обратно в Фотосистему I | Электроны из Фотосистемы I принимаются НАДФ. |
Транспортировка электронов происходит циклически. | Транспортировка электронов происходит нециклически. |
В данном случае активным реакционным центром является P700. | В данном случае активным реакционным центром является P680. |
Эта система преобладает только у бактерий. | Эта система преобладает у всех зеленых растений. |
Разница между
светлой фазой и темной фазой фотосинтезаСветлая фаза фотосинтеза | 9175 0 | Также известна как биохимическая фаза. |
|---|---|---|
Это происходит только в присутствии света. | Это может произойти при отсутствии или наличии солнечного света. | |
Восстановленный НАДФ окисляется. | ||
Происходит фотолиз воды. | Фотолиза воды не происходит. | |
Эта фаза или реакция происходит в пределах гран хлоропластов. | Эта фаза или реакция происходит в строме хлоропластов. |
Различия между Фотосистемой I и Фотосистемой II
PS I расположен на внешней поверхности тилакоида. | ПС II располагается на внутренней поверхности тилакоида. | |
В этой системе не выделяется молекулярный кислород. | Молекулярный кислород выделяется в результате разложения воды. | |
В этой системе производится сильный восстановитель, который вызывает восстановление NADP + до NADPH + H + . | PSII поставляет электрон, который важен для PSI во время восстановления NADP + . | |
Эта система участвует как в циклическом, так и в нециклическом фотофосфорилировании. | Принимает участие только в PSI при восстановлении NADP + . | |
PSI состоит из пигмента, поглощающего более длинные волны света, то есть 700 нм (p700). Он также содержит каротиноиды и одну молекулу хлорофилла-700 (p700). | PSII состоит из пигмента, поглощающего более короткие длины волн света, то есть 680 нм (p680). | |
Система состоит из хлорофилла-b, хлорофилла-а 670, хлорофилла а680 и хлорофилла-695. | Система включает фикобилины, ксантофиллы, хлорофилл-b6, хлорофилл-b6-60- 670 и одиночная молекула хлорофилла-680 (p680). | |
PSI активен как в красном, так и в дальнем красном свете. | PSII активна в дальнем красном свете. | |
P700 — фотоцентр этой системы. | P680 — фотоцентр этой системы. | |
В этой системе фотолиза не происходит. | В этой системе происходит фотолиз. | |
Соотношение каротиноидных пигментов хлорофилла 20-30: 1. | Соотношение пигментов каротиноидов хлорофилла 3-7: 1. | |
Имеет реакционный центр типа железо-сера (FeS). |
|
Зеленые растения и некоторые различные формы жизни превращают световую энергию в химическую энергию в процессе фотосинтеза.
Leave A Comment