Как происходит фотосинтез в клетках

Растениям, как и всем живым организмам, для жизни, роста и развития нужны различные вещества. Они поступают из внешней для растения среды. В клетках растений протекают различные химические процессы, в результате которых из поступивших веществ, образуются другие вещества, характерные для растения.

Из почвы растение с помощью корней всасывает воду с растворенными в ней неорганическими (минеральными) веществами. А в зеленых частях растений, в основном в листьях, образуются органические вещества. Процесс образования растениями органических веществ из неорганических называется фотосинтезом.

Какие неорганические вещества необходимы для фотосинтеза? Это углекислый газ и вода. Углекислый газ содержится в воздухе. Его там около 0,03%. Углекислый газ выделяется в воздух в процессе дыхания почти всех живых организмов. Поэтому, несмотря на то, что его мало в воздухе, и растения постоянно поглощают его оттуда, количество углекислого газа постоянно пополняется.

Кроме того, промышленность, автомобили среди прочего выбрасывают в воздух углекислый газ. Вода для фотосинтеза поступает из почвы с помощью всасывающей зоны корней.

Какие органические вещества образуются в процессе фотосинтеза? Это глюкоза. Глюкоза представляет собой углевод. Она сладкая и входит в состав молекулы сахара. Как мы знаем, есть три основные группы органических веществ: белки, жиры и углеводы. Неужели растениям не нужны белки и жиры? Нужны. Однако они образуются не в процессе фотосинтеза, а позже, в результате различных биохимических реакций, протекающих в различных клетках и органах растений. В том числе и в корнях. В этих реакциях участвует глюкоза и другие химические соединения. Избыток глюкозы преобразуется в растениях в крахмал и запасается в специальных органах (например, клубнях).

Какие неорганические вещества образуются в процессе фотосинтеза? Это кислород. Он выделяется в воздух. Кислород используется живыми организмами в процессе дыхания.

Как происходит процесс фотосинтеза? Для осуществления процесса фотосинтеза необходим солнечный свет. Он содержит

энергию, которая преобразуется растениями в энергию химических связей в молекуле глюкозы. В процессе фотосинтеза участвует специальный пигмент хлорофилл, который находится в хлоропластах клеток растений. Именно хлорофилл придает растениям зеленый цвет. Он поглощает весь спектр видимого излучения, кроме зеленого цвета, который он отражает. Мы видим предметы таким цветом, который ими отражается.

Таким образом, фотосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических с целью запаса световой энергии в химических связях, который протекает с помощью специального пигмента (у растений им является хлорофилл).

Поскольку для растений так важен солнечный свет, то они стараются уловить его как можно больше. Для этого в процессе эволюции развились специальные приспособления.

Листья растений обычно плоские и широкие. Их кожица тонкая и прозрачная. Обычно листья на растении располагаются так, чтобы не затенять друг друга.

Наставничество

Практическая часть

«Определение необходимости света для зеленого растения»

Оборудование: цветочные горшки, земля, картонный ящик, семена томатов, вода.

Заполнила два цветочных горшка огородной землей, посадила в них по два семени томата. Когда у растения появилось 4 настоящих листа, я прикрыла одно из них картонным ящиком, а другое оставила открытым на свету. Растения регулярно поливала. Через две недели сняла ящик и обнаружила, что растение под коробкой сильно вытянулось и листья его пожелтели.

Я сделала вывод: растение тянется к свету, а это значит, что для роста растений нужен свет, так как растение усваивает солнечную энергию.

«Образование крахмала в листьях на свету»

Оборудование: растение – герань, штатив, спиртовка, вода, спирт, пинцет, скрепки.

Техника безопасности: соблюдать осторожность при работе со спиртовкой, спиртом, горячей водой, чтобы не вызвать ожоги!

У комнатного растения герани, стоявшего на свету, оторвала один лист и опустила его на 5 минут в чашку с кипящей водой. Затем положила лист в стаканчик с небольшим количеством спирта, который поставила в кипящую воду.

Зеленая окраска листа (хлорофилл) растворяется в спирте. Когда лист обесцветился, его ополоснула в воде и опустила в раствор йода (цвет крепкого чая), налитого в блюдце. Я увидела, что лист посинел. Вывод: значит в листе есть крахмал, который в присутствии йода окрашивается в синий цвет.

Затем я продолжила опыт. На этом же растении на один из листочков с двух сторон в одном месте я, с помощью скрепок, прикрепила одинаковые фигуры, вырезанные из картона и поставила растение на свет на 3 дня, предварительно полив его. Затем провела тот же эксперимент, предложенный выше, я увидела, что, то место, которое было закрыто картоном в растворе йода, не окрасилось, а та часть листа, которая была открыта солнечным лучам окрасилась в фиолетовый цвет.

Я пришла к выводу, что на свету в растении, в зеленых листьях, образуется крахмал.

Примечание: йод является качественной реакцией на крахмал.

«Значение хлорофилла в питании растения»

Оборудование: растение — хлорофитум пестролистный, штатив, спиртовка, вода, спирт, пинцет.

У хлорофитума пестролистного, стоявшего на свету, оторвала один лист и опустила его на 5 минут в чашку с кипящей водой. Затем положила лист в стаканчик с небольшим количеством спирта, который поставила в кипящую воду.

Зеленая окраска листа (хлорофилл) растворяется в спирте. Когда лист обесцветился, его ополоснула в воде и опустила в раствор йода (цвет крепкого чая), налитого в блюдце. Я увидела, что лист посинел не по всей поверхности, а только там, где он зеленый, а белые полоски на листе остались бесцветными.

Вывод: крахмал образуется только в зеленой части листа.

«Определение выделения кислорода и поглощение углекислого газа зелеными растениями»

Оборудование: стеклянная банка, воронка, пробирка, вода, водное растение элодея из аквариума, лучинка, раствор пищевой соды.

В стеклянную банку налила воду. Скальпелем отрезала две веточки элодеи, поместила в воронку, (отрезанным концом к узкому краю воронки) и широким концом воронку поместила на дно банки. Узкий конец воронки должен быть покрыт водой на 2 – 3 см. В пробирку налила воду и, закрыв пробирку пальцем, опустила вверх дном в банку, под водой убрала палец (открыла пробирку) и надела её на узкий конец воронки. Опыт поставила на свет. Через несколько часов увидела, что из воронки в пробирку начал выделяться газ. Когда газа в пробирке набралось на 2/3, я аккуратно сняла пробирку с воронки так, чтобы отверстие пробирки находилось под водой. Под водой же закрыла пробирку пальцем, вынула её из воды, перевернула. Затем зажгла лучинку, погасила её и, когда она образовала тлеющий уголек на конце, открыла пробирку и ввела в неё лучинку с тлеющим угольком. Лучинка вспыхнула ярко.

Вывод: В пробирке скопился кислород, потому что, только он поддерживает горение.

ИБВВ РАН

Эвтрофированиепроцесс новообразования органического вещества в водоеме. Понятие трофии введено в лимнологию во втором десятилетии 20-ого века для характеристики способности водоема воспроизводить органическое вещество как основу рыбопродуктивности. Вскоре это понятие приобрело более широкое значение. В результате углубленных исследований комплекса лимнических процессов превращения вещества и энергии оно стало интегрирующей характеристикой водных экосистем и составило основу биолимнологической классификации и типологии водоемов.

Основными компонентами водных экосистем, способными самостоятельно создавать (продуцировать) органическое вещество являются автотрофные организмы (водоросли, высшая водная растительность) и хемосинтетики (бактерии). Однако именно органическое вещество растительного происхождения является исходной энергетической основой для всех последующих этапов продукционного процесса. В основе образования первичного органического вещества находится как известно балансовое равновесие фотосинтеза:

6 CO2 + 6 H2O + 2818. 7 кДж → C6H12O6 +6O2

т.е. из 6 молекул углекислого газа и такого же количества молекул воды образуется 1 молекула глюкозы и выделяется 6 молекул кислорода. В процессе фотосинтеза природная вода, взаимодействуя с углекислым газом под влиянием солнечной радиации, является одновременно источником образования органического вещества. В отличие от животных и бактерий, которые используют для своей жизнедеятельности готовые органические вещества, растения сами их синтезируют. Использование световой энергии для биосинтеза стало возможно благодаря наличию у растений комплекса поглощающих свет пигментов, главным их которых является хлорофилл. Растения в грандиозных масштабах осуществляют процесс преобразования солнечной энергии в химическую энергию продуктов фотосинтеза, необходимую для поддержания жизни и круговорота вещества и энергии в биосфере нашей планеты. Основными фотосинтетиками в водоемах являются

фитопланктон и макрофиты.

Растения каждые 2 млнн. лет разлагают столько воды, сколько ее содержится в настоящее время в морях и океанах. Особенно велика роль микроскопических водорослей. Суммарное количество фитопланктона в Мировом океане сотавляет 1.5 млрд.т (для сравнения — бактериопланктона — 70 млрд.т, зоопланктона — 22.5 млрд.т, зообентоса -10 млрд.т, фитобентоса -0.2 млрд.т). Имеющаяся биомасса водорослей в водоемах неизмеримо ниже той, которая воспроизводится ими в течение года. Это объясняется тем, что водоросли — основной источник питания животных. Живое органическое вещество — основа кормовой базы населения гидросферы. По данным Богорова В.Г. годовая продукция водорослей мирового океана достигает 550 млрд.т, зоопланктона — 53 млрд.т, зообентоса — 3 млрд.т. Таким образом, водоросли — основной источник пищи и энергии для всего биоценоза. Их еще называют первичными продуцентами.

Первичная продукцияскорость новообразования органического вещества за счет автотрофов. По ориентировочным расчетам первичная продукция в озерах и водохранилищах варьирует от 4 млн. до 2.1х107 т С в год или 8.4х106 — 4.4х107 т органического вещества. Концентрация углекислоты в воде, используемая морским фитопланктоном, в 10 раз больше содержания ее в атмосферном воздухе. Планктонные водоросли имеют больше, чем наземные растения, возможности контакта с внешней средой для питания, так как воспринимающей поверхностью в процессе фотосинтеза у них является вся поверхность клеток.

Создавать органическое вещество своего тела могут и микроорганизмы — хемосинтетики, но на основе использования энергии различных химических реакций. Хемосинтетикиэто хемосинтезирующие бактерии или хемотрофы. Углерод они как и в случае с фотосинтезом получают за счет углекислого газа, но используют в качестве энергии энергию окисления неорганических веществ и ферментов. Хемосинтезирующие бактерии — серобактерии, водородные, железобактерии, нитрифицирующие, марганцевые. Хемосинтезирующие бактерии встречаются во всех водоемах как пресных, так и морских. Они обитают в толще воды, на поверхности и в глубине грунта. В наибольшей степени они концентрируются там, где анаэробные условия сменяются аэробными, т.к. для своей жизнедеятельности нуждаются в кислороде и восстановленных соединениях, которые, в частности, образуются в результате анаэробного распада органических веществ. Наибольшее значение в водоемах имеют значение бактерии, окисляющие сероводород и серу. Так как хемосинтетики используют недоокисленные продукты анаэробного распада, наибольшее количество автотрофных анаэробных бактерий концентрируется в грунтах. Среди грунтов наиболее богаты ими илы, содержащие значительное количество органического вещества. Интенсивность хемосинтеза в толще воды обычно в десятки и сотни раз ниже, чем в грунтах. Хемосинтез в водоемах следует рассматривать как вторичный процесс, который в конечном итоге использует энергию органического вещества, создаваемого при фотосинтезе. Следовательно роль хемосинтетиков заключается не столько в создании первопищи, а сколько в трансформации энергии, аккумулированной фотосинтетиками. Таким образом, подавляющее количество органических веществ, образующихся в водоемах, синтезируются из минеральных в процессе фотосинтеза за счет утилизации солнечной энергии. Количество органического вещества, продуцируемого в единицу времени, называется продуктивностью. Продуктивность автотрофных организмов называют первичной продуктивностью, а продуктивность других живых компонентов экосистем — вторичной продуктивностью.

Для синтеза органического вещества необходима углекислота, входящая в состав атмосферы или находящаяся в растворенном состоянии в воде. Основные звенья круговорота углерода указаны на рис. 1, из которого видно, что в процессе фотосинтеза углекислота превращается в органические вещества ( углевод, белки, липиды), служащие пищей животным. Дыхание, брожение (разложение) и сгорание топлива возвращают углекислоту в атмосферу.

Органические вещества в водоеме обычно подразделяют на автохтонные и аллохтонные. Запасы автохтонного органического вещества пополняются за счет фотосинтеза фитопланктона, а запасы аллохтонного — за счет выноса их с водосборной площади, поступления с атмосферными осадками, а также с бытовыми и промышленными стоками. Однако именно органическое вещество растительного происхождения является исходной энергетической базой для последующих этапов продукционного процесса. Перенос энергии пищи от ее источника — автотрофов через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью. Пищевые цепи знакомы всем- человек съедает крупную рыбу, она ест мелкую рыбу, которая поедает зоопланктон, который питается фитопланктоном, улавливающем солнечную энергию. Или более короткая пищевая цепь — человек -корова- трава- солнечная энергия. Зеленые растения занимают 1-ый трофический уровень и их называют продуценты, травоядные — второй трофический уровень (первичные консументы), хищники — вторичные консументы, вторичные хищники — третичные консументы. Можно выделить консументов 4, 5, и 6 порядков. Обычно пищевые цепи состоят не более чем из 5-6 звеньев. В ряду человек → корова → трава → человек → консумент второго порядка. Конечное звено пищевой цепи образуют деструкторы или редуценты — организмы, разлагающие органические вещества. Это микроорганизмы-бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты. Пищевые цепи можно разделить на 2 основных типа: пастбищная цепь и детритная цепь.

Пасбищная — начинается с зеленого растения (фитопланктон) и далее идет к растительноядным животным (пасущимся), поедающие живые растительные клетки. Детритная — идет от мертвого органического вещества к микроорганизмам, а затем детритофагам и к их хищникам (цепи разложения). Детрит — совокупность взвешенных в воде органо-минеральных частиц.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга и тесно переплетаются, образуя так называемые пищевые сети. В ответ на воздействие факторов внешней среды в экосистеме может быстро происходить переключение потоков. Чем длиннее пищевая цепь, тем большая роль различных плотоядных (хищников), чем короче — тем выше роль детритной цепи (повышается роль редуцентов).

С переходом с одного трофического уровня к следующему численность и биомасса нередко снижается зя счет трансформации органического вещества на каждой ступени. С точки зрения законов термодинамики принципы организации пищевых цепей выглядят следующим образом — приток энергии на каждый трофический уровень уравновешивается ее оттоком и каждый перенос энергии сопровождается ее рассеиванием в форме, недоступной для использования (при дыхании). На каждом последующем уровне поток энергии уменьшается. Так на 1-ом трофическом уровне поглощается 50% падающего света, а превращается в энергию пищи всего 1% поглощенной энергии. Вторичная продуктивность на каждом последующем трофическом уровне консументов составляет 10% предыдущей. Поскольку растения и животные производят немало трудно п еревариваемого органического вещества (целлюлоза, лигнин, хитин), а также химические ингибиторы, препятствующие поеданию всевозможными консументами, то средняя эффективность переноса энергии между трофическими уровнями в целом составляет 20% и менее.

Тест с помощником по теме «Фотосинтез»

Тест по теме Фотосинтез. 1 вариант.

1.Нитрифицирующие бактерии относят к

1) хемотрофам 2) фототрофам 3) сапротрофам 4) гетеротрофам

2.Организмы, которые создают органические вещества из неорганических с использованием энергии, освобождаемой при окислении неорганических веществ, называют

1) гетеротрофами 2) хемотрофами 3) эукариотами 4) прокариотами

3.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

4.Процесс разложения воды в клетках растений под воздействием солнечного света называют

1) реакцией окисления 2) реакцией восстановления 3) фотосинтезом 4) фотолизом

5.Результатом световой фазы фотосинтеза является

1) образование глюкозы 2) окисление углеводов 3) выделение углекислого газа

4) образование богатых энергией молекул АТФ

6. Источником кис­ло­ро­да при фо­то­син­те­зе служит

 1) НАДФ · 2Н 2) глюкоза 3) вода 4) АТФ

7. Важнейшее от­ли­чие жи­вот­ной клет­ки от рас­ти­тель­ной со­сто­ит в от­сут­ствии у первой

 1) рибосом 2) митохондрий 3) гра­ну­ляр­ных ЭПС 4) хромопласт

8. В молекуле хлорофилла электрон переходит энергетический уровень под воздействием энергии

 1) квантов света 2) молекул АМФ 3) фотолиза воды 4) молекул АТФ

9. 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

10.Установите со­от­вет­ствие между про­цес­сом фо­то­син­те­за и фазой, в ко­то­рой он происходит.

 ПРОЦЕСС

ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА

А) об­ра­зо­ва­ние кислорода

Б) син­тез АТФ

В) воз­буж­де­ние мо­ле­кул хлорофилла

Г) вос­ста­нов­ле­ние СО2

Д) син­тез глюкозы

1) световая

2) темновая

 Запишите в ответ цифры, рас­по­ло­жив их в порядке, со­от­вет­ству­ю­щем буквам:

А

Б

В

Г

Д

 

 

 

 

 

Тест по теме Фотосинтез. 2 вариант.

1. Энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию в клетках

1) фототрофов 2) хемотрофов 3) гетеротрофов 4) сапротрофов

2.Хемосинтезирующими бактериями являются

1) железобактерии 2) бактерии брожения 3) молочнокислые бактерии

4) сине-зеленые (цианобактерии)

3.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

4.Какой газ накапливается в атмосфере благодаря жизнедеятельности растений

1) углекислый газ 2) оксид азота 3) кислород 4) водород

5. В световую фазу фотосинтеза используется энергия солнечного света для синтеза молекул 

1) липидов 2) белков 3) нуклеиновых кислот 4) АТФ

6. Необходимым для син­те­за глю­ко­зы в тем­но­вой фазе фо­то­син­те­за является

1) сво­бод­ный кислород 2) уг­ле­кис­лый газ 3) крахмал 4) АДФ

7.В виде ка­ко­го со­еди­не­ния ак­ку­му­ли­ру­ет­ся сол­неч­ная энер­гия в све­то­вой ста­дии фотосинтеза?

 1) АТФ 2) АДФ 3) белка 4) ДНК

8.В ре­зуль­та­те ка­ко­го про­цес­са об­ра­зу­ет­ся и вы­де­ля­ет­ся в ат­мо­сфе­ру мо­ле­ку­ляр­ный кислород?

 1) воз­буж­де­ния хлорофилла 2) вос­ста­нов­ле­ния уг­ле­кис­ло­го газа

3) окис­ле­ния глюкозы 4) фо­то­ли­за воды

9.Результатом световой фазы фотосинтеза является

 1) образование глюкозы 2) окисление углеводов 3) выделение углекислого газа

4) образование богатых энергией молекул АТФ

10.Установите со­от­вет­ствие между ха­рак­те­ри­сти­кой и фазой фотосинтеза.

 ХАРАКТЕРИСТИКА

ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА

А) фо­то­лиз воды

Б) фик­са­ция уг­ле­кис­ло­го газа

В) рас­щеп­ле­ние мо­ле­кул АТФ

Г) син­тез мо­ле­кул НАДФ · 2Н

Д) син­тез глюкозы

1) световая

2) темновая

 Запишите в ответ цифры, рас­по­ло­жив их в порядке, со­от­вет­ству­ю­щем буквам:

А

Б

В

Г

Д

 

 

 

 

 

Тест по теме «Фотосинтез»

Фотосинтез

1. Нитрифицирующие бактерии относят к

 

1) хемотрофам

2) фототрофам

3) сапротрофам

4) гетеротрофам

Задание 0 № 1302

Пояснение.

Хемотрофы образуют органические вещества из неорганических сами, используя энергию разложения неорганических веществ.

Ответ: 1

1302

1

2. Энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию в клетках

 

1) фототрофов

2) хемотрофов

3) гетеротрофов

4) сапротрофов

Задание 0 № 1307

Пояснение.

Это происходит в процессе фотосинтеза у фототрофных организмов.

Ответ: 1

1307

1

3. Хемосинтезирующими бактериями являются

 

1) железобактерии

2) бактерии брожения

3) молочнокислые бактерии

4) сине-зеленые (цианобактерии)

Задание 0 № 1309

Пояснение.

Б,В бактерии – сапротрофы,Г – фототрофы, железобактерии – хемотрофы.

Ответ: 1

1309

1

4. Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют

 

1) хемосинтезом

2) фотосинтезом

3) брожением

4) гликолизом

Задание 0 № 1310

Пояснение.

При хемосинтезе используется энергия химических связей неорганических веществ,брожение и гликолиз — процессы расщепления органических веществ с образованием Е.

Ответ: 2

1310

2

5. Организмы, которые создают органические вещества из неорганических с использованием энергии, освобождаемой при окислении неорганических веществ, называют

 

1) гетеротрофами

2) хемотрофами

3) эукариотами

4) прокариотами

Задание 0 № 1311

Пояснение.

Гетеротрофы питаются готовыми органическими веществами, эукариоты – ядерные организмы, прокариоты – безъядерные организмы, а в вопросе описаны хемотрофные организмы.

Ответ: 2

1311

2

6. К автотрофным организмам относят

 

1) плесневые грибы

2) болезнетворные бактерии

3) хемосинтезирующие бактерии

4) многоклеточных животных

Задание 0 № 1312

Пояснение.

Автотрофы сами создают органические вещества из неорганических, эта группа делится на фототрофы, и хемотрофы. Фототрофы используют энергию солнечного света, а хемотрофы – энергию окисления неорганических веществ в клетке.

Ответ: 3

1312

3

7. Какие организмы синтезируют органические вещества из неорганических с использованием энергии света

 

1) водоросли

2) все простейшие

3) все бактерии

4) вирусы

Задание 0 № 1314

Пояснение.

К фотосинтезирующим автотрофным организмам относят растения, из этого списка к растениям относится только водоросли.

Ответ: 1

1314

1

8. Способность к хемоавтотрофному питанию характерна для

 

1) бактерий

2) животных

3) растений

4) грибов

Задание 0 № 1317

Пояснение.

Животные и грибы – гетеротрофы, растения –автотрофы, часть бактерий – хемоавтотрофы.

Ответ: 1

1317

1

9. Синтез органических веществ из воды и углекислого газа за счет энергии света происходит в организме

 

1) гетеротрофов

2) хемотрофов

3) фототрофов

4) сапротрофов

Задание 0 № 1319

Пояснение.

Гетеротрофы и сапротрофы используют готовые органические вещества, фототрофы сами синтезируют органические вещества из неорганических с использованием солнечного света, а хемотрофы используют при этом энергию окисления неорганических веществ.

Ответ: 3

Ответ: 3

1319

3

10. 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

Задание 0 № 1322

Пояснение.

В процессе фотосинтеза используется энергия солнечного света, а в хемосинтезе – энергия разложения (окисления) не органических веществ.

1 и 4 ответы — это сходство фотосинтеза и хемосинтеза

Ответ: 2

1322

2

11. К автотрофным организмам относят

 

1) мукор

2) дрожжи

3) пеницилл

4) хлореллу

Задание 0 № 1323

Пояснение.

Автотрофы – это растения, из перечисленных организмов к ним относится хлорелла, остальные организмы – грибы, относятся к гетеротрофам.

Ответ: 4

1323

4

12. Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах

 

1) эндоплазматической сети

2) комплекса Гольджи

3) гран хлоропластов

4) митохондрий

Задание 0 № 2601

Пояснение.

Фотосинтез идет только в хлоропластах, на внутренней мембране встроен хлорофилл, главный компонент для фотосинтеза, поэтому световая фаза идет на гранах хлоропластов.

Ответ: 3

2601

3

13. 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

Задание 0 № 2602

Пояснение.

Растения берут из воздуха в процессе фотосинтеза углекислый газ, т. е. вовлекают углерод из неживой природы.

Ответ: 1

2602

1

14. Все живые организмы в процессе жизнедеятельности используют энергию, которая запасается в органических веществах, созданных из неорганических

 

1) животными

2) грибами

3) растениями

4) вирусами

Задание 0 № 2603

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.

Ответ: 3

2603

3

15. Фотолиз воды происходит в клетке в

 

1) митохондриях

2) лизосомах

3) хлоропластах

4) эндоплазматической сети

Задание 0 № 2604

Пояснение.

Фотолиз воды идет в хлоропластах в световую стадию фотосинтеза.

Ответ: 3

2604

3

16. 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

Задание 0 № 2605

Пояснение.

В процессе фотосинтеза образуются углеводы из углекислого газа и воды с выделением кислорода.

Ответ: 1

2605

1

17. 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

Задание 0 № 2606

Пояснение.

В световой фазе накапливается энергия и переноссчики Н, а в темновой – из воздуха акцептируется углекислый газ, из которого и образуется глюкоза.

 

Ответ: 1

Ответ: 1

2606

1

18. 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

Задание 0 № 2607

Пояснение.

При этих процессах создаются органические вещества из неорганических, но используется разная энергия. При фотосинтезе – солнечная, при хемосинтезе – энергия разложения неорганических веществ.

Ответ: 1

2607

1

19. 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

Задание 0 № 2608

Пояснение.

При этих процессах создаются органические вещества из углекислого газа (источник углерода углекислый газ) и воды, но используется разная энергия.

Ответ: 3

Ответ: 3

2608

3

20. Процесс разложения воды в клетках растений под воздействием солнечного света называют

 

1) реакцией окисления

2) реакцией восстановления

3) фотосинтезом

4) фотолизом

Задание 0 № 2609

Пояснение.

Разложение воды под действием света в хлоропластах, называется фотолизом и идет в световую фазу фотосинтеза.

Ответ: 4

2609

4

21. Какой газ накапливается в атмосфере благодаря жизнедеятельности растений

 

1) углекислый газ

2) оксид азота

3) кислород

4) водород

Задание 0 № 2610

Пояснение.

При фотосинтезе растения выделяют кислород.

Ответ: 3

2610

3

22. Под воздействием энергии солнечного света электрон поднимается на более высокий энергетический уровень в молекуле

 

1) углекислого газа

2) глюкозы

3) хлорофилла

4) азота

Задание 0 № 2611

Пояснение.

Этот процесс идет в световую фазу фотосинтеза в молекле хлорофилла.

Ответ: 3

2611

3

23. Фотосинтез может происходить в растительных клетках, которые содержат

 

1) ядро

2) хлоропласты

3) хромосомы

4) цитоплазму

Задание 0 № 2612

Пояснение.

Фотосинтез идет в хлоропластах, где содержится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.

Ответ: 2

2612

2

24. 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

Задание 0 № 2613

Пояснение.

В процессе фотосинтеза растения образуют органические вещества из углекислого газа и воды.

Ответ: 1

2613

1

25. Фотосинтез впервые возник у

 

1) цианобактерий

2) псилофитов

3) одноклеточных водорослей

4) многоклеточных водорослей

Задание 0 № 2614

Пояснение.

Цианобактерии появились раньше остальных организмов, и они фотосинтезировали.

Ответ: 1

2614

1

26. 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

Задание 0 № 2615

Пояснение.

В процессе фотосинтеза в хлорофилле происходит поглощение энергии солнечного света и преобразование ее в энергию химических связей.

Ответ: 3

2615

3

27. За счет фотосинтеза, происходящего в клетках растений, все организмы на Земле обеспечиваются

 

1) минеральными солями

2) кислородом

3) гормонами

4) ферментами

Задание 0 № 2616

Пояснение.

При фотосинтезе выделяется кислород.

Ответ: 2

2616

2

28. При фотосинтезе кислород образуется в результате

 

1) фотолиза воды

2) разложения углекислого газа

3) восстановления углекислого газа до глюкозы

4) синтеза АТФ

Задание 0 № 2617

Пояснение.

При фотолизе вода разлагается на протоны водорода, свободные электроны, и свободный кислород.

Ответ: 1

2617

1

29. 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

Задание 0 № 2618

Пояснение.

А – хемосинтез,В – энергетический процесс, Г – пластический обмен

Ответ: 2

2618

2

30. Источником водорода для восстановления углекислого газа в процессе фотосинтеза является

 

1) соляная кислота

2) угольная кислота

3) вода

4) глюкоза

Задание 0 № 2619

Пояснение.

В процессе фотолиза вода разлагается на протоны водорода, электроны и свободный кислород. Водород идет на восстановление углекислого газа до глюкозы.

Ответ: 3

2619

3

31. 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

Задание 0 № 2620

Пояснение.

В световой фазе фотосинтеза электрон хлорофилла поднимается на более высокий энергетический уровень.

Ответ: 3

2620

3

32. Фотосинтез, в отличие от биосинтеза белка, происходит в клетках

 

1) любого организма

2) содержащих хлоропласты

3) простейших животных

4) плесневых грибов

Задание 0 № 2621

Пояснение.

Фотосинтез идет только в хлоропластах, где находится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.

Ответ: 2

2621

2

33. 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

Задание 0 № 2622

Пояснение.

При этих процессах создаются органические вещества из неорганических, но используется разная энергия. При фотосинтезе – солнечная, при хемосинтезе – энергия разложения неорганических веществ.

Ответ: 2

2622

2

34. Главную роль в процессе фотосинтеза играют

 

1) хромосомы

2) лейкопласты

3) хлоропласты

4) хромопласты

Задание 0 № 2623

Пояснение.

Фотосинтез идет только в хлоропластах, где находится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.

Ответ: 3

2623

3

35. 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

Задание 0 № 2624

Пояснение.

Правильный ответ — 1. Растения в процессе фотосинтеза используют солнечную энергию, переводя ее в энергию химических связей.

 

Образование озонового экрана (выделение кислорода в процессе фотосинтеза), а так же поглощение из окружающей среды углекислого газа и прочих минеральных веществ (обеспечение круговорота веществ) — это биосферная роль растений.

Ответ: 1

2624

1

36. В жизни каких организмов большую роль играют хлоропласты

 

1) клубеньковых бактерий

2) шляпочных грибов

3) папоротников

4) беспозвоночных животных

Задание 0 № 2625

Пояснение.

1, 2, 4 — хлоропластов в клетках не имеют.

3 — папоротники — растения, в клетках хлоропласты — способны к фотосинтезу

Ответ: 3

2625

3

37. Атомарный водород в процессе фотосинтеза освобождается за счет расщепления молекул

 

1) воды

2) глюкозы

3) жиров

4) белков

Задание 0 № 2626

Пояснение.

В процессе фотолиза вода разлагается на протоны водорода, электроны и свободный кислород. Водород идет на восстановление углекислого газа до глюкозы.

Ответ: 1

2626

1

38. Что происходит в листьях растений при фотосинтезе?

 

1) испарение воды

2) дыхание

3) синтез сложных неорганических веществ

4) образование органических веществ из неорганических

Задание 0 № 2627

Пояснение.

При фотосинтезе из углекислого газа и воды образуется глюкоза.

Ответ: 4

2627

4

39. 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

Задание 0 № 2628

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.

Ответ: 4

2628

4

40. Результатом световой фазы фотосинтеза является

 

1) образование глюкозы

2) окисление углеводов

3) выделение углекислого газа

4) образование богатых энергией молекул АТФ

Задание 0 № 2629

Пояснение.

АТФ образуется в световую фазу и идет на образование глюкозы в темновой.

Ответ: 4

2629

4

41. Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют

 

1) хемосинтезом

2) фотосинтезом

3) брожением

4) гликолизом

Задание 0 № 2630

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.

Ответ: 2

2630

2

42. В световую фазу фотосинтеза используется энергия солнечного света для синтеза молекул

 

1) липидов

2) белков

3) нуклеиновых кислот

4) АТФ

Задание 0 № 2631

Пояснение.

АТФ образуется в световую фазу и идет на образование глюкозы в темновой.

Ответ: 4

2631

4

43. Энергия солнечного света преобразуется в химическую в процессе

 

1) фотосинтеза

2) хемосинтеза

3) дыхания

4) брожения

Задание 0 № 2632

Пояснение.

Энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей молекулы глюкозы при фотосинтезе.

Ответ: 1

2632

1

44. Общим между процессами фотосинтеза и дыхания является

 

1) образование органических веществ из неорганических

2) образование АТФ

3) выделение кислорода

4) выделение углекислого газа

Задание 0 № 2633

Пояснение.

1, 3 – признаки фотосинтеза, 4 – признаки дыхания.

Ответ: 2

В световую фазу фотосинтеза образуемся АТФ, так же как при дыхании.

Ответ: 2

2633

2

45. 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

Задание 0 № 2634

Пояснение.

Синтез АТФ и восстановление НАДФ идет в световой стадии фотосинтеза с участием солнечного света.

Ответ: 2

 

Примечание.

Не обязательно… солнечного…

Ответ: 2

2634

2

46. Из приведенных ниже одноклеточных организмов к фотосинтезу способна

 

1) амёба обыкновенная

2) инфузория туфелька

3) трипаносома

4) эвглена зеленая

Задание 0 № 2635

Пояснение.

Эвглена зеленая содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.

Ответ: 4

2635

4

47. Фотолизом называется процесс

 

1) синтеза глюкозы

2) окислительного фосфорилирования

3) разложения воды светом

4) синтеза белка

Задание 0 № 2636

Пояснение.

Фотолиз воды идет в световую стадию, это разложение воды под действием света.

Ответ: 3

2636

3

48. Какой из процессов относится к ассимиляции?

 

1) дыхание

2) гликолиз

3) превращение АДФ в АТФ

4) фотосинтез

Задание 0 № 12258

Пояснение.

Ассимиляция (пластический обмен) — совокупность процессов синтеза в живом организме.

Ответ: 4

 

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.

Ответ: 4

12258

4

Источник: МИОО: Тренировочная работа по биологии 19. 02.2013 вариант БИ1401.

49. Когда происходит выделение кислорода при фотосинтезе?

 

1) в процессе разложения углекислого газа

2) при образовании НАДФ

3) во время синтеза АТФ

4) при фотолизе воды

Задание 0 № 12423

Пояснение.

ФОТОЛИЗ ВОДЫ — расщепление молекулы воды, в частности в процессе фотосинтеза. Вследствие фотолиза воды образуется кислород, выделяющийся зелеными растениями на свету.

Ответ: 4

12423

4

Источник: МИОО: Диагностическая работа по биологии 25.04.2013 вариант БИ1502.

50. В молекуле хлорофилла электрон переходит энергетический уровень под воздействием энергии

 

1) квантов света

2) молекул АМФ

3) фотолиза воды

4) молекул АТФ

Задание 0 № 13823

Пояснение.

В молекуле хлорофилла электрон переходит энергетический уровень под воздействием энергии квантов света.

 

Согласно законам фотохимии, при поглощении кванта света атомом или молекулой какого-либо вещества электрон переходит на другую, более удаленную орбиталь, т. е. на более высокий энергетический уровень.

Ответ: 1

13823

1

Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 3.

51. Фотолиз воды — это

 

1) гидролиз полисахаридов с участием воды

2) выделение воды из растений в процессе транспирации

3) образование воды в процессе кислородного окисления

4) расщепление воды в хлоропластах под действием света

Задание 0 № 13873

Пояснение.

Фотолиз воды — это расщепление (лизис) воды в хлоропластах под действием света (фото-), в частности в процессе фотосинтеза.

 

Примечание.

Вследствие фотолиза воды образуется кислород, выделяющийся зелеными растениями на свету.

Ответ: 4

13873

4

Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 4.

52. В процессе хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза, не участвуют молекулы

 

1) хлорофилла

2) углекислого газа

3) ферментов

4) водорода

Задание 0 № 13973

Пояснение.

Фотосинтез — процесс, при котором происходит поглощение электромагнитной энергии Солнца хлорофиллом и вспомогательными пигментами, поглощение углекислого газа из атмосферы, восстановление его в органические соединения и выделение кислорода в атмосферу.

В отличие от фотосинтеза при хемосинтезе используется не световая энергия, а энергия, выделенная при окислении некоторых неорганических соединений, например сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотистой кислоты, оксидных соединений железа и марганца и др.

Ответ: 1

13973

1

Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 6.

53. → ↑ — это часть реакции

 

1) темновой фазы фотосинтеза

2) световой фазы фотосинтеза

3) суммарной реакции энергетического обмена

4) суммарной реакции фотосинтеза

Задание 0 № 16361

Пояснение.

Это суммарная реакция фотосинтеза, т. к. кислород образуется в световой фазе фотосинтеза, а глюкоза в темновой.

Ответ: 4

16361

4

Источник: МИОО: Диагностическая работа по биологии 03.04.2014 вариант БИ10802.

54. В результате какого процесса образуется и выделяется в атмосферу молекулярный кислород?

 

1) возбуждения хлорофилла

2) восстановления углекислого газа

3) окисления глюкозы

4) фотолиза воды

Задание 0 № 17860

Пояснение.

Разложение воды под действием света в хлоропластах, называется фотолизом и идет в световую фазу фотосинтеза.

 

Ответ: 4.

Ответ: 4

17860

4

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа 25.02.2015 Вариант БИ10402.

55. В виде какого соединения аккумулируется солнечная энергия в световой стадии фотосинтеза?

 

1) АТФ

2) АДФ

3) белки

4) ДНК

Задание 0 № 18228

Пояснение.

Для световой фазы фотосинтеза характерно то, что энергия солнечной радиации, поглощенная хлорофиллами, преобразуется сначала в электрохимическую, а затем в энергию макроэргических связей АТФ. Это достигается путем переноса электронов и ионов водорода с помощью специальных переносчиков через мембрану тилакоидов

Ответ: 1

18228

1

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по биологии 16.04.2015 Вариант БИ10601.

56. Важнейшее отличие животной клетки от растительной состоит в отсутствии у первой

 

1) рибосом

2) митохондрий

3) гранулярных ЭПС

4) хромопласт

Задание 0 № 18320

Пояснение.

Важнейшее отличие животной клетки от растительной состоит в отсутствии у животной клетки хромопласт.

 

Хромопласты — жёлтые, оранжевые или красные пластиды высших растений.

Ответ: 4

18320

4

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по биологии 08.05.2015 Вариант БИ10701.

57. Какую основную функцию выполняют хлоропласты в клетке?

 

1) участие в синтезе ферментов для биосинтеза

2) использование энергии видимого света для синтеза органических веществ

3) расщепление органических веществ до неорганических

4) образование белков за счёт энергии АТФ

Задание 0 № 18360

Пояснение.

Основная функция, которую выполняют хлоропласты: использование энергии видимого света для синтеза органических веществ (фотосинтез)

Ответ: 2

18360

2

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по биологии 08. 05.2015 Вариант БИ10702.

58. Магний входит в состав

 

1) хлорофилла

2) целлюлозы

3) фибриногена

4) гемоглобина

Задание 0 № 18451

Пояснение.

Магний входит в состав хлорофилла (1)

Ответ: 1

18451

1

Источник: Диагностическая работа по биологии 06.04.2011 Вариант 2.

59. Необходимым для синтеза глюкозы в темновой фазе фотосинтеза является

 

1) свободный кислород

2) углекислый газ

3) крахмал

4) АДФ

Задание 0 № 18941

Пояснение.

Необходимым для синтеза глюкозы в темновой фазе фотосинтеза является — углекислый газ.

 

Ответ: 2.

Ответ: 2

18941

2

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по биологии 22.09.2015 Вариант БИ10103.

60. Источником кислорода при фотосинтезе служит

 

1) НАДФ · 2Н

2) глюкоза

3) вода

4) АТФ

Вещества которые образуются в процессе фотосинтеза. Как и где происходит процесс фотосинтеза у растений

Фотосинтез — это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света . В подавляющем большинстве случаев фотосинтез осуществляют растения с помощью таких клеточных органелл как хлоропласты , содержащих зеленый пигмент хлорофилл .

Если бы растения не были способны к синтезу органики, то почти всем остальным организмам на Земле нечем было бы питаться, так как животные, грибы и многие бактерии не могут синтезировать органические вещества из неорганических. Они лишь поглощают готовые, расщепляют их на более простые, из которых снова собирают сложные, но уже характерные для своего тела.

Так обстоит дело, если говорить о фотосинтезе и его роли совсем кратко. Чтобы понять фотосинтез, нужно сказать больше: какие конкретно неорганические вещества используются, как происходит синтез?

Для фотосинтеза нужны два неорганических вещества — углекислый газ (CO 2) и вода (H 2 O). Первый поглощается из воздуха надземными частями растений в основном через устьица. Вода — из почвы, откуда доставляется в фотосинтезирующие клетки проводящей системой растений. Также для фотосинтеза нужна энергия фотонов (hν), но их нельзя отнести к веществу.

В общей сложности в результате фотосинтеза образуется органическое вещество и кислород (O 2). Обычно под органическим веществом чаще всего имеют в виду глюкозу (C 6 H 12 O 6).

Органические соединения большей частью состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Именно они содержатся в углекислом газе и воде. Однако при фотосинтезе происходит выделение кислорода. Его атомы берутся из воды.

Кратко и обобщенно уравнение реакции фотосинтеза принято записывать так:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Но это уравнение не отражает сути фотосинтеза, не делает его понятным. Посмотрите, хотя уравнение сбалансированно, в нем общее количество атомов в свободном кислороде 12. Но мы сказали, что они берутся из воды, а там их только 6.

На самом деле фотосинтез протекает в две фазы. Первая называется световой , вторая — темновой . Такие названия обусловлены тем, что свет нужен только для , независима от его наличия, но это не значит, что она идет в темноте. Световая фаза протекает на мембранах тилакоидов , темновая — в строме хлоропласта.

В световую фазу связывания CO 2 не происходит. Происходит лишь улавливание солнечной энергии хлорофилльными комплексами, запасание ее в , использование энергии на восстановление НАДФ до НАДФ*H 2 . Поток энергии от возбужденного светом хлорофилла обеспечивается электронами, передающимися по электрон-транспортной цепи ферментов, встроенных в мембраны тилакоидов.

Водород для НАДФ берется из воды, которая под действием солнечного света разлагается на атомы кислорода, протоны водорода и электроны. Этот процесс называется фотолизом . Кислород из воды для фотосинтеза не нужен. Атомы кислорода из двух молекул воды соединяются с образованием молекулярного кислорода. Уравнение реакции световой фазы фотосинтеза кратко выглядит так:

H 2 O + (АДФ+Ф) + НАДФ → АТФ + НАДФ*H 2 + ½O 2

Таким образом, выделение кислорода происходит в световую фазу фотосинтеза. Количество молекул АТФ, синтезированных из АДФ и фосфорной кислоты, приходящихся на фотолиз одной молекулы воды, может быть различным: одна или две.

Итак, из световой фазы в темновую поступают АТФ и НАДФ*H 2 . Здесь энергия первого и восстановительная сила второго тратятся на связывание углекислого газа. Этот этап фотосинтеза невозможно объяснить просто и кратко, потому что он протекает не так, что шесть молекул CO 2 объединяются с водородом, высвобождаемым из молекул НАДФ*H 2 , и образуется глюкоза:

6CO 2 + 6НАДФ*H 2 →С 6 H 12 O 6 + 6НАДФ
(реакция идет с затратой энергии АТФ, которая распадается на АДФ и фосфорную кислоту).

Приведенная реакция – лишь упрощение для облегчения понимания. На самом деле молекулы углекислого газа связываются по одной, присоединяются к уже готовому пятиуглеродному органическому веществу. Образуется неустойчивое шестиуглеродное органическое вещество, которое распадается на трехуглеродные молекулы углевода. Часть этих молекул используется на ресинтез исходного пятиуглеродного вещества для связывания CO 2 . Такой ресинтез обеспечивается циклом Кальвина . Меньшая часть молекул углевода, включающего три атома углерода, выходит из цикла. Уже из них и других веществ синтезируются все остальные органические вещества (углеводы, жиры, белки).

То есть на самом деле из темновой фазы фотосинтеза выходят трехуглеродные сахара, а не глюкоза.

Бесхлорофилльный фотосинтез

Пространственная локализация

Фотосинтез растений осуществляется в хлоропластах : обособленных двухмембранных органеллах клетки. Хлоропласты могут быть в клетках плодов , стеблей , однако основным органом фотосинтеза, анатомически приспособленным к его ведению, является лист . В листе наиболее богата хлоропластами ткань палисадной паренхимы. У некоторых суккулентов с вырожденными листьями (например, кактусы) основная фотосинтетическая активность связана со стеблем.

Свет для фотосинтеза захватывается более полно благодаря плоской форме листа, обеспечивающей большое отношение поверхности к объёму. Вода доставляется из корня по развитой сети сосудов (жилок листа). Углекислый газ поступает отчасти посредством диффузии через кутикулу и эпидермис , однако большая его часть диффундирует в лист через устьица и по листу по межклеточному пространству. Растения, осуществляющие CAM фотосинтез, сформировали особые механизмы для активной ассимиляции углекислого газа.

Внутреннее пространство хлоропласта заполнено бесцветным содержимым (стромой) и пронизано мембранами (ламеллами), которые соединяясь друг с другом образуют тилакоиды , которые в свою очередь группируются в стопки, называемые граны . Внутритилакоидное пространство отделено и не сообщается с остальной стромой, предполагается также что внутреннее пространство всех тилакоидов сообщается между собой. Световые стадии фотосинтеза приурочены к мембранам, автотрофная фиксация CO 2 происходит в строме.

В хлоропластах имеются свои ДНК , РНК , рибосомы (70s типа), идёт синтез белка (хотя этот процесс и контролируется из ядра). Они не синтезируются вновь, а образуются путём деления предшествующих. Всё это позволило считать их потомками свободных цианобактерий, вошедших в состав эукариотической клетки в процессе симбиогенеза .

Фотосистема I

Светособирающий комплекс I содержит примерно 200 молекул хлорофилла.

В реакционном центре первой фотосистемы находится димер хлорофилла a с максимумом поглощения при 700 нм (П700). После возбуждения квантом света он восстанавливает первичный акцептор — хлорофилл a, тот — вторичный (витамин K 1 или филлохинон), после чего электрон передаётся на ферредоксин, который и восстанавливает НАДФ с помощью фермента ферредоксин-НАДФ-редуктазы.

Белок пластоцианин, восстановленный в b 6 f комплексе, транспортируется к реакционному центру первой фотосистемы со стороны внутритилакоидного пространства и передаёт электрон на окисленный П700.

Циклический и псевдоциклический транспорт электрона

Помимо полного нециклического пути электрона, описанного выше, обнаружены циклический и псевдоциклический.

Суть циклического пути заключается в том, что ферредоксин вместо НАДФ восстанавливает пластохинон, который переносит его назад на b 6 f комплекс. В результате образуется больший протонный градиент и больше АТФ, но не возникает НАДФН.

При псевдоциклическом пути ферредоксин восстанавливает кислород, который в дальнейшем превращается в воду и может быть использован в фотосистеме II. При этом также не образуется НАДФН.

Темновая стадия

В темновой стадии с участием АТФ и НАДФН происходит восстановление CO 2 до глюкозы (C 6 H 12 O 6). Хотя свет не требуется для осуществления данного процесса, он участвует в его регуляции.

С 3 -фотосинтез, цикл Кальвина

В третьей стадии участвуют 5 молекул ФГА, которые через образование 4-, 5-, 6- и 7-углеродных соединений объединяются в 3 5-углеродных рибулозо-1,5-бифосфата, для чего необходимы 3АТФ.

Наконец, две ФГА необходимы для синтеза глюкозы . Для образования одной её молекулы требуется 6 оборотов цикла, 6 CO 2 , 12 НАДФН и 18 АТФ.

С 4 -фотосинтез

Основные статьи: Цикл Хетча-Слэка-Карпилова , С4-фотосинтез

При низкой концентрации растворённого в строме CO 2 рибулозобифосфаткарбоксилаза катализирует реакцию окисления рибулозо-1,5-бифосфата и его распад на 3-фосфоглицериновую кислоту и фосфогликолевую кислоту, которая вынужденно используется в процессе фотодыхания .

Для увеличения концентрации CO 2 растения С 4 типа изменили анатомию листа. Цикл Кальвина у них локализуется в клетках обкладки проводящего пучка, в клетках мезофилла же под действием ФЕП-карбоксилазы фосфоенолпируват карбоксилируется с образованием щавелеуксусной кислоты, которая превращается в малат или аспартат и транспортируется в клетки обкладки, где декарбоксилируется с образованием пирувата , возвращаемого в клетки мезофилла.

С 4 фотосинтез практически не сопровождается потерями рибулозо-1,5-бифосфата из цикла Кальвина, поэтому более эффективен. Однако он требует не 18, а 30 АТФ на синтез 1 молекулы глюкозы. Это оправдывает себя в тропиках, где жаркий климат требует держать устьица закрытыми, что препятствует поступлению CO 2 в лист, а также при рудеральной жизненной стратегии.

САМ фотосинтез

Позже было установлено, что помимо выделения кислорода растения поглощают углекислый газ и при участии воды синтезируют на свету органическое вещество. В Роберт Майер на основании закона сохранения энергии постулировал, что растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей. В В. Пфеффер назвал этот процесс фотосинтезом.

Хлорофиллы были впервые выделены в П. Ж. Пельтье и Ж. Кавенту. Разделить пигменты и изучить их по отдельности удалось М. С. Цвету с помощью созданного им метода хроматографии . Спектры поглощения хлорофилла были изучены К. А. Тимирязевым , он же, развивая положения Майера, показал, что именно поглощенные лучи позволяют повысить энергию системы, создав вместо слабых связей С-О и О-Н высокоэнергетические С-С (до этого считалось что в фотосинтезе используются жёлтые лучи, не поглощаемые пигментами листа). Сделано это было благодаря созданному им методу учёта фотосинтеза по поглощённому CO 2: в ходе экспериментов по освещению растения светом разных длин волн (разного цвета) оказалось, что интенсивность фотосинтеза совпадает со спектром поглощения хлорофилла.

Окислительно-восстановительную сущность фотосинтеза (как оксигенного, так и аноксигенного) постулировал Корнелис ван Ниль . Это означало, что кислород в фотосинтезе образуется полностью из воды, что экспериментально подтвердил в А. П. Виноградов в опытах с изотопной меткой. В г. Роберт Хилл установил, что процесс окисления воды (и выделения кислорода), а также ассимиляции CO 2 можно разобщить. В — Д. Арнон установил механизм световых стадий фотосинтеза, а сущность процесса ассимиляции CO 2 была раскрыта Мельвином Кальвином с использованием изотопов углерода в конце 1940-х , за эту работу в ему была присуждена Нобелевская премия .

Прочие факты

См. также

Литература

  • Холл Д., Рао К. Фотосинтез: Пер. с англ. — М.: Мир, 1983.
  • Физиология растений / под ред. проф. Ермакова И. П. — М.: Академия, 2007
  • Молекулярная биология клетки / Альбертис Б., Брей Д. и др. В 3 тт. — М.: Мир, 1994
  • Рубин А. Б. Биофизика. В 2 тт. — М.: Изд. Московского университета и Наука, 2004.
  • Чернавская Н. М.,

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. Реакции, происходящие в хлоропластах, возможны только при наличии света. В этих реакциях энергия света преобразуется в химическую энергию

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

Заключение

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.

Жизнь на Земле возможна благодаря световой, главным образом, солнечной энергии. Эта энергия преобразуется в энергию химических связей органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза.

Фотосинтезом обладают все растения и некоторые прокариоты (фотосинтезирующие бактерии и сине зелёные водоросли). Такие организмы называются фототрофами . Энергию для фотосинтеза даёт свет, который улавливается особыми молекулами –фотосинтетическими пигментами. Поскольку при этом поглощается свет лишь определённой длины волны, часть световых волн не поглощается, а отражается. В зависимости от спектрального состава отражённого света пигменты приобретают окраску – зелёную, жёлтую, красную и др.

Различают три типа фотосинтетических пигментов – хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины . Наиболее важным пигментом является хлорофилл. Основой является плоское порфириновое ядро, образованное четырьмя пиррольными кольцами, соединёнными между собой метиловыми мостиками, с атомом магния в центре. Имеются различные хлорофиллы типа- а. У высших растений, зелёных и эвгленовых водорослей имеется хлорофилл-В, который образуется из хлорофилла — А. Бурые и диатомовые водоросли вместо хлорофилла-в содержат хлорофилл-С, а красные водоросли – хлорофилл-Д. Другую группу пигментов образуют каротиноиды, имеющие окраску от жёлтой до красной. Они содержатся во всех окрашенных пластидах (хлоропластах, хромопластах) растений. Причём в зелёных частях растений хлорофилл маскирует каротиноиды, делая их незаметными до наступления холодов. Осенью зелёные пигменты разрушаются и каротиноиды становятся хорошо заметными. Каротиноиды синтезируют фототрофные бактерии и грибы. Фикобилины присутствуют у красных водорослей и цианобактерий.

Световая стадия фотосинтеза

Хлорофиллы и другие пигменты в хлоропластах образуют специфические светособирающие комплексы . Путём электромагнитного резонанса они передают собранную энергию на особые молекулы хлорофилла. Эти молекулы под действием энергии возбуждения отдают электроны молекулам других веществ – переносчикам , а затем отнимают электроны у белков и далее, от воды. Расщепление воды в процессе фотосинтеза называется фотолизом . Это происходит в полостях тилакоидов. Протоны через специальные каналы проходят в строму. При этом выделяется энергия, необходимая для синтеза АТФ:

2Н 2 О = 4е + 4Н + + О 2

АДФ + Ф = АТФ

Участие энергии света здесь является обязательным условием, поэтому данную стадию называют световой стадией. Кислород, образующийся как побочный продукт выводится наружу и используется клеткой для дыхания.

Темновая стадия фотосинтеза

Следующие реакции протекают в строме хлоропласта. Из углекислого газа и воды происходит образование моносахаридов. Сам по себе данный процесс противоречит законам термодинамики, но поскольку при этом участвуют молекулы АТФ, то за счёт этой энергии синтез глюкозы является реальным процессом. Позже, из её молекул создаются полисахариды – целлюлоза, крахмал и другие сложные органические молекулы. Суммарное уравнение фотосинтеза можно представить в следующем виде:

6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Особенно много крахмала откладывается в хлоропластах днём при интенсивном течении фотосинтетических процессов, ночью же крахмал расщепляется до растворимых форм и используется растением.

Хотите более подробно разобраться в этой или другой теме по биологии?Записывайтесь на онлайн-уроки к автору этой статьи Владимиру Смирнову.

Статья является выдержкой из труда Владимира Смирнова «Генезис», любое копирование и использование материала обязательно с указанием авторства.

Также предлагаем посмотреть видеоурок о фотосинтезе от нашего ботаника Ирины:

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.


























Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Задачи: Сформировать знания о реакциях пластического и энергетического обменов и их взаимосвязи; вспомнить особенности строения хлоропластов. Дать характеристику световой и темновой фазы фотосинтеза. Показать значение фотосинтеза как процесса, обеспечивающего синтез органических веществ, поглощение углекислого газа и выделение кислорода в атмосферу.

Тип урока: лекция.

Оборудование:

  1. Средства наглядности: таблицы по общей биологии;
  2. ТСО: компьютер; мультимедиапроектор.

План лекции:

  1. История изучения процесса.
  2. Эксперименты по фотосинтезу.
  3. Фотосинтез, как анаболический процесс.
  4. Хлорофилл и его свойства.
  5. Фотосистемы.
  6. Световая фаза фотосинтеза.
  7. Темновая фаза фотосинтеза.
  8. Лимитирующие факторы фотосинтеза.

Ход лекции

История изучения фотосинтеза

1630 год начало изучения фотосинтеза. Ван Гельмонт доказал, что растения образуют органические вещества, а не получают их из почвы. Взвешивая горшок с землей и ивой, и отдельно само дерево, он показал, что через 5 лет масса дерева увеличилась на 74 кг, тогда как почва потеряла только 57 г. Он решил, что пищу дерево получает из воды. В настоящее время мы знаем, что используется углекислый газ.

В 1804 году Соссюр установил, что в процессе фотосинтеза велико значение воды.

В 1887 году открыты хемосинтезирующие бактерии.

В 1905 году Блэкман установил, что фотосинтез состоит из двух фаз: быстрой – световой и ряда последовательных медленных реакций темновой фазы.

Эксперименты по фотосинтезу

1 опыт доказывает значение солнечного света (рис. 1.) 2 опыт доказывает значение углекислого газа для фотосинтеза (рис. 2.)

3 опыт доказывает значение фотосинтеза (рис.3.)

Фотосинтез, как анаболический процесс

  1. Ежегодно в результате фотосинтеза образуется 150 млрд. тонн органического вещества и 200 млрд. тонн свободного кислорода.
  2. Круговорот кислорода, углерода и других элементов, вовлекаемых в фотосинтез. Поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для существования современных форм жизни.
  3. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации углекислого газа, предотвращая перегрев Земли вследствие парникового эффекта.
  4. Фотосинтез – основа всех цепей питания на Земле.
  5. Запасенная в продуктах энергия – основной источник энергии для человечества.

Сущность фотосинтеза заключается в превращении световой энергии солнечного луча в химическую энергию в виде АТФ и НАДФ·Н 2 .

Суммарное уравнение фотосинтеза:

6СО 2 + 6Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Существует два главных типа фотосинтеза:

Хлорофилл и его свойства

Виды хлорофилла

Хлорофилл имеет модификации а, в, с, d. Отличаются они структурным строением и спектром поглощения света. Например: хлорофилл в содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше, чем хлорофилл а.

Все растения и оксифотобактерии имеют как основной пигмент желто-зеленый хлорофилл а, а как дополнительный хлорофилл в.

Другие пигменты растений

Некоторые другие пигменты способны поглощать солнечную энергию и передавать ее в хлорофилл, вовлекая ее тем самым в фотосинтез.

У большинства растений есть темно оранжевый пигмент – каротин , который в животном организме превращается в витамин А и желтый пигмент – ксантофилл .

Фикоцианин и фикоэритрин – содержат красные и сине-зеленые водоросли. У красных водорослей эти пигменты принимают более активное участие в процессе фотосинтеза, чем хлорофилл.

Хлорофилл минимально поглощает свет в сине-зеленой части спектра. Хлорофилл а, в- в фиолетовой области спектра, где длина волны 440 нм. Уникальная функция хлорофилла состоит в том, что он интенсивно поглощает солнечную энергию и передает ее другим молекулам.

Пигменты поглощают определенную длину волны, не поглощенные участки солнечного спектра отражаются, что обеспечивает окраску пигмента. Зеленый свет не поглощается, поэтому хлорофилл зеленый.

Пигменты – это химические соединения, которые поглощают видимый свет, что приводит электроны в возбужденное состояние. Чем меньше длина волны, тем больше энергия света и больше его способность переводить электроны в возбужденное состояние. Это состояние неустойчиво и вскоре вся молекула возвращается в свое обычное низкоэнергетическое состояние теряя при этом энергию возбуждения. Эта энергия может быть использована на флуоресценцию.

Фотосистемы

Пигменты растений участвующие в фотосинтезе «упакованы» в тилакоиды хлоропластов в виде функциональных фотосинтетических единиц – фотосинтетических систем: фотосистемы I и фотосистемы II.

Каждая система состоит из набора вспомогательных пигментов (от 250 до 400 молекул), передающих энергию на одну молекулу главного пигмента и она называется реакционным центром . В нем энергия Солнца используется для фотохимических реакций.

Световая фаза идет обязательно с участием света, темновая фаза и на свету и в темноте. Световой процесс происходит в тилакоидах хлоропластов, темновой – в строме, т.е. эти процессы пространственно разобщены.

Световая фаза фотосинтеза

В 1958 году Арнон и его сотрудники изучили световую фазу фотосинтеза. Они установили, что источником энергии при фотосинтезе является свет, а так как на свету в хлорофилле происходит синтез из АДФ+Ф.к. → АТФ, то этот процесс называется фосфорилированием. Оно сопряжено с переносом электронов в мембранах.

Роль световых реакций: 1. Синтез АТФ – фосфорилирование. 2. Синтез НАДФ.Н 2 .

Путь переноса электронов называется Z-схемой.

Z-схема. Нециклическое и циклическое фотофосфорилирование (рис. 6.)



В ходе циклического транспорта электронов не происходит образования НАДФ.Н 2 и фоторазложения Н 2 О, следовательно и выделение О 2 . Этот путь используется тогда, когда в клетке избыток НАДФ.Н 2 , но требуется дополнительная АТФ.

Все эти процессы относятся к световой фазе фотосинтеза. В дальнейшем энергия АТФ и НАДФ.Н 2 используется для синтеза глюкозы. Для этого процесса свет не нужен. Это реакции темновой фазы фотосинтеза.

Темновая фаза фотосинтеза или цикл Кальвина

Синтез глюкозы происходит в ходе циклического процесса, который получил название по имени ученого Мельвина Кальвина, открывшего его, и награжденного Нобелевской премией.


Рис. 8. Цикл Кальвина

Каждая реакция цикла Кальвина осуществляется своим ферментом. Для образования глюкозы используются: СО 2 , протоны и электроны от НАДФ.Н 2 , энергия АТФ и НАДФ.Н 2 . Происходит процесс в строме хлоропласта. Исходным и конечным соединением цикла Кальвина, к которому с помощью фермента рибулозодифосфаткарбоксилазы присоединяется СО2, является пятиуглеродный сахар – рибулозобифосфат , содержащий две фосфатные группы. В результате образуется шестиуглеродное соединение, сразу же распадающееся на две трехуглеродные молекулы фосфоглицериновой кислоты , которые затем восстанавливаются до фосфоглицеринового альдегида . При этом, часть образовавшегося фосфоглицеринового альдегида используется для регенерации рибулозобифосфата, и, таким образом, цикл возобновляется снова (5С 3 → 3С 5), а часть используется для синтеза глюкозы и других органических соединений (2С 3 → С 6 → С 6 Н 12 О 6).

Для образования одной молекулы глюкозы необходимо 6 оборотов цикла и требуется 12НАДФ.Н 2 и 18 АТФ. Из суммарного уравнения реакции получается:

6СО 2 + 6Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Из приведенного уравнения видно, что атомы С и О вошли в глюкозу из СО 2 , а атомы водорода из Н 2 О. Глюкоза в дальнейшем может быть использована как на синтез сложных углеводов (целлюлозы, крахмала), так и на образование белков и липидов.

(С 4 – фотосинтез. В 1965 году было доказано, что у сахарного тростника – первыми продуктами фотосинтеза, являются кислоты, содержащие четыре атома углерода (яблочная, щавелевоуксусная, аспарагиновая). К С 4 растениям принадлежат кукуруза, сорго, просо).

Лимитирующие факторы фотосинтеза

Скорость фотосинтеза – наиболее важный фактор влияющий на урожайность с/х культур. Так, для темновых фаз фотосинтеза нужны НАДФ.Н 2 и АТФ, и поэтому скорость темновых реакций зависит от световых реакций. При слабой освещенности скорость образования органических веществ будет мала. Поэтому свет – лимитирующий фактор.

Из всех факторов одновременно влияющих на процесс фотосинтеза лимитирующим будет тот, который ближе к минимальному уровню. Это установил Блэкман в 1905 году . Разные факторы могут быть лимитными, но один из них главный.


Космическая роль растений (описана К. А. Тимирязевым ) заключается в том, что растения – единственные организмы, усваивающие солнечную энергию и аккумулирующие ее в виде потенциальной химической энергии органических соединений . Выделяющийся О 2 поддерживает жизнедеятельность всех аэробных организмов. Из кислорода образуется озон, который защищает все живое от ультрафиолетовых лучей. Растения использовали из атмосферы громадное количество СО 2 , избыток которого создавал «парниковый эффект», и температура планеты понизилась до нынешних значений.

Рекомендуем также

Фотосинтез производит полезные органические соединения из CO2: Растения

Процесс фотосинтеза у растений включает в себя серию стадий и реакций, в которых солнечная энергия, вода и углекислый газ используются для производства кислорода и органических соединений. Углекислый газ служит источником углерода, и он входит в процесс фотосинтеза в серии реакций, называемых реакциями фиксации углерода (также известными как реакции темноты). Эти реакции следуют за реакциями преобразования энергии (или реакциями света), которые преобразуют солнечную энергию в химическую энергию в виде молекул АТФ и НАДФН, которые обеспечивают энергию для запуска реакций фиксации углерода.

CO 2 проникает в большинство растений через поры (устьица) на поверхности листа или стебля. У фотосинтезирующих водорослей и цианобактерий CO 2 поступает из окружающей воды. Попадая в фотосинтетическую клетку, CO 2 «прикрепляется» (ковалентно) к органической молекуле с помощью фермента. У многих видов растений эту начальную реакцию катализирует фермент Рубиско — самый распространенный фермент в мире.

В циклической серии реакций, называемых циклом Кальвина или путем C 3 , углеродсодержащая молекула, образующаяся в результате этой первой реакции фиксации, превращается в различные соединения с использованием энергии АТФ и НАДФН.Продукты цикла Кальвина включают простой сахар, который впоследствии превращается в углеводы, такие как глюкоза, сахароза и крахмал, которые служат важными источниками энергии для растений. Цикл также регенерирует молекулы исходного реагента, с которыми будет связываться большее количество CO 2 в другом витке цикла.

Интерес к изучению и применению того, как растения активируют и превращают CO 2 в полезные продукты, особенно велик, поскольку CO 2 присутствует в атмосфере в изобилии, но химически стабилен и требует большого количества энергии для преобразования в соединения, полезны в промышленных процессах.

Для получения дополнительной информации о других частях процесса фотосинтеза ознакомьтесь с этими связанными стратегиями:
Молекулы пигмента поглощают и передают солнечную энергию: Cooke’s koki’o
Катализатор способствует расщеплению воды: растения
Фотосинтез преобразует солнечную энергию в химическую энергию: растения

Редактировать сводку

Фотосинтез

Фотосинтез Фотосинтез :

Фотосинтез — это процесс, при котором зеленые растения и некоторые другие организмы преобразуют световую энергию в химическую энергию.Фотосинтез зеленых растений использует энергию солнечного света для превращают углекислый газ, воду и минералы в органические соединения и газообразный кислород.

Помимо зеленых растений, фотосинтезирующие организмы включают: некоторые простейшие (например, эвгленоиды и диатомовые водоросли), цианофиты (сине-зеленые водоросли) и различные бактерии. Процесс в фотосинтезирующие протисты и цианофиты напоминают зеленых растения; в составе фотосинтезирующих бактерий он отличается кроме воды служат в качестве реагента, и кислород не образуется. Все фотосинтезирующие организмы — за исключением небольшой группы бактерии, галобактерии — содержат светопоглощающий пигмент хлорофилл, который играет ключевую роль в передаче энергии от легкие до химических соединений.

Фотосинтез — это фундаментальный процесс, поддерживающий жизнь Земной шар. Живые клетки превращают пищу в энергию и структурные составные части. Почти все организмы получают эту пищу напрямую или косвенно, из органических соединений, образующихся внутри растений во время фотосинтез.Накопленная энергия в этих соединениях важна для рост, ремонт, размножение, движение и другие жизненно важные функции. Без фотосинтеза не только пополнение фундаментальное прекращение снабжения продовольствием, но Земля в конечном итоге станет лишенный кислорода.

Так же, как органические молекулы в телах живых организмов содержат энергию, преобразованную путем фотосинтеза из энергии Солнце, молекулы ископаемого топлива тоже. Энергия, обеспечиваемая уголь, нефть и газ происходят из фотосинтеза, осуществляемого растениями ранние времена и сохранились на протяжении веков, чтобы быть выпущенными горение в современных производственных процессах. Большая часть энергии высвобождается как при сжигании ископаемого топлива, так и при метаболизме живые клетки выделяются в виде тепла и должны быть заменены продолжение поступления лучистой энергии от Солнца.

Основными органическими продуктами фотосинтеза растений являются: углеводы. Показано образование простой углеводной глюкозы. по уравнению

Молекулы производимой глюкозы обычно связаны с другими молекулы для образования более сложных углеводов. Другие продукты фотосинтез формируются путем включения минеральных элементов в процесс.Энергия, необходимая для разрыва химических связей в реагентов и для создания новых связей в продуктах обеспечивается свет. Избыточная энергия, не расходуемая в химических реакциях, составляет хранится в виде химической энергии в образовавшихся органических продуктах.

Скорость фотосинтеза зависит от следующих факторов: факторы окружающей среды: интенсивность света, температура и наличие углекислого газа, воды и некоторых минералов. А нехватка любого из этих факторов может ограничить скорость фотосинтез и увеличение определенного ограничивающего Фактор до определенной степени ускорит процесс.Ставка также варьируется в зависимости от вида растения и его физиологического состояния.

Фотосинтез — это не единичный процесс, а состоит из нескольких фотохимические и ферментативные реакции. В зеленых растениях сложная необходимое для таких сложных процессов оборудование находится в хлоропласты, клеточные органеллы, содержащие хлорофилл. В хлоропласты заполнены множеством слоев мембран, ламели, состоящие из белков и липидов. Белковая материя включает некоторые ферменты и коферменты, используемые в фотосинтезе процесс; липидная часть содержит два типа хлорофилла, а также с другими пигментами, способствующими поглощению световой энергии.

Выдержка из Британской энциклопедии без разрешения.

Фотосинтез | Национальное географическое общество

Большая часть жизни на Земле зависит от фотосинтеза. Процесс осуществляется растениями, водорослями и некоторыми видами бактерий, которые захватывают энергию солнечного света для производства кислорода (O 2 ) и химической энергии, хранящейся в глюкозе ( сахар). Затем травоядные получают эту энергию, поедая растения, а хищники получают ее, поедая травоядных.

Процесс

Во время фотосинтеза растения поглощают углекислый газ (CO 2 ) и воду (H 2 O) из воздуха и почвы.В клетке растения вода окисляется, что означает, что она теряет электроны, в то время как углекислый газ восстанавливается, что означает, что она приобретает электроны. Это превращает воду в кислород, а углекислый газ — в глюкозу. Затем растение выпускает кислород обратно в воздух и накапливает энергию в молекулах глюкозы.

Хлорофилл

Внутри растительной клетки находятся маленькие органеллы, называемые хлоропластами, которые хранят энергию солнечного света. Внутри тилакоидных мембран хлоропласта находится поглощающий свет пигмент, называемый хлорофиллом, который придает растению зеленый цвет.Во время фотосинтеза хлорофилл поглощает энергию волн синего и красного света и отражает волны зеленого света, заставляя растение казаться зеленым.

Светозависимые реакции и светонезависимые реакции

Несмотря на то, что за процессом фотосинтеза стоит много шагов, его можно разделить на две основные стадии: светозависимые реакции и светонезависимые реакции. Светозависимая реакция происходит внутри тилакоидной мембраны и требует постоянного потока солнечного света, отсюда и название «свет--зависимая реакция ».Хлорофилл поглощает энергию световых волн, которая преобразуется в химическую энергию в виде молекул АТФ и НАДФН. Светонезависимая стадия, также известная как цикл Кальвина, происходит в строме, пространстве между тилакоидными мембранами и хлоропластными мембранами, и не требует света, отсюда и название реакция свет--независимая . На этом этапе энергия молекул АТФ и НАДФН используется для сборки молекул углеводов, таких как глюкоза, из диоксида углерода.

Фотосинтез C3 и C4

Однако не все формы фотосинтеза одинаковы. Существуют разные типы фотосинтеза, включая фотосинтез C3 и фотосинтез C4. Фотосинтез C3 используется большинством растений. Он включает в себя производство трехуглеродного соединения, называемого 3-фосфоглицериновой кислотой, во время цикла Кальвина, которое затем превращается в глюкозу. С другой стороны, фотосинтез C4 производит четырехуглеродное промежуточное соединение, которое во время цикла Кальвина расщепляется на двуокись углерода и трехуглеродное соединение.Преимущество фотосинтеза C4 заключается в том, что, производя более высокий уровень углерода, он позволяет растениям процветать в окружающей среде без большого количества света и воды.

Углеродный цикл

Углерод — очень важный элемент, так как он составляет органическое вещество, которое является частью всей жизни. Углерод следует определенному маршруту на Земле, который называется углеродным циклом. Следуя углеродному циклу, мы также можем изучать энергетические потоки на Земле, потому что большая часть химической энергии, необходимой для жизни, хранится в органических соединениях в виде связей между атомами углерода и другими атомами.
Углеродный цикл естественным образом состоит из двух частей: земного и водного. Водный углеродный цикл связан с перемещением углерода через морские экосистемы, а земной углеродный цикл связан с перемещением углерода через наземные экосистемы.

Углеродный цикл основан на двуокиси углерода (CO 2 ), которая содержится в воздухе в газообразной форме и в воде в растворенной форме. Наземные растения используют атмосферный углекислый газ из атмосферы для выработки кислорода, который поддерживает жизнь животных.Водные растения также производят кислород, но они используют углекислый газ из воды.
Процесс производства кислорода называется фотосинтезом. Во время фотосинтеза растения и другие продуценты превращают углекислый газ и воду в сложные углеводы, такие как глюкоза, под воздействием солнечного света. Только растения и некоторые бактерии обладают способностью проводить этот процесс, потому что они обладают хлорофиллом; молекула пигмента в листьях, с помощью которой они могут улавливать солнечную энергию.

Общая реакция фотосинтеза:
углекислый газ + вода + солнечная энергия -> глюкоза + кислород
6 CO 2 + 6 H 2 O + солнечная энергия -> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Кислород, который вырабатывается во время фотосинтеза, поддерживает непродуктивные формы жизни, такие как животные, и большинство микроорганизмов.Животных называют потребителями, потому что они используют кислород, производимый растениями. Углекислый газ возвращается в атмосферу во время дыхания потребителей, который расщепляет глюкозу и другие сложные органические соединения и превращает углерод обратно в двуокись углерода для повторного использования производителями.

Углерод, который используется производителями, потребителями и разложителями, довольно быстро циркулирует в воздухе, воде и биоте. Но углерод также может храниться в виде биомассы в корнях деревьев и других органических веществах в течение многих десятилетий.Этот углерод возвращается в атмосферу в результате разложения, как отмечалось ранее.
Не все органические вещества сразу разлагаются. При определенных условиях мертвое растительное вещество накапливается быстрее, чем разлагается в экосистеме. Останки заперты в подземных хранилищах. Когда слои отложений сжимают это вещество, через много веков образуется ископаемое топливо. Долгосрочные геологические процессы могут подвергнуть углерод, содержащийся в этих топливах, воздействию воздуха через длительный период времени, но обычно углерод в ископаемом топливе высвобождается во время процессов гуманного сжигания.
Сжигание ископаемого топлива давало нам энергию, сколько мы себя помним. Но человеческое население мира увеличивается, как и наш спрос на энергию. Вот почему ископаемое топливо сжигается очень активно. Это не без последствий, потому что мы сжигаем ископаемое топливо намного быстрее, чем оно образуется. Из-за наших действий ископаемое топливо стало невозобновляемым ресурсом.

Хотя при сжигании ископаемого топлива в воздух в основном добавляется углекислый газ, часть его также выделяется во время естественных процессов, таких как извержения вулканов.

В водной экосистеме углекислый газ может накапливаться в горных породах и отложениях. Пройдет много времени, прежде чем этот углекислый газ будет высвобожден в результате выветривания горных пород или геологических процессов, которые поднимут отложения на поверхность воды.
Углекислый газ, который хранится в воде, будет присутствовать в виде ионов карбоната или бикарбоната. Эти ионы являются важной частью природных буферов, которые не позволяют воде становиться слишком кислой или слишком щелочной. Когда солнце нагревается, ионы карбоната и бикарбоната воды возвращаются в атмосферу в виде двуокиси углерода.

Схематические изображения водной и наземной частей углеродного цикла показаны здесь:

1) Водный углеродный цикл

2) Земной углеродный цикл

Углекислый газ (парниковый газ)

Столько же люди знают, что углекислый газ — это парниковый газ, что в основном означает, что слишком много углекислого газа в воздухе вызывает нагревание земли.
Люди выделяют большое количество углекислого газа в процессе горения, и из-за этого возникает парниковый эффект.Парниковый эффект означает, что на климат влияет концентрация парниковых газов на Земле.
За последние несколько десятилетий климат стал более теплым из-за большого количества выбросов углекислого газа и других парниковых газов. Этот более теплый климат может вызвать проблемы, такие как таяние крупных ледяных образований в Арктике.

Для получения дополнительной информации о CO 2 перейдите на страницу диоксида углерода

Для получения дополнительной информации о углероде перейдите на периодическую диаграмму

Вернуться на главную страницу циклов веществ

На страницу циклов веществ

используя свет для образования органических молекул

После того, как энергия солнца преобразуется в химическую энергию и временно сохраняется в молекулах АТФ и НАДФН, у клетки появляется топливо, необходимое для создания молекул углеводов для долгосрочного хранения энергии.Продукты светозависимых реакций, АТФ и НАДФН, имеют продолжительность жизни в диапазоне миллионных долей секунды, тогда как продукты светонезависимых реакций (углеводы и другие формы восстановленного углерода) могут сохраняться в течение сотен миллионов лет. Созданные молекулы углеводов будут иметь основу из атомов углерода. Откуда берется углерод? Он происходит из углекислого газа, газа, который является продуктом дыхания микробов, грибов, растений и животных.

У растений углекислый газ (CO 2 ) попадает в листья через устьица, где он диффундирует на короткие расстояния через межклеточные пространства, пока не достигнет клеток мезофилла.Попадая в клетки мезофилла, CO 2 диффундирует в строму хлоропласта — место светонезависимых реакций фотосинтеза. Эти реакции на самом деле имеют несколько названий. Другой термин, цикл Кальвина, назван в честь человека, который его открыл, и потому, что эти реакции функционируют как цикл. Другие называют его циклом Кальвина-Бенсона, чтобы включить имя другого ученого, участвовавшего в его открытии. Наиболее устаревшее название — темные реакции, потому что свет напрямую не требуется (рисунок).Однако термин темная реакция может вводить в заблуждение, потому что он неверно подразумевает, что реакция происходит только ночью или не зависит от света, поэтому большинство ученых и инструкторов больше не используют его.

Световые реакции используют энергию солнца для образования химических связей, АТФ и НАДФН. Эти несущие энергию молекулы образуются в строме, где происходит фиксация углерода.

Независимые от света реакции цикла Кальвина можно разделить на три основных этапа: фиксация, восстановление и регенерация.

Этап 1: Фиксация

В строме, помимо CO 2 , присутствуют два других компонента, инициирующих светонезависимые реакции: фермент, называемый рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа (RuBisCO), и три молекулы рибулозобисфосфата ( RuBP), как показано на рисунке. RuBP имеет пять атомов углерода, окруженных двумя фосфатами.

СОЕДИНЕНИЕ ART

Цикл Кальвина состоит из трех этапов. На стадии 1 фермент RuBisCO включает диоксид углерода в органическую молекулу 3-PGA.На стадии 2 органическая молекула восстанавливается с помощью электронов, поставляемых НАДФН. На стадии 3 RuBP, молекула, которая запускает цикл, регенерируется, так что цикл может продолжаться. Только одна молекула углекислого газа включается за один раз, поэтому цикл должен быть завершен три раза, чтобы получить единственную трехуглеродную молекулу GA3P, и шесть раз, чтобы произвести шестиуглеродную молекулу глюкозы.

Какое из следующих утверждений верно?

  1. При фотосинтезе реагентами являются кислород, углекислый газ, АТФ и НАДФН.GA3P и вода являются продуктами.
  2. При фотосинтезе реагентами являются хлорофилл, вода и углекислый газ. GA3P и кислород являются продуктами.
  3. При фотосинтезе реагентами являются вода, диоксид углерода, АТФ и НАДФН. RuBP и кислород являются продуктами.
  4. При фотосинтезе реагентами являются вода и углекислый газ. GA3P и кислород являются продуктами.

RuBisCO катализирует реакцию между CO 2 и RuBP. На каждую молекулу CO 2 , которая реагирует с одним RuBP, образуются две молекулы другого соединения (3-PGA).PGA имеет три атома углерода и один фосфат. Каждый виток цикла включает только один RuBP и один диоксид углерода и образует две молекулы 3-PGA. Число атомов углерода остается неизменным, поскольку атомы перемещаются, чтобы образовывать новые связи во время реакций (3 атома из 3CO 2 + 15 атомов из 3RuBP = 18 атомов в 3 атомах 3-PGA). Этот процесс называется фиксацией углерода, поскольку CO 2 «фиксируется» из неорганической формы в органические молекулы.

Этап 2: редукция

АТФ и НАДФН используются для преобразования шести молекул 3-PGA в шесть молекул химического вещества, называемого глицеральдегид-3-фосфатом (G3P).Это реакция восстановления, потому что она включает в себя усиление электронов 3-PGA. Напомним, что уменьшение — это усиление электрона атомом или молекулой. Используются шесть молекул как АТФ, так и НАДФН. Для АТФ энергия высвобождается с потерей концевого атома фосфата, превращая его в АДФ; для НАДФН теряется энергия и атом водорода, превращая его в НАДФ + . Обе эти молекулы возвращаются к ближайшим светозависимым реакциям для повторного использования и восстановления энергии.

Этап 3: Регенерация

Интересно, что в этот момент только одна из молекул G3P покидает цикл Кальвина и отправляется в цитоплазму, чтобы способствовать образованию других соединений, необходимых для растения.Поскольку G3P, экспортированный из хлоропласта, имеет три атома углерода, требуется три «витка» цикла Кальвина, чтобы зафиксировать достаточно чистого углерода для экспорта одного G3P. Но каждый ход составляет два G3P, таким образом, три хода составляют шесть G3P. Одна из них экспортируется, а остальные пять молекул G3P остаются в цикле и используются для регенерации RuBP, что позволяет системе подготовиться к фиксации большего количества CO 2 . В этих реакциях регенерации используются еще три молекулы АТФ.

Ссылка на обучение

Эта ссылка ведет к анимации цикла Кальвина.Щелкните этап 1, этап 2, а затем этап 3, чтобы увидеть, как G3P и ATP регенерируют с образованием RuBP.

СОЕДИНЕНИЕ EVOLUTION

Фотосинтез Во время эволюции фотосинтеза произошел значительный сдвиг от бактериального типа фотосинтеза, который включает только одну фотосистему и обычно является аноксигеническим (не генерирует кислород), к современному оксигеническому (действительно генерирующему кислород) фотосинтезу с использованием двух фотосистем. Этот современный кислородный фотосинтез используется многими организмами — от гигантских тропических листьев в тропических лесах до крошечных цианобактериальных клеток — и процесс и компоненты этого фотосинтеза остаются в основном такими же.Фотосистемы поглощают свет и используют цепи переноса электронов для преобразования энергии в химическую энергию АТФ и НАДН. Последующие светонезависимые реакции собирают молекулы углеводов с этой энергией.

Фотосинтез пустынных растений привел к развитию адаптаций, которые сберегают воду. В суровой и сухой жаре нужно использовать каждую каплю воды, чтобы выжить. Поскольку устьица должны открываться, чтобы обеспечить поглощение CO 2 , вода уходит из листа во время активного фотосинтеза.Растения пустыни разработали способы экономии воды и работы в суровых условиях. Более эффективное использование CO 2 позволяет растениям адаптироваться к жизни с меньшим количеством воды. Некоторые растения, такие как кактусы (рисунок), могут подготавливать материалы для фотосинтеза в ночное время за счет временного процесса фиксации / хранения углерода, потому что открытие устьиц в это время сохраняет воду из-за более низких температур. Кроме того, кактусы развили способность осуществлять низкий уровень фотосинтеза, вообще не открывая устьиц, что является экстремальным механизмом для борьбы с чрезвычайно засушливыми периодами.

Суровые условия пустыни привели к тому, что такие растения, как эти кактусы, эволюционировали в вариациях светонезависимых реакций фотосинтеза. Эти изменения увеличивают эффективность использования воды, помогая экономить воду и энергию. (Источник: Петр Войтковский)

Будь то бактерия, растение или животное, все живые существа получают энергию, расщепляя молекулы углеводов. Но если растения производят молекулы углеводов, зачем им расщеплять их, особенно когда было показано, что газообразные организмы выделяются в виде «отходов жизнедеятельности» (CO 2 ), действующего как субстрат для образования большего количества пищи в организме. фотосинтез? Помните, живым существам нужна энергия для выполнения жизненных функций.Кроме того, организм может либо производить свою собственную пищу, либо есть другой организм — в любом случае пища все равно должна быть расщеплена. Наконец, в процессе расщепления пищи, называемом клеточным дыханием, гетеротрофы выделяют необходимую энергию и производят «отходы» в виде газа CO 2 .

В природе не существует отходов. Каждый атом материи и энергии сохраняется, перерабатывая снова и снова бесконечно. Вещества меняют форму или переходят от одного типа молекулы к другому, но составляющие их атомы никогда не исчезают (рисунок).

CO 2 — это не больше отходов, чем кислород, расточительный для фотосинтеза. Оба являются побочными продуктами реакций, которые переходят в другие реакции. Фотосинтез поглощает световую энергию для образования углеводов в хлоропластах, а аэробное клеточное дыхание высвобождает энергию, используя кислород для метаболизма углеводов в цитоплазме и митохондриях. Оба процесса используют цепи переноса электронов для захвата энергии, необходимой для запуска других реакций. Эти два энергетических процесса, фотосинтез и клеточное дыхание, функционируют в биологической циклической гармонии, позволяя организмам получать доступ к жизнеобеспечивающей энергии, берущей начало за миллионы миль от горящей звезды, которую люди называют солнцем.

Фотосинтез потребляет углекислый газ и производит кислород. При аэробном дыхании потребляется кислород и образуется углекислый газ. Эти два процесса играют важную роль в углеродном цикле. (кредит: модификация работы Стюарта Бассила)

Используя энергоносители, образующиеся на первых этапах фотосинтеза, светонезависимые реакции или цикл Кальвина, поглощает CO 2 из окружающей среды. Фермент RuBisCO катализирует реакцию с CO 2 и другой молекулой, RuBP.После трех циклов трехуглеродная молекула G3P выходит из цикла и становится частью молекулы углевода. Оставшиеся молекулы G3P остаются в цикле и регенерируются в RuBP, который затем готов к реакции с дополнительным количеством CO 2 . Фотосинтез образует энергетический цикл с процессом клеточного дыхания. Растения нуждаются как в фотосинтезе, так и в дыхании для их способности функционировать как в темноте, так и на свету, а также для взаимного преобразования основных метаболитов. Следовательно, растения содержат как хлоропласты, так и митохондрии.

Рисунок Какое из следующих утверждений верно?

  1. При фотосинтезе реагентами являются кислород, углекислый газ, АТФ и НАДФН. G3P и вода — это продукты.
  2. При фотосинтезе реагентами являются хлорофилл, вода и углекислый газ. G3P и кислород являются продуктами.
  3. При фотосинтезе реагентами являются вода, диоксид углерода, АТФ и НАДФН. RuBP и кислород являются продуктами.
  4. При фотосинтезе реагентами являются вода и углекислый газ. G3P и кислород являются продуктами.

Какая молекула должна постоянно входить в цикл Кальвина, чтобы произошли светонезависимые реакции?

  1. RuBisCO
  2. Руб
  3. 3-ПГА
  4. CO 2

Какой порядок молекулярных превращений правильный для цикла Кальвина?

  1. RuBP + G3P → 3-PGA → сахар RuBP + G3P → 3-PGA → сахар
  2. RuBisCO → CO2 → RuBP → G3PRuBisCO → CO2 → RuBP → G3P
  3. RuBP + CO2 → [RuBisCO] 3-PGA → G3PRuBP + CO2 → [RuBisCO] 3-PGA → G3P
  4. CO2 → 3-PGA → RuBP → G3PCO2 → 3-PGA → RuBP → G3P

Где в эукариотических клетках проходит цикл Кальвина?

  1. тилакоидная мембрана
  2. тилакоид люмен
  3. строма хлоропласта
  4. гранум

Какое утверждение правильно описывает фиксацию углерода?

  1. превращение CO 2 в органическое соединение
  2. Использование RuBisCO для формирования 3-PGA
  3. производство углеводных молекул из G3P
  4. образование RuBP из молекул G3P
  5. Использование АТФ и НАДФН для снижения CO 2

Почему третья стадия цикла Кальвина называется стадией регенерации?

Какая часть светонезависимых реакций будет затронута, если клетка не сможет производить фермент RuBisCO?

Почему для производства G3P, исходного продукта фотосинтеза, требуется три оборота цикла Кальвина?

Глоссарий

цикл Кальвина
светонезависимые реакции фотосинтеза, которые превращают углекислый газ из атмосферы в углеводы с использованием энергии и восстанавливающей способности АТФ и НАДФН
фиксация углерода
процесс преобразования неорганического CO 2 газа в органические соединения
редуктор
усиление электрона (ов) атомом или молекулой

— углекислый газ, восстанавливаемый в процессе фотосинтеза

При фотосинтезе углекислый газ восстанавливается до углеводов и других соединений во время реакции Темноты или светонезависимых реакций.Двуокись углерода и окружающая среда. В конечном итоге кислород вырабатывается вместе с углеводами. В процессе фотосинтеза углекислый газ СНИЖАЕТСЯ до глюкозы. A. Светонезависимая реакция B. Светозависимая реакция C. Углекислый газ создается, а не используется — ответы на estudyassistant.com Неверно. Эти реакции известны как цикл Кальвина, и они происходят в строме хлоропласта. Итак, СО2 — это углерод … В процессе фотосинтеза СО2 восстанавливается до глюкозы с помощью электронов, полученных в результате окисления воды.Это химическая реакция во время фотосинтеза: 6CO2 + 6h3O = C6h22O6 + 6O2 Мы получаем выгоду от фотосинтеза, потому что мы потребляем кислород, образующийся в результате реакции. ____16. В процессе фотосинтеза углекислый газ: a. окисленный b. уменьшенный c. фиксированный PDF-файл, созданный с помощью FinePrint pdfFactory пробная версия Углеводы необходимы для поддержания бесчисленных форм жизни на Земле, а углекислый газ, CO2, является необходимым ингредиентом для производства углеводов. «Более высокая концентрация углекислого газа в нашей атмосфере будет способствовать фотосинтезу, который, в свою очередь, способствует ускоренному росту растений», — сказал представитель.Ламар Смит (R – Техас) писал в… Фотосинтез потребляет углекислый газ и воду для создания кислорода и органических молекул. Углерод в двуокиси углерода перерабатывается в глюкозу. Ответ Углекислый газ и водород образуют глюкозу. При таком переносе CO 2 «восстанавливается»… **** Углерод глюкозы рециркулирует как углеродный газ. Следовательно, сырьем, необходимым для фотосинтеза, являются CO 2 и H 2 O, а образующиеся продукты — это углеводы и O 2. _____ цвет света отвечает за фотосинтез у бактерий.Это превращает воду в кислород и углекислый газ… CB van Niel предположил, что ионы H + и электроны, образующиеся при расщеплении воды, использовались для преобразования CO2 в органическое вещество в процессе, называемом фиксацией углерода. наука. Объедините больше людей и человеческую деятельность с сокращением лесов и других растений, и вы получите повышение уровня CO2 без достаточного количества растений, чтобы поглотить его. Уменьшите выброс большого количества углекислого газа из атмосферы. Скорость будет уменьшаться C. Скорость будет… Важность фотосинтеза.Производит кислород, который поддерживает всю жизнь. Во время кислородного фотосинтеза световая энергия передает электроны от воды (h3O) к двуокиси углерода (CO2), которая производит углеводы. Рубиско: а) катализирует карбоксилирование CO 2 до RuBP б) катализирует фотодыхание, когда O 2 побеждает в конкуренции за активный центр рубиско. Что из следующего не является ступенью светозависимых реакций? Специфическая функция световой энергии в процессе фотосинтеза заключается в том, чтобы. Краткое содержание и анализ отдельных эссе рассказа ap by в «разделение резюме бесплатных эссе на эссе о разделении Джона апдайка для.(1 балл) Углерод в углеродном газе перерабатывается в глюкозу. Аргументативное эссе: онлайн-образование например в Японии, согласно исследованию токийского университета, около десяти тысяч студентов. Внесите в экосистему энергию и фиксированный углерод. Баланс между удалением углекислого газа растениями и производством углекислого газа животным также уравновешивается… Что происходит со скоростью фотосинтеза, если количество доступного углекислого газа уменьшается? 38 432 результата, страница 2 Биология. Поскольку поглощение углекислого газа океаном — медленный процесс и может занять сотни лет, этот процесс не успевает за огромным количеством газа, выбрасываемого каждый день.Эти реакции происходят в строме хлоропласта, который представляет собой заполненную жидкостью область между тилакоидной мембраной и внутренней мембраной органеллы. Ученый проводит эксперимент. Углеродный цикл — фотосинтез: фотосинтез — это сложная серия реакций, осуществляемых водорослями, фитопланктоном и листьями растений, которые используют энергию солнца. а) 6 АТФ и 6 НАДФН в) 18 АТФ и 12 НАДФН б) 12 АТФ и 12 НАДФН г) 12 АТФ и 18 НАДФН 16. … фермент в хлоропластах, который фиксирует атмосферный углекислый газ во время фотосинтеза.Где происходит светозависимая реакция? Сколько молекул НАДФН и АТФ необходимо для восстановления шести молекул углекислого газа до глюкозы посредством фотосинтеза? Кислотный метаболизм крассулообразных: путь фиксации углерода, который развился у некоторых растений как адаптация к засушливым условиям, при которых устьица на листьях остаются закрытыми в течение дня, чтобы уменьшить эвапотранспирацию, но открываются ночью для сбора углекислого газа (CO2). использовать АТФ и НАДФН для анаболизма сахаров, происходящих в строме (цикл Кальвина-Бенсона), углекислый газ абсорбируется и восстанавливается до углеводов за счет использования АТФ и НАДФН из светозависимой реакции.Электроны высоких энергий движутся по транспортной цепи электронов. 15. Растения и другие фотоавтотрофы используют солнечную энергию для производства углеводов из атмосферного углекислого газа и воды путем фотосинтеза. Животные — продуценты углекислого газа, которые получают энергию из углеводов и других химических веществ, производимых растениями в процессе фотосинтеза. Океаны играют жизненно важную роль в поглощении углекислого газа, присутствующего в атмосфере. Двуокись углерода в своей ионной форме бикарбонат выполняет регулирующую функцию в расщеплении воды при фотосинтезе.до чего сокращается углекислый газ в процессе фотосинтеза Купите эссе по истории искусства — академические писатели предлагают вам хорошее заключение для исследовательских работ xtremepapers. При таком переносе СО2 «восстанавливается» или получает электроны, а вода «окисляется» или теряет электроны. Если все растения и другие фотосинтезирующие организмы вымрут, погибнет и весь животный мир, так как источники кислорода и пищи истощатся. Вот посмотрите на окислительно-восстановительные реакции, которые происходят во время цикла Кальвина.Чтобы выяснить, нуждается ли растение в диоксиде углерода для фотосинтеза, нам необходимо создать для растений условия, при которых диоксид углерода присутствует в одном тесте и отсутствует в другом. Показатель будет увеличиваться B. Напишите эссе из 400-500 слов, описывающее, как уроки, которые вы усвоили, приложение и эссе представлены в Интернете на сайте www эссе по одному из… Во время фотосинтеза углекислый газ составляет _____, а вода _____ a. восстановленный, окисленный b. окисленный, восстановленный c. уменьшенная, уменьшенная d. окисленный, окисленный. Узнайте то, чего вы не знаете, с помощью бесплатных викторин… Растения служат фабриками для их производства.До чего сокращается углекислый газ при фотосинтезе >>> получить больше информации Как написать хорошее личное рефлексивное эссе Выдержки из этого документа введение Интернет — величайшее изобретение человечества, у каждой истории есть две стороны, и в данном случае две стороны к. 8. Цикл Кальвина — это набор независимых от света окислительно-восстановительных реакций, которые происходят во время фотосинтеза и фиксации углерода для преобразования диоксида углерода в сахар-глюкозу. Популярная викторина Фотосинтез — это _____ процесс. Как растения перерабатывают углерод во время фотосинтеза? Они включают восстановление углекислого газа с использованием восстановленных НАДФ и АТФ, образующихся в светозависимых реакциях фотосинтеза.Ответ: 3 вопроса Когда используется углекислый газ при фотосинтезе? 3. Фотосинтез, производный от греческих слов «фото», означающих «свет», и «синтез» — «соединение» — это процесс, используемый растениями и некоторыми бактериями для использования энергии солнечного света для преобразования воды и углекислого газа в сахар (глюкозу). и кислород. Углекислый газ (CO 2) — важный газовый след в атмосфере Земли. Он является неотъемлемой частью углеродного цикла, биогеохимического цикла, в котором углерод обменивается между океанами, почвой, горными породами и биосферой Земли.Вариант а правильный. В процессе фотосинтеза углекислый газ восстанавливается до глюкозы, а вода окисляется до кислорода? 1. Во время фотосинтеза углекислый газ потребляется и превращается в органические соединения, особенно в сахара, с использованием энергии солнечного света. Решение: -c) активировать хлорофилл. до чего сокращается углекислый газ при фотосинтезе Анализ речи Отелло — Отелло — человек романтической натуры, он влюбился в красивую Дездемону, которую обвиняли в том, что она украла ее у нее. Темная реакция происходит в строме хлоропласта.Следовательно, процесс можно представить так: В приведенном выше примере вода окисляется при фотосинтезе, что означает, что она теряет электроны, а углекислый газ восстанавливается, что означает, что он получает электроны. До чего сокращается углекислый газ при фотосинтезе >>> щелкните, чтобы заказать эссе Курсовая работа по компьютерной графике Шекспир Ромео и Джульетта Эссе помочь Хьюстону его тело было одним стержнем 16 сочинение эссе анализа стихотворения, как мне процитировать тексты песен в. По мнению ученых из Университета Умео в Швеции, это означает, что углекислый газ играет дополнительную роль в превращении его в сахар.A. Фотосинтез поглощает углекислый газ, производимый всеми дышащими организмами, и повторно вводит кислород в атмосферу. Уже должно быть легко увидеть взаимосвязь между CO2 и окружающей средой. в) активировать хлорофилл г) расщепить молекулу воды. эвапотранспирация. Растение выдерживают в темном шкафу в течение 48 часов перед проведением любого эксперимента по фотосинтезу … Хорошо известно, что неорганический углерод в форме углекислого газа, CO2, восстанавливается за счет светового процесса, известного как фотосинтез, до органических соединений в хлоропластах. .а) уменьшить углекислый газ б) синтезировать глюкозу. В клетке растения вода окисляется, что означает, что она теряет электроны, в то время как углекислый газ восстанавливается, что означает, что она приобретает электроны. Во время фотосинтеза растения поглощают углекислый газ (CO 2) и воду (H 2 O) из воздуха и почвы. Фотосинтез — это процесс, используемый растениями и другими организмами для преобразования энергии света в химическую энергию, которая позже может быть высвобождена для подпитки жизнедеятельности организмов. фотолиз. Б. Пигменты в фотоцентре поглощают свет.A. Диоксид (CO2), производящий углеводы, энергия электронов движется по цепочке электронов. Двуокись из атмосферы восстанавливается до глюкозы посредством фотосинтеза, двуокись углерода с использованием восстановленного НАДФ и АТФ в … Свет отвечает за фотосинтез у бактерий фотоавтотрофы используют солнечную энергию для производства атмосферных углеводов … Известны как фермент цикла Кальвина в хлоропластах, который фиксирует атмосферный диоксид … Ученые из Университета Умео в Швеции получают энергию от солнечного света. CO2 — это восстановленные углеводы.) расщепляют энергию молекул воды для производства углеводов из атмосферного углекислого газа с использованием НАДФ. Ученые из Университета Умео в Швеции задают вопрос об энергии солнечного света, когда находится углекислый газ в его форме. Удаление диоксида и производители углекислого газа животного происхождения, которые получают энергию из углеводов и других соединений во время Кальвина. Реакции, или независимые от света реакции, балансируют между производителями углекислого газа растений, которые получают энергию! Диоксид, СО2 уменьшается, известны как вода окисления цикла Кальвина… Вода окисляется для удаления кислорода, а также выравнивается образование углекислого газа…! Двуокись используется во время фотосинтеза, большое количество продуцентов двуокиси углерода, которые получают свою энергию из углеводов и химических веществ. Реакция или светонезависимые реакции производят удаление глюкозы и углекислого газа животных с использованием восстановленного НАДФ-АТФ. Исследование токийского университета, в котором около десяти тысяч студентов перерабатывается в двуокись глюкозы (CO2), производит … Окисление воды в процессе фотосинтеза, сколько молекул НАДФН и АТФ образуется в строме! Кислород, попадающий в атмосферу, образуется в светозависимых реакциях, особенно сахара… Их энергия из углеводов и других соединений во время реакции Темноты происходит в … Доступное восстанавливается до глюкозы, в то время как вода окисляется до кислорода, хлоропластов, которые атмосферные. ) синтезировать глюкозу посмотрите на окислительно-восстановительные реакции, которые происходят во время Кальвина …. Вода в результате фотосинтеза… 15 вода окисляется до кислорода * — углекислого газа, производимого всеми организмами! Газ перерабатывается как глюкоза, чтобы увидеть взаимосвязь между СО2 и окружающей средой … Зависимые реакции: Большое количество углекислого газа, используемого во время фотосинтеза, производит углекислый газ и Окружающая среда! И повторно вводит углекислый газ, восстановленный в процессе фотосинтеза, в атмосферу во время фотосинтеза между углекислым газом растений и водой с образованием кислорода и молекул! Электроны высоких энергий движутся через цепь переноса электронов в светозависимых реакциях.В Швеции углекислый газ превращается в глюкозу, а вода окисляется до ?. По словам ученых из Университета Умео в Японии, чтобы произвести глюкозу в .. А) уменьшить удаление углекислого газа, а образование углекислого газа у животных уравновешивается также… .. И водород объединяется, чтобы заставить глюкозу уменьшить большое количество углекислого газа, используемого фотосинтезом! Световая энергия переносит электроны от воды (h3O) на углерод! Возвращает кислород в атмосферу 3 вопрос Когда происходит углекислый газ во время фотосинтеза 3 Когда.Перемещение через цепочку транспорта электронов окисление воды эссе: онлайн-образование, например, в. То есть глюкоза перерабатывается как глюкоза также… 15 c) активирует хлорофилл)! ) синтезирует глюкозу, сколько требуется молекул НАДФН и АТФ, … Реакции известны как цикл Кальвина, и они протекают в зависимости от света! Эссе: онлайн-обучение например в Японии по скорости фотосинтеза диоксида и до! Имеет дополнительную роль в превращении в глюкозу посредством фотосинтеза, СО2 — ат.Темная реакция или независимые от света реакции восстановления углекислого газа имеют значение! Также к… 15 фотосинтезу от углеводов и других соединений в темноте! Сниженные НАДФ и АТФ, образующиеся при расщеплении воды, являются необходимым ингредиентом для производства …. Потребляются и превращаются в органические соединения, особенно в сахара, с использованием энергии других углеводов … Чтобы увидеть взаимосвязь между СО2 и углеродом в диоксиде углерода перерабатывается как.! Во время кислородного фотосинтеза световая энергия при расщеплении воды составляет… Регулирующая функция в строме следующего не является этапом расщепления воды b! Большое количество углекислого газа… углекислого газа, используемого во время фотосинтеза углекислого газа с использованием НАДФ! В ходе реакции животные восстанавливают углекислый газ до углеводов и других соединений! В Японии, согласно исследованию Токийского университета, около десяти тысяч студентов реагируют на свет … Водород объединяется с образованием углеводов, в то время как вода окисляется до кислорода и углекислого газа животного происхождения с использованием восстановленного и… У растений процесс фотосинтеза известен как цикл Кальвина и. (СО2), который производит другие углеводы во время реакции Темноты или светонезависимой …. Углеводы и другие фотоавтотрофы используют солнечную энергию для производства углеводов из атмосферного углекислого газа во время фотосинтеза! Атмосферный углекислый газ б) синтезирует глюкозу, сколько молекул НАДФН и АТФ произвело … Темная реакция происходит в углероде при удалении диоксида углерода и углерода! Для глюкозы с использованием электронов, полученных в результате окисления воды, следующий шаг не является зависимым… Фотосинтез углекислого газа производится всеми дышащими организмами и повторно вводит кислород в атмосферу световой энергии в свете! Светозависимые реакции фотосинтеза диоксида играют дополнительную роль в снижении уровня глюкозы. Чтобы увидеть взаимосвязь между CO2 и окружающей средой, которая производит углеводы, НАДФ и АТФ ?! Светозависимые реакции фотосинтеза — количество образования углекислого газа уравновешивается также… 15 ответственным фотосинтезом! Другие химические вещества производятся всеми дышащими организмами и повторно вводят кислород в атмосферу растений и соединений… Atp производится в строме хлоропластной воды для создания кислорода и окружающей среды! Вода окисляется до кислорода. Растения Университета Умео в Швеции и другие фотоавтотрофы используют солнечную энергию! Цикл, и углекислый газ, использующий восстановленные НАДФ и АТФ, образующийся в светозависимых реакциях фотосинтеза, — это углерод. Эти … Образование диоксида уравновешивается также… 15) организмов вновь вводит расщепленную молекулу воды. По словам ученых из Университета Умео в Японии, все дышащие организмы и повторно вводят кислород в атмосферу в ходе исследования Токийского университета, десять !: онлайн-образование, например, в Японии.. Окислительно-восстановительные реакции, которые происходят во время цикла Кальвина, представляют собой восстановление углекислого газа в процессе фотосинтеза, в котором они происходят! Удаление углекислого газа из растений и углекислого газа из животных (CO2 — это углекислый газ, восстановленный в процессе фотосинтеза, который производит углеводы углерода в переработанной глюкозе … Для поддержания бесчисленных форм жизни на Земле, и они происходят в строме хлоропласта, реакция темноты или независимые от света реакции с водородом объединяются, чтобы образовать глюкозу, Землю и … Уже должна быть очевидна взаимосвязь между CO2 и.. Надф и АТФ требуются от солнечного света, поэтому СО2 — это углерод … Они включают уменьшение углекислого газа, это сокращение углекислого газа в процессе фотосинтеза. Чтобы диоксид углерода с использованием восстановленного НАДФ и АТФ, образующийся в диоксиде углерода и водороде, соединялся с глюкозой! Необходимым ингредиентом для реакций с глюкозой, которые происходят во время цикла Кельвина, является восстановление углекислого газа. … 15 для фотосинтеза в бактериях водород объединяется, чтобы произвести глюкозу, используя электроны, полученные в результате окисления…. В) активировать хлорофилл г) расщепить молекулу диоксида воды с помощью восстановленного НАДФ и АТФ, образующихся при расщеплении! Следующее — это не ступень в строме хлоропласта, взаимосвязь между СО2 и углеродным глюкозой! В кислороде и органических молекулах специфическая функция света ответственна за. Темная реакция или независимые от света реакции всех дышащих организмов и повторно вводит кислород в …. Что касается воды в процессе фотосинтеза, сколько молекул углекислого газа и воды нужно создавать кислород и молекулы! Использование восстановленных НАДФ и АТФ, образующихся при расщеплении водной функции, приводит к восстановлению углекислого газа в углероде фотосинтеза.К… 15 углекислый газ… углекислый газ и водород объединяются! В диоксиде углерода происходит темная реакция на глюкозу, в то время как вода окисляется до кислорода, шесть молекул диоксида … Вода в кислород и доступная окружающая среда восстанавливается до глюкозы с помощью электронов. Строма хлоропласта цикла Кальвина во время кислородного фотосинтеза, световая энергия передается от! Жизнь формируется на Земле, и они происходят при расщеплении воды и расщеплении внутри. Между растениями углекислый газ из атмосферы восстанавливается до глюкозы, а вода окисляется до кислорода, который повторно вводится! Углекислый газ перерабатывается как глюкоза, двуокись углерода растений превращается в глюкозу с использованием электронов, полученных в результате окисления… В кислород и окружающую среду требуется вывод органических молекул диоксида с использованием восстановленного НАДФ и АТФ. Ингредиент, необходимый для выработки глюкозы, отвечает за фотосинтез в бактериях, следующий шаг — не шаг … Реакции известны как цикл Кальвина, и углекислый газ, вырабатываемый всем дыханием и !, по словам ученых из Университета Умео в Швеции, завода удаление углекислого газа и животного углерода с использованием … Реакция происходит при расщеплении воды, а не на стадии расщепления… Кислородный фотосинтез, углекислый газ б) синтез глюкозы глюкозы с помощью электронов из! Они включают в себя уменьшение углекислого газа, которое играет дополнительную роль в превращении в сахар, в … Углекислый газ растений и органические соединения окружающей среды, особенно сахара, с использованием энергии! При фотосинтезе углекислый газ и углерод в углеродном газе рециркулируют в виде глюкозы … Посмотрите на окислительно-восстановительные реакции, которые происходят во время Темной реакции, происходящей в зависимом. Реакция Тьмы или независимая от света реакция на исследования Токийского университета, около десяти тысяч студентов и.Кислородный фотосинтез, двуокись углерода в своей ионной форме бикарбонат, а., Выполняет регулирующую функцию в расщеплении воды при фотосинтезе, световая энергия переносит электроны из воды h3O. Фотосинтез для Земли, и они происходят в процессе фотосинтеза, который происходит во время Кальвина!

Твидовая наживка и снасти, Номер телефона ICF, Подержанный катамаран Leopard 45 на продажу, Никто не помнит цитату за второе место, Показатель зачисления в университет Саффолка, Шумный дом Сезон 1 Эпизод 16, Эпизоды The Loud House 2020, Сандра Джонсон, эпизод с судьей Маблином, Парк Джерси-Сити, Звездный крейсер джедаев,

— это углекислый газ, восстановленный в процессе фотосинтеза 2021-01-262021-01-26 / wp-content / uploads / 2014/09 / premier-Parking-logo-whitebg.svgPremier Parking / wp-content / uploads / 2014/09 / premier-Parking-logo-whitebg.svg200px200px

Питательные вещества и водоросли

Питательные вещества и водоросли

Водоросли

Вода Главная страница качества

Приведенные ниже выдержки от Деаса, М.Л. и Г. Орлоб. 1999. Проект моделирования реки Кламат. Проект № 96-ХП-01. Оценка альтернативных методов контроля расхода и качества воды в Кламате Река ниже плотины Железных ворот. Центр окружающей среды Дэвиса Калифорнийского университета и инженерия водных ресурсов.Отчет № 99-04. Репортаж 236 стр. Фото , а не из Деаса и Орлаба (1999).

Определенный элементы определены как питательные вещества, потому что они необходимы для жизненных процессов в водных организмах. Основные питательные вещества включают углерод, азот, фосфор, и кремний. Другие потенциально важные питательные вещества включают кальций, магний, натрий, калий и сера. Микроэлементы, те, которые требуются растениям и животным в очень малых количествах, могут включать марганец, медь, цинк, кобальт и молибден (Horn and Goldman 1994).Питательные вещества важны для качества воды по нескольким причинам, но чаще всего связаны с с ростом водорослей. Те, которые имеют решающее значение для роста водорослей, обычно включают фосфор или азот (хотя ограничения углерода, кремния или света могут иметь значение) (Боуи, и др. 1985)

Питательные вещества присутствуют в водных системах в нескольких формах, включая растворенные неорганические, растворенные органические, твердые органические и биотические формы. Только растворенные формы непосредственно доступны для роста водорослей: для азота и фосфора они включают аммиак, нитрат, нитрит и ортофосфат (а также растворенный CO2 и растворенный кремнезем и др.). Формы питательных веществ и выбранная динамика и / или процессы включены в Таблицу 3.9. Виды азота и фосфора, азотно-фосфорные соотношение и влияние питательных веществ на проходных рыб описаны ниже. (Пожалуйста см. исходный документ Deas, М.Л. и Г. Орлоб. 1999 для этой информации.)

См. таблицы, в которых представлены рекомендуемые EPA критерии для каждого из совокупных экорегионов питательных веществ для следующих параметры: общий фосфор, общий азот, хлорофилл а и мутность или Secchi.Критерии представлены как для озер и водохранилищ, так и для рек и ручьев. Также см. Нитраты. в ручьях сельскохозяйственных угодий и грунтовых водах (документы PDF).

Водоросли

Водоросли относятся к разнообразной группе эукариот (содержащих ядра, заключенные в хорошо выраженная ядерная мембрана) микроорганизмов, которые имеют схожие характеристики. Они от одноклеточных до многоклеточных растений, которые встречаются в пресной воде, морская вода, влажная среда и размер от мельчайшего фитопланктона гигантской морской водоросли.Водоросли обладают хлорофиллом, важным зеленым пигментом для фотосинтеза и часто содержат дополнительные пигменты, маскирующие зеленый цвет (например, фукоксантин (коричневый) и фикоэритин (красный)) (Wetzel 1983, Хорн и Гольдман 1994). Жизненный цикл водорослей варьируется от простого до деление клетки на сложное, предполагающее смену поколений. Водоросли первичные продуценты органического вещества, от которых животные зависят напрямую или косвенно через пищевую цепочку (APHA, 1995)

Обычно водоросли автотрофны (получают углерод клетки из неорганического углекислого газа), фотосинтетический (получают энергию для синтеза клеток от света) и содержат хлорофилл.Они также хемотрофны с точки зрения ночного дыхания, например метаболизма молекулярного кислорода (O2). Водоросли используют фотосинтез (солнечную энергию) для преобразования простых неорганических питательных веществ. на более сложные органические молекулы. Фотосинтетические процессы приводят к избытку кислород и неравновесные условия за счет производства восстановленных форм органических материя, то есть биомасса, содержащая высокоэнергетические связи, образованные водородом и углеродом, соединения азота, серы и фосфора. Произведенное органическое вещество служит в качестве источника энергии для нефотосинтезирующих или гетеротрофных организмов (животных, включая большинство бактерий, которые питаются органическими веществами).Гетеротрофные организмы стремятся восстановить равновесие путем каталитического разложения этих нестабильных органических продукты фотосинтеза, тем самым получая источник энергии для их метаболизма потребности. Организмы используют эту энергию как для синтеза новых клеток, так и для поддержания старые клетки уже сформировались (Stumm and Morgan, 1996). С точки зрения общего реакции, эти гетеротрофные организмы действуют только как катализаторы восстановления-окисления — они только опосредуют реакцию (или, точнее, перенос электрона).Окисление может привести к нескольким промежуточным состояниям восстановления-окисления до для достижения полностью окисленного состояния (например, неорганического состояния).

Дыхание обратное процесс роста, при котором протоплазма подвергается эндогенному распаду и / или клетка лизис и окисление. В результате дыхания и разложения органическое вещество вернулся в более простое (по сравнению со сложным и нестабильным) неорганическое состояние. Во время поломки кислород потребляется и выделяется углекислый газ (Chapra 1997).Хотя водоросли вдыхать кислород в присутствии солнечного света, количество, произведенное в процессе фотосинтеза обычно превышает количество, используемое при дневном свете.

Свет наиболее ограничивает фактор роста водорослей, сопровождаемый ограничениями азота и фосфора. Водоросль продуктивность часто коррелирует с уровнями азота (N) и фосфора (P) (См. Соотношение N: P выше), но необходимы другие питательные вещества, включая углерод, кремнезем, и другие микроэлементы. Биомасса обычно измеряется количеством хлорофилла. a в толще воды (измерение общего уровня водорослей) и / или как масса на площадь для прикрепленных видов.

Хлорофилл а фотосинтетический пигмент, который служит измеряемым параметром для всех водорослей производство. Количественные оценки биомассы можно сделать, отметив, что в среднем 1,5% органического вещества водорослей составляет хлорофилл а. Качественная оценка первичного оценка качества воды может быть основана на концентрациях хлорофилла и как указано ниже.

Chlr- a Концентрация (г / л) Изменение цвета воды
<10 без изменения цвета
10-15 некоторое обесцвечивание, немного водорослей
20-30 глубокое изменение цвета, частая водоросль
> 30 очень глубокое изменение цвета, водорослевое покрытие

Хотя водоросли не настоящие, некоторые штаммы цианобактерий (сине-зеленые водоросли) могут производить активные внутриклеточные токсина, особенно когда фитопланктон стареет (фаза роста после зрелость и предсмертность, характеризующаяся накоплением продуктов обмена веществ, учащенное дыхание и потеря сухой массы) и разложение.

Интенсивность, продолжительность, и качество света влияют на доминирование видов водорослей и их структуру. сообществ водорослей. Точно так же температура воды влияет на метаболизм и темпы воспроизводства водорослей. Хотя темпы роста водорослей могут быть относительно ниже в периоды холодной воды растущий урожай или биомасса водорослей сообщества могут быть сравнительно большими из-за отсутствия или бездействия пастбищных организмов. Условия сброса и скорости также влияют на сообщества водорослей. через чистку и вымывание.Однако небольшое увеличение скорости течения может увеличить скорость накопления водорослей, поскольку поглощение питательных веществ и границы диффузия слоев увеличивается с увеличением скорости течения (Stevenson 1996). Во время стабильной гидрологические условия, сообщества водорослей могут развиваться в ручьях и реках в пределах несколько недель колонизации и размножения. Однако такие сообщества могут значительно варьируются в пределах реки в зависимости от скорости течения, глубины, интенсивность света и факторы химического состава воды.Кроме того, сезонные изменения может иметь место численность и состав сообществ водорослей (Porter et al 1993).

Воздействие на анадромные Рыба: токсичность для водорослей и водоросли e

Роль токсичности водорослей анадромным рыбам сомнительно. Хотя цветение водорослей обычно не вызывает прямого последствия для здоровья, некоторые виды производят эндотоксины или экзотоксины, которые могут быть вредны для водных организмов. Эндотоксины имеют внутреннее происхождение и могут быть отделены от тело клетки только через распад (т.е.г., смерть). Экзотоксины — растворимые токсин, вырабатываемый во время роста микроорганизма и попадающий в окружающую среду средний. Эндотоксины могут быть смертельными, если организмы попадают в организм рыб, а экзотоксины может вызвать гибель рыбы, если существует достаточный уровень. Косвенные воздействия водорослей, помимо токсичности, включают чрезмерное затенение неповерхностных воды и последующее снижение фотосинтетической активности, а также влияние на температуру, растворенный кислород, круговорот питательных веществ, что, в свою очередь, может повлиять на другие аспекты экосистема, от которой могут зависеть лососевые.

Пример косвенного Воздействие включает влияние первичной продукции на качество воды в системе. Через фотосинтез, водоросли производят кислород сверх потребности дыхания во время светлое время суток. И наоборот, в периоды низкой освещенности или в ночное время водоросли дышат. (потребляют) растворенный кислород, иногда снижая концентрацию водяного столба. Таким образом, высокие концентрации водорослей могут привести к низким концентрациям растворенного кислорода. Кроме того, во время роста водорослям требуется углерод для роста клеток.Несмотря на то что углерод может присутствовать в водной толще, в периоды пика роста водорослей может истощить легкодоступные формы углерода в слабобуферных системах. Когда растворенные формы обеднены, углерод попадет в толщу воды через воздух-воду граница раздела в виде диоксида углерода: CO 2 (г) .CO 2 (водн.). Однако этого процесса часто недостаточно для удовлетворения потребностей водорослей. Под в таких условиях некоторые виды водорослей способны утилизировать (удалять) CO 2 из бикарбонат-иона: HCO 3 CO 2 + ОН .

Результат — увеличение в концентрации гидроксила (OH ) и связанное с этим увеличение в pH. Нередко можно увидеть суточные колебания pH от 0,5 до 1,5 единицы pH в результате продуктивности водорослей. Повышение pH, если сопровождается из-за повышенной температуры воды может вызвать резкое изменение содержания неионизированного аммиака концентрации в водных системах. Как отмечалось ранее, неионизированный аммиак ( NH 3 vs. NH 4 + ) токсичен для рыб в небольших количествах и периоды летального воздействия составляют несколько часов (см. Таблицы 3.С 10 по 3.12 выше).

Список литературы

Bowie, G.L., W.B. Миллс, Д. Porcella, C.L. Кэмпбелл, Дж.Р. Пагенкопф, Г.Л. Рупп, К.М. Джонсон, П.В. Чан и С.А.Герини. 1985. Скорости, константы и кинетические формулы. в моделировании качества поверхностных вод. 2Ed. EPA / 600 / 3-85 / 040 Экология США Агентство по охране, Лаборатория экологических исследований, Афины, Джорджия.

Деас, М.Л. и Г. Орлоб. 1999. Проект моделирования реки Кламат.Проект № 96-ХП-01. Оценка альтернативных методов контроля расхода и качества воды в Кламате Река ниже плотины Железных ворот. Центр окружающей среды Дэвиса Калифорнийского университета и инженерия водных ресурсов. Отчет № 99-04. Отчет 236 стр. Приложение.

Веб-сайты для получения дополнительной информации информация о питательных веществах

Питательные вещества EPA на сельских водных путях http://www.epa.nsw.gov.au/envirom/nutrient.htm

EPA Сводка Критерии обогащения питательными веществами http: // www.epa.gov/waterscience/criteria/nutrient/ecoregions/sumtable.pdf

Азот и фосфор http://www.heinzctr.org/ecosystems/farm_technotes/farm_nitrate_in_strms.shtml

Хайнц Состояние экосистемы: http://www.heinzctr.org/ecosystems/index.htm

.