Фотосинтез

К содержанию

Фотосинтез — процесс синтеза органических веществ за счет энергии света. Организмы, которые способны из неорганических соединений синтезировать органические вещества, называют автотрофными. Фотосинтез свойственен только клеткам автотрофных организмов. Гетеротрофные организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений. Клетки зеленых растений и некоторых бактерий имеют специальные структуры и комплексы химических веществ, которые позволяют им улавливать энергию солнечного света.

Роль хлоропластов в фотосинтезе

В клетках растений имеются микроскопические образования — хлоропласты. Это органоиды, в которых происходит поглощение энергии и света и превращение ее в энергию АТФ и иных молекул — носителей энергии. В гранах хлоропластов содержится хлорофилл — сложное органическое вещество. Хлорофилл улавливает энергию света для использования ее в процессах биосинтеза глюкозы и других органических веществ. Ферменты, необходимые для синтеза глюкозы, расположены также в хлоропластах.

Световая фаза фотосинтеза

Квант красного света, поглощенный хлорофиллом, переводит электрон в возбужденное состояние. Возбужденный светом электрон приобретает большой запас энергии, вследствие чего перемещается на более высокий энергетический уровень. Возбужденный светом электрон можно сравнить с камнем, поднятым на высоту, который также приобретает потенциальную энергию. Он теряет ее, падая с высоты. Возбужденный электрон, как по ступеням, перемещается по цепи сложных органических соединений, встроенных в хлоропласт. Перемещаясь с одной ступени на другую, электрон теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ. Растративший энергию электрон возвращается к хлорофиллу. Новая порция световой энергии вновь возбуждает электрон хлорофилла. Он снова проходит по тому же пути, расходуя энергию на образования молекул АТФ. Ионы водорода и электроны, необходимые для восстановления молекул-носителей энергии, образуются при расщеплении молекул воды.

Расщепление молекул воды в хлоропластах осуществляется специальным белком под воздействием света. Называется этот процесс фотолизом воды. Таким образом, энергия солнечного света непосредственно используется растительной клеткой для: 1. возбуждения электронов хлорофилла, энергия которых далее расходуется на образование АТФ и других молекул-носителей энергии; 2. фотолиза воды, поставляющего ионы водорода и электроны в световую фазу фотосинтеза. При этом выделяется кислород как побочный продукт реакций фотолиза.
Этап, в течение которого за счет энергии света образуются богатые энергией соединения — АТФ и молекулы-носители энергии, называют световой фазой фотосинтеза.

Темновая фаза фотосинтеза

В хлоропластах есть пятиуглеродные сахара, один из которых рибулозодифосфат, является акцептором углекислого газа. Особый фермент связывает пятиуглеродный сахар с углекислым газом воздуха. При этом образуется соединения, которые ща счет энергии АТФ и иных молекул-носителей энергии восстанавливаются до шестиуглеродной молекулы глюкозы.

Таким образом, энергия света, преобразованная в течение световой фазы в энергию АТФ и иных молекул-носителей энергии, используется для синтеза глюкозы. Эти процессы могут идти в темноте. Из растительных клеток удалось выделить хлоропласты, которые в пробирке под действием света осуществляли фотосинтез — образовывали новые молекулы глюкозы, при этом поглощали углекислый газ. Если прекращали освещать хлоропласты, то приостанавливался и синтез глюкозы. Однако если к хлоропластам добавляли АТФ и восстановленные молекулы-носители энергии, то синтез глюкозы возобновлялся и мог идти в темноте. Это означает, что свет действительно нужен только для синтеза АТФ и зарядки молекул-носителей энергии.
Поглощение углекислого газа и образование глюкозы в растениях называют темновой фазой фотосинтеза, поскольку она может идти в темноте. Интенсивное освещение, повышенное содержание углекислого газа в воздухе приводят к повышению активности фотосинтеза.

Другие заметки по биологии

Полезная информация?

Фотосинтез и хемосинтез.

| Биология

Фотосинтез – это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света. Фотосинтез в растительных клетках идет в хлоропластах. Суммарная формула фотосинтеза:

6СО2 + 6Н2О + СВЕТ = С6Н2О6 + 6О2

Световая фаза фотосинтеза идет только на свету: квант света выбивает электрон из молекулы хлорофилла, лежащей во внутренней мембране тилакоида; выбитый электрон либо возвращается обратно, либо попадает на цепь окисляющихся друг друга ферментов. Цепь ферментов передает электрон на внешнюю сторону мембраны тилакоида к переносчику электронов. Мембрана заряжается отрицательно с наружной стороны.

Положительно заряженная молекула хлорофилла, лежащая в центре мембраны, окисляет ферменты, содержащие ионы марганца, лежащие на внутренней стороне мембраны. Эти ферменты участвуют в реакциях фотосинтеза воды, в результате которых образуется Н+; протоны водорода выбрасываются на внутреннюю поверхность мембраны тилакоида, и на этой поверхности появляется положительный заряд.

Когда разность потенциалов на мембране тилакоидов достигает 200 мВ, через АТФ – синтетазы начинают проскакивать протоны, за счет энергии движения которых синтезируется АТФ.

В темновую фазу из СО2 и атомарного водорода, связанного с переносчиками, синтезируется глюкоза за счет энергии АТФ. СО2 связывается с помощью фермента с рибулозодифосфатом, который превращается после этого в трехуглеродный сахар. Синтез глюкозы идет в матриксе тилакоидов. Суммарное уравнение темновой стадии.

6СО2 + 24Н = С6Н2О6 + 6Н2О

Тилакоид – вырост внутренней мембраны хлоропласта. Для темновых реакций в хлоропласт непрерывно поступают исходные вещества и энергия. Оксид углерода поступает в лист из окружающей атмосферы, водород образуется в световую фазу фотосинтеза в результате расщепления воды. Источником энергии служит АТФ, которая синтезируется в световую фазу фотосинтеза. Все эти вещества транспортируются в хлоропласт, где и осуществляется синтез углеводов.

Хемосинтез – синтез органических соединений за счет энергии реакций окисления неорганических соединений.

Используется некоторыми группами бактерий. Способ, с помощью которого они мобилизуют энергию для синтетических реакций, принципиально иной, нежели у растительных клеток.

Этот тип обмена был открыт русским ученым микробиологом С. Н. Виноградским. Бактрии обладают специальным ферментным аппаратом, позволяющим им преобразовывать энергию химических реакций, в частности энергию реакций окисления неорганических веществ, в энергию синтезируемых органических соединений. Из микроорганизмов, осуществляющих хемосинтез, важны азотфиксирующие и нитрифицирующие бактерии. Источником энергии у одной группы этих бактерий сложит реакция окисления аммиака в азотную кислоту. Другая группа использует энергию, выделяющуюся при окислении азотистой кислоты в азотную. Хемосинтез свойственен также для железобактерий и серобактерий. Первые из них используют энергию, освобождающуюся при окислении двухвалентного железа в трехвалентное; вторые окисляют сероводород до серной кислоты. Микроорганизмы очень важны, например, для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, так как в результате жизнедеятельности этих бактерий азот (N2), находится в воздухе, недоступный для усвоения растениями, превращается в аммиак (Nh4), который хорошо ими усваивается.

Автотроф | Encyclopedia.com

гейл

просмотров обновлено 11 июня 2018 г.

Фотоавтотрофы

Хемоавтотрофы

Автотрофы — это организмы, способные производить себе пищу. Автотрофные организмы превращают неорганические молекулы в органические соединения. Автотрофы относятся к первичным продуцентам и занимают экологическую нишу в основе всех пищевых цепей. Есть две категории автотрофов, отличающиеся типом энергии, которую каждая из них использует для синтеза органических продуктов. Фотоавтотрофы используют энергию света, а хемоавтотрофы используют химическую энергию.

Фотоавтотрофы являются наиболее распространенными автотрофами. Растения и некоторые фотосинтезирующие бактерии составляют большинство фотоавтотрофов. Фотоавтотрофы содержат органеллы, называемые хлоропластами, которые способны преобразовывать энергию фотонов в химическую энергию, хранящуюся в сахарах и других энергосодержащих молекулах. Этот процесс известен как фотосинтез. Для фотосинтеза также требуется вода, которую растения обычно получают через свои корни, и атмосферный углекислый газ, который растения получают через листья. Кроме того, в результате фотосинтеза образуется неорганический кислород.

Растения и другие фотоавтотрофы играют важную экологическую роль почти во всех наземных экосистемах. Поскольку фотоавтотрофы преобразуют световую энергию в энергию, хранящуюся в богатых энергией молекулах, животные зависят от них как от источника энергии и питательных веществ. Фотосинтезаторы составляют основу общих экологических пищевых сетей. Например, основой лесной пищевой цепи могут быть деревья; основу пищевой цепи саванны могут составлять травы; а основой пищевой цепи пустыни могут быть кактусы.

Хемоавтотрофы – это бактерии, которые используют химическую энергию неорганических соединений в качестве источника энергии. Они синтезируют сахара из неорганической молекулы углекислого газа.

Восстановители серы являются хемоавтотрофами, которые используют энергию неорганических соединений серы в качестве источника энергии. Редуценты серы обитают вблизи жерл и действующих вулканов на дне океана, где неорганическая сера из ядра Земли выбрасывается в океанскую воду. Эти бактерии могут жить как симбионты с трубчатыми червями и моллюсками, обитающими возле жерл, также обеспечивая их источником питания. Эти хемоавтотрофные бактерии процветают при чрезвычайно высоких температурах. Многие из этих бактерий, называемых экстремофилами, относятся к домену Achaea.

Научная энциклопедия Гейла

Гейл

просмотров обновлено 29 мая 2018

Автотроф — это организм, способный производить себе пищу. Автотрофные организмы принимают в свой организм неорганические вещества и превращают их в органическое питание. Автотрофы необходимы для всей жизни, потому что они являются основными производителями в основе всех пищевых цепей. Различают две категории автотрофов, отличающихся энергией каждый использует для синтеза пищи. Фотоавтотрофы используют света энергии; хемоавтотрофы используют химическую энергию.


Фотоавтотрофы

Растения являются наиболее многочисленными и узнаваемыми автотрофами на Земле . Если вы заметили, как комнатное растение на подоконнике незаметно поворачивает листья к солнцу , вы, наверное, догадались, что растения являются фотоавтотрофами. Листья растения впитывают энергию солнечного света и используют ее для приготовления пищи. Растения принимают вода через их корни и атмосферный углекислый газ через их листья. Клетки растений поглощают световую энергию для синтеза неорганического водорода , кислорода и углерода в сахар, который питает их. Этот процесс известен как фотосинтез .

Поскольку растения, будучи автотрофами, производят живую ткань исключительно из неживого материала, они составляют основу всех пищевых цепей. Можете ли вы придумать что-то, что вы едите, и которое в конечном счете не происходит из растений? Растения называются первичными продуцентами, потому что они создают себя из трансформированных неорганических материи и, таким образом, являются «изначальной пищей», поддерживающей все живое.


Хемоавтотрофы

До недавнего времени ученые считали, что существует лишь несколько видов бактерий , которые используют химическую энергию для создания собственной пищи. Некоторые из этих бактерий были найдены живущими вблизи жерл и действующих вулканов на темном океанском дне. Бактерии создают свою пищу, используя неорганические соединения серы , выбрасываемые из вентиляционных отверстий горячей внутренней части 9.0033 планета .

В 1993 году ученые обнаружили много новых видов хемоавтотрофных бактерий, живущих в трещиноватой скале глубоко под дном океана. Эти бактерии поглощают углекислый газ и воду и используют химическую энергию соединений серы для создания питательных углеводов и сахаров. Уникальной характеристикой этих хемоавтотрофных бактерий является то, что они процветают при достаточно высоких температурах, чтобы убить другие организмы. Некоторые ученые считают, что эти уникальные бактерии должны быть классифицированы в их собственном новом таксономическом царстве. 9Энциклопедия науки Гейла карбонаты и получает его энергия для телесных функций из источников излучения, таких как солнечный свет, или от окисления некоторых неорганических веществ. Листья зеленых растений и бактерии, окисляющие серу, железо, аммоний и нитрит, являются примерами автотрофов. Окисление аммония до нитрита и нитрита до нитрата, процесс, называемый нитрификация , является важной частью азотного цикла . Более того, создание пищи фотосинтезирующими организмами в значительной степени является автотрофным процессом.

Экологическая энциклопедия

Оксфорд

просмотра обновлено 21 мая 2018 г.

автотроф Организм, использующий углекислый газ в качестве основного или единственного источника углерода. Сравните гетеротроф.

Экологический словарь МАЙКЛ АЛЛАБИ

oxford

просмотров обновлено 17 мая 2018 г.

автотроф Организм, использующий двуокись углерода в качестве основного или единственного источника углерода. Сравните ГЕТЕРОТРОФ. Зоологический словарь МАЙКЛ АЛЛАБИ Сравните ГЕТЕРОТРОФ.

Словарь наук о растениях МАЙКЛ АЛЛАБИ

6.7B: Терминология роста — биология LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    9184
    • Boundless (теперь LumenLearning)
    • Boundless

    Микробные организмы можно классифицировать двумя способами: как автотрофы (поставляют свою собственную энергию) и как гетеротрофы (используют продукты других).

    ЦЕЛИ ИЗУЧЕНИЯ

    Вспомнить терминологию роста бактерий

    Ключевые выводы

    Ключевые моменты

    • Автотроф, что означает «самопитающийся» или «производитель», представляет собой организм, который производит сложные органические соединения (такие как углеводы и белки) из простых углеводов и белков. веществ, присутствующих в его окружении. Для производства этих органических соединений используется либо энергия света, либо неорганические химические реакции.
    • Фотоавтотрофы — это тип автотрофов, которые используют свет (солнечный свет, если это зеленые растения) в качестве источника энергии.
    • Хемоавтотрофы также являются типом автотрофов, которые получают энергию от химических реакций и синтезируют все необходимые органические соединения из углекислого газа.
    • Гетеротроф — это организм, который, в отличие от автотрофа, не может фиксировать углерод и использует для роста органический углерод. Гетеротрофы используют продукты, образованные автотрофами, чтобы выжить.
    • Фотогетеротрофы — это тип гетеротрофов, которые используют свет для получения энергии, но не могут использовать углекислый газ в качестве единственного источника углерода.
    • Хемогетеротрофы — это тип гетеротрофов, которые не способны фиксировать углерод и образовывать собственные органические соединения, поэтому они должны использовать продукты, образованные автотрофами.

    Ключевые термины

    • автотроф : организм, который может синтезировать пищу из неорганических веществ, используя тепло или свет в качестве источника энергии.
    • гетеротроф : Организм, которому требуется внешний источник энергии в виде пищи, поскольку он не может синтезировать свою собственную.

    Терминология роста

    Микробные организмы можно классифицировать двумя способами: как автотрофы (поставляют свою собственную энергию) или как гетеротрофы (используют продукты других).

    Рисунок: Метаболические характеристики микроорганизмов : Это блок-схема, помогающая определить, как происходит рост микроорганизма.

    Автотрофы

    Автотроф, что означает самопитающийся или производитель, представляет собой организм, который производит сложные органические соединения (такие как углеводы, жиры и белки) из простых веществ, присутствующих в его окружении. Для производства этих органических соединений он использует либо энергию света (путем фотосинтеза), либо неорганические химические реакции. Автотрофы восстанавливают углекислый газ (CO2), добавляя к нему атомы водорода. Этот процесс восстановления образует органическое соединение, которое хранит химическую энергию. Большинство автотрофов используют воду в качестве восстановителя (для получения атомов водорода), но некоторые могут использовать другие соединения водорода, такие как сероводород. Автотрофы и образование ими органических соединений являются важным компонентом пищевой цепи, поскольку они производят пищу, необходимую для роста более крупных и сложных организмов.

    Фотоавтотрофы

    Фотоавтотрофы — это разновидность автотрофов. Фотоавтотрофы используют свет (солнечный свет, если это зеленые растения) в качестве источника энергии. Они используют эту энергию (физическую) и преобразуют ее в химическую энергию в виде восстановленного углерода. Этот процесс производит энергию, которая осуществляет различные клеточные метаболические процессы.

    Хемоавтотрофы

    Хемоавтотрофы также являются разновидностью автотрофов. Они черпают энергию из химических реакций и синтезируют все необходимые органические соединения из углекислого газа. Большинство хемоавтотрофов — это бактерии и археи, обитающие во враждебной среде (например, в глубоководных жерлах). Считается, что хемоавтотрофы были первыми организмами, населявшими Землю.

    Гетеротрофы

    Гетеротрофы — это организмы, которые, в отличие от автотрофов, не могут фиксировать углерод и используют для роста органический углерод. Гетеротрофы используют продукты, образованные автотрофами, чтобы выжить.

    Фотогетеротрофы

    Фотогетеротрофы являются разновидностью гетеротрофов. Эти организмы используют свет для получения энергии, но не могут использовать углекислый газ в качестве единственного источника углерода. В качестве пищи они используют соединения, образованные автотрофами (такие как углеводы, жирные кислоты и спирты).

    Хемогетеротрофы

    Хемогетеротрофы являются разновидностью гетеротрофов. Они не способны фиксировать углерод и образовывать собственные органические соединения, поэтому вынуждены использовать продукты, образованные автотрофами. Эти организмы используют неорганические источники энергии или органические источники энергии для поддержания жизни.

    ЛИЦЕНЗИИ И ОТНОШЕНИЯ

    CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​КОНКРЕТНОЕ АВТОРСТВО

    • Метаболизм микробов. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Microbial_metabolism. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Бактерии. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Bacteria%23Growth_and_reproduction. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Аэроб. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/Aerobe. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Анаэроб. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/Anaaerobe. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • бинарное деление. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/binary_fission. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Файл:Troph flowchart.svg — Википедия, бесплатная энциклопедия. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en. Wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Troph_flowchart.svg&page=1. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Автотроф. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Autotroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Фотогетеротроф. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Photoheterotroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Хемоавтотроф. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Chemoautotroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Гетеротроф. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Heterotroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Фототроф. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Phototroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • гетеротроф. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/heterotroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • автотроф. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/autotroph. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Файл:Troph flowchart.svg — Википедия, бесплатная энциклопедия. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/w/index.php?title=File:Troph_flowchart.svg&page=1. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Файл:Troph flowchart.svg — Википедия, бесплатная энциклопедия. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/w/index.php?title=File:Troph_flowchart.svg&page=1. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

    Эта страница под названием 6.7B: Терминология роста распространяется под лицензией CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Boundless.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или страница
        Автор
        Безграничный
        Лицензия
        CC BY-SA
        Версия лицензии
        4,0
        Показать оглавление
        нет
      2. Метки
          На этой странице нет тегов.