Процесс фотосинтеза лежит в основе существования на Земле жизни вообще и человека в частности. Фотосинтез – это процесс преобразования поглощенной энергии света в химическую энергию органических соединений.
Фотосинтез – единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению энергии биосферы за счет внешнего источника – Солнца – и обеспечивающий существование как растений, так и практически всех гетеротрофных организмов.
Фотосинтез (от греч. фотос- — свет и синтез, совмещение, соединение) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.
Процесс образования сахара и крахмала из углекислого газа и воды на свету называется фотосинтез. В растительной клетке этот процесс идет в хлоропластах, т. е . только в зеленых частях растения.
Квант света (здесь уместно вспомнить что это такое) попадает на молекулу хлорофилла, которая находится в мембране тилакоида в хлоропласте. Хлорофилл, получив порцию энергии, возбуждается и эту лишнюю энергию выбрасывает вместе со своим электроном за пределы мембраны в строму хлоропласта. Но, потерявшая энергию молекула хлорофилла стремится возместить свою потерю и отбирает электрон у молекулы воды, которая при этом распадается на кислород и протон. Происходит фотолиз воды. Кислород выделяется в атмосферу, а протоны собираются внутри тилакоида. Теперь возникает ситуация очень напоминающая конденсатор. Мы имеем накапливающиеся “+” и “–” заряды, разделенные слоем диэлектрика – мембраной. Могут ли заряды накапливаться до бесконечности? Конечно, нет. При определенной разности потенциалов произойдет пробой изолятора, т.е. протоны пройдут сквозь мембрану и соединятся с электронами. При этом выделится энергия (в случае конденсатора в виде искры). Для этой цели в мембране предусмотрен специальный канал, в котором находится фермент АТФаза, поэтому выделяющаяся энергия не превращается в свет, а расходуется на синтез АТФ. Таким образом, энергия света превращается в энергию макроэргических связей АТФ. В строме хлоропласта атомарный водород вступает в химическую реакцию с углекислым газом и образуется глюкоза. На эту реакцию тратится энергия АТФ, т.е. энергия АТФ превращается в энергию химических связей в молекуле глюкозы.
Словарь
Автотрофы – организмы синтезирующие органические вещества из неорганических соединений, с использованием энергии солнечного излучения.
Гетеротрофы – организмы, использующие для питания готовые органические вещества.
Фотосинтез – синтез органических соединений из неорганических с использованием солнечного света, при участии хлорофилла.
Световая фаза фотосинтеза – фаза протекающая при солнечном свете с участием хлорофилла.
Темновая фаза фотосинтеза – протекает как на свету, так и в темноте, характеризуется активным синтезом углеводов.
реакциях темновой фазы с краткой характеристикой цикла и записью химической формулы. Взаимосвязь темновой и световой фаз.
6СО2+ 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
Процесс фотосинтеза состоит из 2-х последовательных фаз.
Световая фаза происходит только на свету в мембране тилакоидов гран при участии хлорофилла, белков –переносчиков и АТФ-синтетазы.
При действии кванта света электрон молекулы хлорофилла переносится на более высокий энергетический уровень, а хлорофилл переходит в возбужденное состояние, теряя электрон.
Хл Хл*+е-
Эти электроны передаются переносчиками на наружнюю мембрану тилакоидов гран, где накапливаются.
Одновременно внутри полостей тилакоидов гран происходит фотолиз, т.е., разложение воды под действием энергии света.
2Н2Освет 4Н+ + 4е- + О2
или Н2Освет Н+ +ОН-
4ОН- 2Н2О + О2
Электроны, образующиеся при фотолизе, передаются переносчиками молекулам хлорофилла и восстанавливают их.
Кислород уходит в атмосферу, а протоны водорода не могут проникнуть через мембрану граны и накапливаются внутри нее, создавая протонный резервуар.
В результате, внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно, а наружняя – отрицательно.
По мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов. При достижении критической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ-синтетазы.
На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, который идет на образование молекул АТФ из АДФ:
АДФ + Ф АТФ
Ионы водорода, оказавшись на наружней поверхности мембраны тилакоида, встречаются там с электронами, образуя атомарный водород, котроый идет на восстановление НАДФ+:
Н+ + 2е- + НАДФ+ НАД.Н
Темновая фаза протекает в строме хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований СО2, поступающего из воздуха (цикл Кальвина).
В строме постоянно присутствуют пентозы, среди которых имеется рибулозодифосфат, являющийся акцептором СО2. Ферменты связывают пентозу с углекислым газом, образуя гексозу, которая расщепляется на 2 триозы. Каждая из 2-х триоз принимает по одной фосфатной группе от АТФ, обогащая молекулы энергией. Затем каждая из 2-х триоз принимает по одному атому водорода от 2-х молекул НАДФ.Н. После чего триозы объединяются, образуя углеводы:
2С3 С6 (С6Н12О6)
Другие триозы объединяются, образуя пентозы:
5С3 3С5
и вновь возвращаются в цикл Кальвина.
Суммарная реакция фотосинтеза:
6СО2 +6Н2О С6Н12О6 +6О2
фаза, место проведения | Исходные вещества | процессы, происходящие в этой фазе | Результаты процессов |
Световая. Мембраны тилакоидов гран. | Хлорофилл, Н2О,АДФ | 1.Возбуждение хлорофилла 2.Фотолиз воды. 3.Продвижение протонов водорода Н+ по протонному каналу. 4.Восстановление НАДФ+ в НАДФ.Н;
| -транспорт электронов -Образование Н+; -Свободный кислород выделяется в атмосферу;
-Образование атомарного водорода в виде НАДФ.Н; -Образование молекулы АТФ; |
Темновая. Строма хлоропласта | . Н (атомарный водород), О2 (молекулярный кислород), СО2, АТФ | Фиксация углерода в цикле Кальвина. | -Синтез углеводов. Образование АДФ, глюкозы |
Другие работы по теме:
Световой режим
Главная СВЕТОВОЙ РЕЖИМ Опубликовано: 05.07.2010 | Автор: admin | Рубрика: С СВЕТОВОЙ РЕЖИМ один из ведущих абиотических факторов, определяющих особенности распределения и изменения интенсивности солнечной радиации, поступающей к природным экосистемам. Световой режим любого местообитания определяется не только годовой суммарной солнечной радиацией, но и другими географическими факторами (состояние атмосферы, величина альбедо земной поверхности, характер рельефа и т.п.).
Биосфера
Биосфера, оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15–20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана.
Цикл углерода
Цикл углерода, круговорот углерода, – циклическое перемещение углерода между миром живых существ и неорганическим миром атмосферы, морей, пресных вод, почвы и скал.
Химия окружающей среды
Характеристика литосферы, состава химических элементов и минералов в земной коре. Строение, химический состав и функции гидросферы, атмосферы. Особенности фотосинтеза органических веществ, происходящего в биосфере. Исследование биогеохимических процессов.
Фотосинтез
История фотосинтеза. Процессы, происходящие в листе. Процессы, происходящие в листе.
Организм и среда обитания
Реферат на тему: организм и среда обитания. Выполнил: Сергеев Р.В. Гр.585 Организм и среда обитания. Жизнь — активное поддержание и самовоспроизведе
Атмосфера
Атмосфера есть внешней газовой оболочкой Земли, которая достигает от ее поверхности в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет.
Биология лишайников
Как могут лишайники выживать в условиях среды, столь неблагоприятных для любой другой формы жизни? Одно время полагали, что секрет их успеха связан с защитой водоросли или цианобактерии от высыхания грибным симбионтом.
Липиды
Это в-ва которые обладают гидрофобными свойствами. Нерастворимы в воде, а растворяются в неполярных органических растворах.
Фотосинтез и азотфиксация
Азотфиксация, то есть превращение атмосферного азота в различные соединения, осуществляется ферментом нитрогеназой. Фиксация азота – один из наиболее дорогих биохимических процессов.
Класс жгутиковые (Flagellata)
Эти простейшие передвигаются при помощи жгутиков, чем и объясняется название класса. Чаще всего имеется один жгутик, расположенный на переднем конце тела, реже - два, несколько или даже много жгутиков, которые отходят в разных местах поверхности тела.
Где живут бактерии
Многие виды бактерий – свободноживущие организмы, способные синтезировать необходимые для жизни соединения из веществ, содержащихся в окружающей среде. Однако некоторые бактерии являются симбионтами или паразитами других организмов.
Ночная жизнь растений
Что «делают» растения ночью? На этот вопрос так и хочется ответить: «Отдыхают». Ведь, казалось бы, вся «активная жизнь» растения происходит днем. В дневные часы цветы раскрываются и опыляются насекомыми, развертываются листья.
Понятие фотосинтеза
Text 1 вариант 1 вариант Органические вещества Минеральное питание Почва Воздействие азотных удобрений Сроки внесения минеральных удобрений Graphics
Хлоропласты
Хлоропласты (от греч. chloros - зеленый и plastos - вылепленный, образованный), внутриклеточные органеллы растительной клетки - пластиды, в которых осуществляется фотосинтез. Окрашены в зеленый цвет благодаря присутствию в них основного пигмента фотосинтеза - хлорофилла. Основная функция хлоропласт, состоящая в улавливании и преобразовании световой энергии, нашла отражение и в особенностях их строения.
Відділ Покритонасінні або Квіткові рослини Загальна характеристика
Різноманітність покритонасінних та особливості їх поширення. Панування покритонасінних рослин у сучасній флорі. Покритонасінні – відділ вищих насінних рослин, деревовидні або трав’янисті з добре розвиненими і різноманітними коренями, стеблами і листками. У квіткових існує цілий ряд особливостей будови – значних
Растительная клетка, ее строение
Растительная клетка, ее строение Типичная растительная клетка содержит хлоропласты и вакуоли и окружена целлюлозной клеточной стенкой. Плазматическая мембрана (плазмалемма), окружающая растительную клетку, состоит из двух слоев липидов и встроенных в них молекул белков. Молекулы липидов имеют полярные гидрофильные «головки» и неполярные гидрофобные «хвосты».
Цитология
- наука о клетке. Предмет цитологии- клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений.
Биосфера 11
БИОСФЕРА — это область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы; активная оболочка Земли. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, об¬разуя целостную динамичную систему. Размеры биосферы в про¬странстве ограничиваются слоем толщиной 30—40 км.
Фотосинтез 3
Что такое фотосинтез? Фотосинтез — это химическая реакция, в результате которой живые растительные клетки с помощью хлорофилла и при наличии света создают простые сахара и крахмалы из углекислого газа и воды. В процессе фотосинтеза растение потребляет из воды углекислый газ и выделяет кислород. Фотосинтез, осуществляемый водными растениями, в том числе водорослями, служит важным источником кислорода в воде.
Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.
Изучение фотосинтеза с момента его открытия Д. Пристли. Краткая хронология открытий ХХ в. в области фотосинтеза. Идея Тимирязева о непосредственном участии хлорофилла в акте фотосинтеза, обратимые окислительно-восстановительные превращения пигмента.
Физиология растений. Фитостерины
Закономерности жизнедеятельности растительных организмов. Рациональное размещение растений в почвенно-климатических условиях. Механизмы онкопрофилактического действия фитостеринов. Физические и химические компоненты физиологии растений, фотосинтез.
Аэробное и анаэробное дыхание растений
Изучение дыхания растений как окислительного распада органических веществ синтезированных в процессе фотосинтеза. Характеристика процесса аэробного дыхания растений как процесса, в ходе которого расходуется кислород. Специфика и типы анаэробного дыхания.
Фотосинтез
Растения превращают солнечный свет в запасенную химическую энергию в два этапа: сначала они улавливают энергию солнечного света, а затем используют ее для связывания углерода с образованием органических молекул.
Структура курсу Біологія
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ. КИЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТОРГОВЕЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Коломийський економіко – правовий коледж Затверджую Директор Коломийського
Основна тканина
Займає ділянку між іншими постійними тканинами, присутні у всіх вегетативних і генеративних органах. Складається з живих паренхімних клітин, різних по формі: округлих, еліптичних, циліндричних і т.д. Паренхіма може займати великі частини в різних органах рослин, стінки – целюлозні . Клітини найчастіше тонкостінні, з простими порами, але інколи оболонки потовщуються.
Хемосинтез і фотосинтез 2
Назва реферату : Хемосинтез і фотосинтез Розділ : Біологія Хемосинтез і фотосинтез Хемосинтез і фотосинтез Як вам відомо, автотрофні організми залежно від джерела енергії поділяють на хемосинтезуючі і фотосинтезуючі.