Fotosintēze sastāv no divām fāzēm - gaišās un tumšās.

Gaismas fāzē gaismas kvanti (fotoni) mijiedarbojas ar hlorofila molekulām, kā rezultātā šīs molekulas uz ļoti īsu laiku pāriet enerģētiski bagātākā "uzbudinātā" stāvoklī. Tad daļas "uzbudināto" molekulu enerģijas pārpalikums tiek pārvērsts siltumā vai izstarots gaismas veidā. Vēl viena tā daļa tiek pārnesta uz ūdeņraža joniem, kas ūdens disociācijas dēļ vienmēr atrodas ūdens šķīdumā. Izveidotie ūdeņraža atomi ir brīvi saistīti ar organiskām molekulām - ūdeņraža nesējiem. OH hidroksīda joni "nodod savus elektronus citām molekulām un pārvēršas par brivajiem OH radikāļiem. OH radikāļi mijiedarbojas viens ar otru, kā rezultātā veidojas ūdens un molekulārais sk ābeklis:

4OH O2 + 2H2O Papildus ūdens fotolīzei saules starojuma enerģija tiek izmantota gaismas fāzē ATP un ADP un fosfātu sintēzei bez skābekļa līdzdalības. Tas ir ļoti efektīvs process: hloroplastos veidojas 30 reizes vairāk ATP nekā to pašu augu mitohondrijās at skābekļa piedalīšanos. Ang mga ito ay maaaring magsagawa ng mga proseso ng hanggangeciešamā enerģija fotosintēzes tumšajā fāzē.

Tumšās fāzes ķīmisko reakciju kompleksā, kam gaisma nav nepieciešama, galveno vietu ieņem CO2 saistīšanās. Šīs reakcijas ietver Mga molekula ng ATP, sintezēts gaismas fāzē, un ūdeņraža atomi, kas veidojas ūdens fotolīzes laikā un saistīti ar nesējmolekulām:

6CO2 + 24H - "C6H12O6 + 6NEO

Tātad saules gaismas enerģija tiek pārvērsta sarežģītu organisko savienojumu ķīmisko saišu enerģijā.

87. Fotosintēzes nozīme augiem un planētai.

Fotosintēze ir galvenais bioloģiskās enerģijas avots, fotosintēzes autotrofi to izmanto organisko vielu sintezēšanai no neorganiskām vielām, heterotrofi pastāv, pateicoties autotrofu uzkrātajai enerģīskoi sa enerķišijai i mentācijas processos. Fotosintēzes procesā tiek uzkrāta arī enerģija, ko cilvēce saņem no fosilā kurināmā (ogļu, naftas, dabasgāzes, kūdras) sadedzināšanas.

Fotosintēze ir galvenā neorganiskā oglekļa ievade bioloģiskajā ciklā. Nakikita ang mga larawan sa atmosfērā sa biogēnas izcelsmes at sa mga fotosintēzes blakusprodukts. Oksidējošās atmosfēras veidošanās (skābekļa katastrofa) pilnībā mainīja zemes virsmas stāvokli, ļāva parādīties elpošanai, un vēlāk, pēc ozona slāņa veidošanās, savībaze nodzī Proseso ng mga fotosintēzes ir visu dzīvo būtņu uztura pamats, kā arī apgādā cilvēci ar degvielu (koksni, oglēm, eļļu), šķiedrām (celuloze) un neskaitāmiem noderīgiem ķīmiskiem savienojumi em. No ogļskābās gāzes un ūdens, kas fotosintēzes laikā saistās no gaisa, veidojas aptuveni 90-95% no ražas sausnas masas. Atlikušie 5-10% ir minerālsāļi un slāpeklis, kas iegūts no augsnes.

Halimbawa, 7% ang mga larawan ng mga produkto na may kasamang mga produkto, kung saan maaari kang makakuha ng mga produkto.

Fotosintēze, kas ir viens no visizplatītākajiem procesiem uz Zemes, nosaka oglekļa, skābekļa un citu elementu dabiskos ciklus un nodrošina materiālo un enerģijas pamatu dzīvībai uz mūsu planētas. Fotosintēze ir vienīgais atmosfēras skābekļa avots.

Fotosintēze ir viens no visizplatītākajiem procesiem uz Zemes, kas nosaka oglekļa, O2 un citu elementu ciklu dabā. Tas ir visas planētas dzīvības materiālais un enerģētiskais pamats. Katru gadu fotosintēzes rezultātā organisko vielu veidā tiek piesaistītas aptuveni 8 1010 tonnas oglekļa un veidojas līdz 1011 tonnām celulozes. Fotosintēzes rezultātā sauszemes augi veido aptuveni 1.8 1011 tonelada sausas biomasas gadā; aptuveni tāds pats augu biomasas daudzums ik gadu veidojas okeānos. Lietusmeži veido līdz 29% walang kopējās fotosintēzes ražošanas uz sauszemes, un visu veidu mežu ieguldījums at 68%. Augstāko augu un aļģu fotosintēze ir vienīgais atmosfēras O2 avots. Ūdens oksidēšanās mehānisma paradīšanās uz Zemes pirms aptuveni 2.8 miljardiem gadu ir O2 veidošanās. galvenais notikums bioloģiskajā evolūcijā, kas Saules gaismu padarīja par galveno avotu - biosfēras brīvo enerģiju, bet ūdeni - gandrīz neierobežotu ūdeņraža avotu vielu sintēzei dzīvos organismos. Rezultātā izveidojās mūsdienīga sastāva atmosfēra, O2 kļuva pieejams pārtikas oksidēšanai, un tas noveda pie augsti organizētu heterotrofu organismu rašanās (kā oglekļa avots tiek izmantotas eks ogēnas organis). Kopējā saules starojuma enerģijas uzkrāšana fotosintēzes produktu veidā ir aptuveni 1.6 1021 kJ gadā, kas ir aptuveni 10 reizes vairāk nekā pašreizējais cilvēces enerģiņšpatē. Halimbawa, puse saules starojuma enerģijas krīt uz redzamo spektra apgabalu (viļņa garums l no 400 līdz 700 nm), kung izmanto fotosintēzei (fizioloģiski aktīvam starojumam jeb PAR). IR starojums nav piemērots skābekli ražojošu organismu (augstāko augu un aļģu) fotosintēzei, bet to izmanto dažas fotosintēzes baktērijas.

Ķīmosintēzes procesa atklāšana, ko veica S.N. Vinogradskis. Procesa raksturojums.

Ķīmijsintēze ir organisko vielu sintēzes process no oglekļa dioksīda, kas notiek, pateicoties enerģijai, kas izdalās amonjaka, sērūdeņraža un citu ķīmisko vielu oksidēšanas laikā mikroorganismu dzī. Ķīmisintēzei ir arī cits nosaukums - chemolitoautotrofija. Ķīmijsintēzes atklājums, ko veica S. N. Vinogradovskis 1887. gadā, radikāli mainīja zinātnes priekšstatus par vielmaiņas veidiem, kas ir pamata dzīvajiem organismiem. Daudzu mikroorganismu ķīmiskā sintēze ir vienīgais uztura veids, jo tie spēj absorbēt oglekļa dioksīdu kā vienīgo oglekļa avotu. Atšķirībā no fotosintēzes, ķīmijas sintēze izmanto enerģiju, nevis gaismas enerģiju, kas veidojas redoksreakciju rezultātā.

Šai enerģijai vajadzētu būt pietiekamai adenozīna trifosforskābes (ATP) sintēzei, un tās daudzumam vajadzētu pārsniegt 10 kcal/mol. Daļa oksidējamo vielu nodod savus elektronus ķēdei jau citohroma līmenī, un tādējādi tiek radits papildu enerģijas patēriņš reducētāja sintēzei. Ķīmijsintēzē organisko savienojumu biosintēze notiek oglekļa dioksīda autotrofiskas asimilācijas dēļ, tas ir, tieši tādā pašā veidā kā fotosintēzē. Elektronu pārneses rezultātā pa baktēriju elpošanas enzīmu ķēdi, kas ir iebūvēti šūnas membrānā, enerģija tiek iegūta ATP formā. PATEICOTIES ļOTI LIILAJAM ENERģIJAS Patēriņam, Visas ķīmiski sintiskās baktērijas, izņemot ūdeņraža, vedo diezgan maz biomasas, Bet Tajā lacā laikā tās oksi Audzumu Neorganisko Vielu. Zinātnieki izmanto ūdeņraža baktērijas, lai iegūtu olbaltumvielas un attīrītu atmosfēru no oglekļa dioksīda, īpaši tas ir nepieciešams slēgtās telpās. ekoloģiskās sistēmas. Pseudomonas, tās ir sastopamas arī starp pavedienveida un topošajām baktērijām, leptospirām, spirillum at corynebacteria .

Prokariotu ķīmiskās sintēzes izmantošanas piemēri.

Proseso iskām) vielām. Šādu reakciju piemēri var būt amonija oksidēšana par nitrītu vai dzelzs dzelzs oksidēšana par dzelzi, sērūdeņradi par sēru utt. Ķīmosintēzi spēj veikt tikai noteiktas prokariotu grupas (baktērijas šī vārda plašā nozīmē). Ķīmosintēzes dēļ pašlaik pastāv tikai dažas hidrotermālās ekosistēmas (vietas okeāna dibenā, kur ir karstā ūdens izplūdes) gruntsūdeņi, bagātas ar reducētām vielām – ūdeņradi, sērūdeņradi, dzelzs sulfīdu u.c.), kā arī ārkārtīgi vienkāršas, kas sastāv tikai no baktērijām, ekosistēmām, kas atro damaslūmāzelu ilā dziu.

Baktērijas – ķīmiski sintētika, iznīcina iežus, attīra notekūdeņus, piedalās minerālvielu veidošanā.

Ka īsi un skaidri izskaidrot tik sarežģītu procesu kā fotosintēze? Augi ir vienīgie dzīvie organismi, kas var ražot savu pārtiku. Ka viņi to dara? Augšanai viņi saņem visas nepieciešamās vielas no vides: oglekļa dioksīdu - no gaisa, ūdens un - no augsnes. Viņiem nepieciešama arī saules gaismas enerģija. Šī enerģija izraisa noteiktas ķīmiskas reakcijas, kuru laikā oglekļa dioksīds un ūdens tiek pārvērsti glikozē (barojumā) un notiek fotosintēze. Īsi un skaidri procesa būtība ir izskaidrojama pat skolas vecuma bērniem.

"Kopā ar gaismu"

Vārds "fotosintēze" cēlies no diviem grieķu vārdiem - "foto" at "sintēze", kombinācija, bilang tulkojumā nozīmē "kopā ar gaismu". Saules enerģija tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā. Mga larawan ng ķīmiskais vienādojums:

6CO 2 + 12H 2 O + gaišs \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Tas nozīmē, ka glikozes ražošanai tiek izmantotas 6 oglekļa dioksīda molekulas at divpadsmit ūdens molekulas (kopā ar saules gaismu), kaya rezultātā tiek iegūtas sešas skābekļa molekulas at sešas ūdens molekulas. Ja mēs to attēlojam verbālā vienādojuma veidā, mēs iegūstam sekojošo:

Ūdens + saule => glikoze + skābeklis + ūdens.

Saule ir ļoti spēcīgs enerģijas avots. Cilvēki vienmēr cenšas to izmantot elektrības ražošanai, māju siltināšanai, ūdens sildīšanai utt. Augi pirms miljoniem gadu "izdomāja", kā izmantot saules enerģiju, jo tas bija nepieciešams to izdzīvošanai. Fotosintēzi var īsi un uzskatāmi izskaidrot šādi: augi izmanto saules gaismas enerģiju un pārvērš to ķīmiskajā enerģijā, kā rezultātā veidojas cukurs (glikoze), kura pārpalikums kā. un auga seklas. Saules enerģija tiek nodota augiem, kā arī dzīvniekiem, kurus šie augi ēd. Kad augam nepieciešamas barības vielas augšanai un citiem dzīvības procesiem, šīs reserves ir ļoti noderīgas.

Ka augi absorbē saules enerģiju?

Īsi un skaidri runājot par fotosintēzi, ir vērts pieskarties jautājumam par to, kā augiem izdodas absorbēt saules enerģiju. Tas ir saistīts ar lapu īpašo struktūru, kurā ietilpst zaļās šūnas - hloroplasti, kas satur īpašu vielu, ko sauc par hlorofilu. Tas ir tas, kas piestiprinās pie lapām zaļa krāsa un ir atbildīgs par saules gaismas enerģijas absorbciju.

Kāpēc lielākā daļa lapu ir platas un plakanas?

Fotosintēze notiek augu lapās. Mga katotohanan ng Pārsteidzoš ir tas, ka augi ir ļoti labi pielāgoti saules gaismas uztveršanai un oglekļa dioksīda absorbēšanai. Plašās virsmas dēļ tiks uztverts daudz vairāk gaismas. Tieši šī iemesla dēļ saules paneļi, kas dažkārt tiek uzstādīti uz māju jumtiem, ir arī plati un plakani. Jo lielāka virsma, jo labāka uzsūkšanās.

Kas vēl ir svarīgi augiem?

Tapat kā cilvēkiem, arī augiem ir vajadzīgas barības vielas un barības vielas, lai tie būtu veseli, augtu un labi darbotos. Itali ang izšķīst ūdenī minerālvielas walang augsnes caur saknēm. Ja augsnē trūkst minerālvielu, augs neattīstīsies normāli. Lauksaimnieki bieži pārbauda augsni, lai pārliecinātos, ka tajā ir pietiekami daudz barības vielu ražas augšanai. Pretējā gadījumā izmantojiet mēslojumu, kas satur augu barošanai un augšanai nepieciešamās minerālvielas.

Kapēc fotosintēze ir tik svarīga?

Īsi un skaidri bērniem izskaidrojot fotosintēzi, ir vērts pieminēt, ka šis process ir viena no svarīgākajām ķīmiskajām reakcijām pasauē. Kādi ir iemesli tik skaļam paziņojumam? Pirmkārt, fotosintēze baro augus, kas savukārt baro visas citas dzīvās būtnes uz planētas, tostarp dzīvniekus un cilvēkus. Otrkārt, mga larawan ng rezultātā atmosfērā izdalās elpošanai nepieciešamais skābeklis. Visas dzīvās būtnes ieelpo skābekli un izelpo oglekļa dioksīdu. Par laimi, augi rīkojas pretēji, tāpēc cilvēkiem un dzīvniekiem ir ļoti svarīgi elpot.

Proseso ng apbrīnojams

Arī augi, izrādās, prot elpot, taču atšķirībā no cilvēkiem un dzīvniekiem no gaisa uzsūc ogļskābo gāzi, nevis skābekli. Augi arī dzer. Tāpēc tie ir jālaista, pretējā gadījumā viņi nomirs. Ar sakņu sistēmas palīdzību ūdens un barības vielas tiek transportētas uz visām augu ķermeņa daļām, un oglekļa dioksīds tiek absorbēts caur maziem caurumiem lapās. Ķīmiskās reakcijas sākšanas ierosinātājs ir saules gaisma. Visus iegūtos vielmaiņas produktus augi izmanto uzturā, atmosfērā izdalās skābeklis. Kung nais mong malaman ang proseso ng pag-aaral.

Fotosintēze: gaismas un tumšās fotosintēzes fāzes

Aplūkojamais proseso sastāv walang divām galvenajām daļām. Ir divas fotosintēzes fāzes (apraksts un tabula - zemāk). Pirmo sauc par gaismas fāzi. Tas notiek tikai gaismas klātbūtnē tilakoīdu membrānās, piedaloties hlorofilam, elektronu nesējproteīniem un enzīmam ATP sintetāzei. Ko vēl slēpj fotosintēze? Apgaismojiet un nomainiet viens otru, kad ieslēdzas diena un nakts (Kalvina cikli). Tumšajā fāzē notiek tās pašas glikozes, augu barības, ražošana. Šo procesu sauc arī par gaismas neatkarīgu reakciju.

gaismas fāze

tumšā fāze

1. Reakcijas, bilang notiek hloroplastos, at iespējamas tikai gaismas klātbūtnē. Šīs reakcijas pārvērš gaismas enerģiju ķīmiskajā enerģijā. 2. Ang mga chlorofils at ang pigment ay sumisipsip ng mga enerģiju no saules gaismas. Šī enerģija tiek nodota fotosistēmām, kas ir atbildīgas par fotosintēzi. 3. Ūdens tiek izmantots elektroniem un ūdeņraža joniem, kā arī piedalās skābekļa ražošanā 4. Elektronus un ūdeņraža jonus izmanto, lai radītu ATP (enerģijas uzkrāšanas molekulu), at nepieciešama nākamajā fotosintēzes fāzē.

1. Negaismas cikla reakcijas notiek hloroplastu stromā 2. Oglekļa dioksīds un enerģija no ATP tiek izmantota glikozes veidā

Secinājums

Walang visa iepriekš minētā var izdarīt šādus secinājumus:

• Fotosintēze ir process, kas ļauj iegūt enerģiju no saules.
• Saules gaismas enerģiju hlorofils pārvērš ķīmiskajā enerģijā.
• Chlorofils piešķir augiem to zaļo krāsu.
• Fotosintēze notiek augu lapu hloroplastos.
• Oglekļa dioksīds un ūdens ir nepieciešami fotosintēzei.
• Oglekļa dioksīds iekļūst augā caur sīkiem caurumiem, stomām, un skābeklis iziet caur tiem.
• Ūdens iesūcas augā caur tā saknēm.
• Nang walang fotosintēzes pasulē nebūtu pārtikas.

Fotosintēze ir gaismas enerģijas pārvēršana ķīmiskās saites enerģijā. organiskie savienojumi.

Fotosintēze ir raksturīga augiem, tostarp visām aļģēm, vairākiem prokariotiem, tostarp zilaļģēm, un dažiem vienšūnu eikariotiem.

Vairumā gadījumu fotosintēzes rezultātā kā blakusprodukts rodas skābeklis (O2). Tomēr tas ne vienmēr tā ir, jo ir vairāki dažādi fotosintēzes ceļi. Skābekļa izdalīšanās gadījumā tā avots ir ūdens, no kura fotosintēzes vajadzībām tiek atdalīti ūdeņraža atomi.

Fotosintēze sastāv no daudzām reakcijām, kurās piedalās dažādi pigmenti, fermenti, koenzīmi u.c.. Galvenie pigmenti ir hlorofili, papildus tiem karotinoīdi un fikobilīni.

Dabā ir izplatīti divi augu fotosintēzes veidi: C 3 at C 4. Citiem organismiem ir savas specifiskas reakcijas. Šos dažādos procesus ar termu “fotosintēze” apvieno tas, kung tajos visos kopā notiek fotonu enerģijas pārvēršana ķīmiskā saitē. Salīdzinājumam: ķīmiskās sintēzes laikā dažu savienojumu ķīmiskās saites enerģija (neorganiskā) tiek par citiem - organiskiem.

Ir divas fotosintēzes fāzes – gaišā un tumšā. Pirmais ir atkarīgs no gaismas starojuma (hν), kas nepieciešams, lai reakcijas noritētu. Tumšā fāze ir neatkarīga no gaismas.

Augos fotosintēze notiek chloroplastos. Visu reakciju rezultātā veidojas primārās organiskās vielas, no kurām pēc tam sintezējas ogļhidrāti, aminoskābes, taukskābes u.c.. Parasti kopējo fotosintēzes reakciju raksta saistībā ar glikoze - visizplatītākais fotosintēzes mga produkto:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Skābekļa atomi, kas veido O 2 molekulu, nav ņemti no oglekļa dioksīda, bet no ūdens. Oglekļa dioksīds ir oglekļa avots kas ir svarīgāks. Pateicoties tā saistīšanai, augiem ir iespēja sintezēt organiskās vielas.

Iepriekš aprakstītā ķīmiskā reakcija ir vispārināta un pilnīga. Tas ir tālu no procesa būtības. Tatad glikoze neveidojas no sešām atsevišķām oglekļa dioksīda molekulām. CO 2 saistīšanās notiek vienā molekulā, kas vispirms pievienojas jau esošajam piecu oglekļa cukuru.

Prokariotiem ir savas fotosintēzes īpašības. Magkaroon ng galvenais pigments ir bakteriohlorofils, un skābeklis netiek atbrīvots, jo ūdeņradis netiek ņemts no ūdens, bet bieži vien no serūdeņraža vai citām vielām. Zilaļģēs galvenais pigments ir chlorofils, un fotosintēzes laikā izdalās skābeklis.

Fotosintēzes gaismas fāze

Fotosintēzes gaismas fāzē starojuma enerģijas dēļ tiek sintezēts ATP at NADP·H 2. Tas notiek uz hloroplastu tilakoīdiem, kur pigmenti un fermenti veido sarežģītus kompleksus elektroķīmisko ķēžu funkcionēšanai, caur kuriem tiek pārnesti elektroni un daļēji ūdeņraža protoni.

Elektroni nonāk pie koenzīma NADP, kas, būdams negatīvi lādēts, piesaista daļu protonu un pārvēršas par NADP H 2. Ar? skābes.

Galvenie fotosintēzes pigmenti at dažādi hlorofili. Sa molekula uztver noteiktu, daļēji dažādu gaismas spektru starojumu. Šajā gadījumā daži hlorofila molekulu elektroni pāriet uz augstāku enerģijas līmeni. Tas ir nestabils stāvoklis, un teorētiski elektroniem ar tā paša starojuma palīdzību no ārpuses saņemtā enerģija jānodod kosmosā un jāatgriežas iepriekšējā līmenī. Tomēr fotosintēzes šūnās ierosinātos elektronus uztver akceptori un, pakāpeniski samazinoties to enerģijai, tie tiek pārnesti pa nesēju ķēdi.

Uz tilakoīdu membrānām ir divu veidu fotosistēmas, kas, pakļaujoties gaismai, izstaro elektronus. Fotosistēmas ir sarežģīts pārsvarā hlorofila pigmentu komplekss ar reakcijas centru, no kura tiek atrauts elektroni. Fotosistēmā saules gaisma uztver daudz molekulu, bet visa enerģija tiek savākta reakcijas centrā.

Fotosistēmas I elektroni, izgājuši cauri nesēju ķēdei, atjauno NADP.

Walang II fotosistēmas atdalīto elektronu enerģija tiek izmantota ATP sintezēšanai. Un fotosistēmas II elektroni aizpilda fotosistēmas I elektronu caurumus.

Otrās fotosistēmas caurumi ir piepildīti ar elektroniem, at veidojas kā rezultātā ūdens photolīze. Fotolīze notiek arī ar gaismas piedalīšanos, un tā sastāv no H 2 O sadalīšanās protonos, elektronos un skābeklī. Tieši ūdens fotolīzes rezultātā veidojas brivais skābeklis. Protoni ir iesaistīti elektroķīmiskā gradienta veidošanā un NADP samazināšanā. Elektronus uztver II fotosistēmas chlorofils.

Aptuvenais fotosintēzes gaismas fāzes kopsavilkuma vienādojums:

H2O + NADP + 2ADP + 2P → ½O2 + NADP H2 + 2ATP

Cikliskais elektronu transports

Tā sauktais neciklisks gaismas fāze fotosintēze. Vai ir vēl daži ciklisks elektronu transports, kad nenotiek NADP samazināšana. Šajā gadījumā elektroni no fotosistēmas I nonāk nesējķēdē, kur tiek sintezēts ATP. Tas ir, šī elektronu transportēšanas ķēde saņem elektronus no I fotosistēmas, nevis no II. Pirmā fotosistēma it kā īsteno ciklu: tajā atgriežas emitētie elektroni. Pa ceļam viņi daļu enerģijas tērē ATP sintēzei.

Fotofosforilēšana at oksidatīvā fosforilēšana

Fotosintēzes gaismas fāzi var salīdzināt ar šūnu elpošanas stadiju - oksidatīvo fosforilāciju, kas notiek uz mitohondriju kristāla. Arī tur notiek ATP sintēze, pateicoties elektronu un protonu pārnešanai pa nesēja ķēdi. Ayan yun. Un, ja elpošanas laikā organiskās vielas kalpo kā sākotnējais enerģijas avots, tad fotosintēzes laikā tā ir saules gaisma. ATP sintēzi fotosintēzes laikā sauc fotofosforilēšana nevis oksidatīvā fosforilēšana.

Mga larawan ng tumšā fāze

I-download ang mga larawan sa mga detalye tungkol sa Kalvins, Bensons, Basems. Viņu atklāto reakciju ciklu vēlāk sauca par Kalvina ciklu jeb C 3 -fotosintēzi. Atsevišķās augu grupās tiek novērots modificēts fotosintēzes ceļš - C 4, sauc arī par Hatch-Slack ciklu.

Photosintēzes tumšajās reakcijās CO 2 tiek fiksēts. Tumšā faze notiek chloroplasta stromā.

CO 2 atgūšana notiek, pateicoties ATP enerģijai un NADP·H 2 reducējošajai jaudai, kas veidojas gaismas reakcijās. Bez tiem oglekļa fiksācija nenotiek. Tāpēc, lai gan tumšā fāze nav tieši atkarīga no gaismas, tā parasti turpinās arī gaismā.

Kalvina cikls

Pirmā tumšās fāzes reakcija ir CO 2 ( carboxylēšanae) līdz 1,5-ribulozes bifosfātam ( ribulozes 1,5-difosfāts) – RiBF. Pēdējā at divreiz fosforilēta riboze. Šo reakciju katalizē enzīms ribulozes-1,5-difosfāta karboksilāze, ko sauc arī par rubisko.

Karboksilēšanas rezultātā veidojas nestabils sešu oglekļa savienojums, kas hidrolīzes rezultātā sadalās divās trīs oglekļa molekulās. fosfoglicerīnskābe (PGA) ir pirmais fotosintēzes mga produkto. FHA sauc arī par fosfoglicerātu.

RiBP + CO 2 + H 2 O → 2FGK

FHA satur trīs oglekļa atomus, no kuriem viens ir daļa no skābes karboksilgrupas (-COOH):

FHA tiek pārveidots par trīs oglekļa cukuru (gliceraldehīda fosfātu) triozes fosfāts (TF), kurā jau ir aldehīda grupa (-CHO):

FHA (3-skābes) → TF (3-cukurs)

Šī reakcija notiek Enerhiya ng ATP un NADP · H 2 atjaunojošais spēks. TF ir pirmais fotosintēzes ogļhidrāts.

Pēc tam lielākā daļa triozes fosfāta tiek izlietota ribulozes bisfosfāta (RiBP) reģenerācijai, ko atkal izmanto CO 2 saistīšanai. Reģenerācija ietver virkni ATP patērējošu reakciju, iesaistot cukura fosfātus ar 3 līdz 7 oglekļa atomiem.

Tieši šajā RiBF ciklā tiek noslēgts Kalvina cikls.

Mazāka daļa no tajā izveidotā TF iziet no Kalvina cikla. Runājot par 6 saistītām oglekļa dioksīda molekulām, iznākums ir 2 triozes fosfāta molekulas. Cikla kopējā reakcija at ieejas un izejas produktiem:

6CO 2 + 6H 2 O → 2TF

Tajā pašā laikā saistīšanā piedalās 6 RiBP molekula at veidojas 12 FHA molekula, kuras pārvēršas par 12 TF, walang kurām 10 molekulas paliek ciklā at tiek pārvērstas par 6 RiBP molekulām. Ta kā TF ir trīs oglekļa cukurs, bet RiBP ir piecu oglekļa atomu, tad attiecībā pret oglekļa atomiem mums ir: 10 * 3 = 6 * 5. Oglekļa atomu skaits, kas nodrošina ciklu, nemainās, visi tiek BP. Un sešas ciklā iekļautās oglekļa dioksīda molekulas tiek tērētas divu triozes fosfāta molekulu veidošanai, kas atstāj ciklu.

Kalvina cikls, kura pamatā ir 6 saistītās CO 2 molekula, patērē 18 ATP molekula at 12 NADP · H 2 molekula, at tika sintezētas fotosintēzes gaismas fazes reakcijās.

Aprēķins tiek veikts divām triozes fosfāta molekulām, kas iziet no cikla, jo vēlāk izveidotajā glikozes molekulā ir 6 oglekļa atomi.

Triozes fosfāts (TP) ir Kalvina cikla galaprodukts, to var saukt par fotosintēzes galaproduktu, jo tas gandrīz neuzkrājas, bet, reaģējot ar citām vielām, pārvēršas par glikozi, saharozi , cieti, taukiem, tauks. Papildus TF svarīga loma at arī FHA. Tomēr šādas reakcijas notiek ne tikai fotosintēzes organismos. Šajā ziņā fotosintēzes tumšā fāze ir tāda pati kā Kalvina cikls.

PHA pakāpeniski fermentatīvā katalīzē tiek pārveidota par sešu oglekļa cukuru. fruktoze-6-fosfāts, kas parvēršas par glikoze. Augos glikozi var polimerizēt cietē un celulozē. Ogļhidrātu sintēze ir līdzīga glikolīzes reversajam procesam.

fotoelpošana

Skābeklis kavē fotosintēzi. Sa loob ng 2 araw, maaari kang magkaroon ng epekto sa proseso ng CO 2. Fakts ir tāds, ka enzīms ribulozes bisfosfāta karboksilāze (rubisco) var reaģēt ne tikai ar oglekļa dioksīdu, bet arī ar skābekli. Šajā gadījumā tumšās reakcijas ir nedaudz atšķirīgas.

Fosfoglikolāts ir fosfoglikolskābe. Fosfātu grupa tiek nekavējoties atdalīta no tā, un tā pārvēršas par glikolskābi (glikolātu). Ang "izmantošanai" atkal ir nepieciešams skābeklis. Tāpēc, jo vairāk skābekļa būs atmosfērā, jo vairāk tas stimulēs fotoelpošanu un jo vairāk skābekļa augam būs nepieciešams, lai atbrīvotos no reakcijas produktiem.

Fotoelpošana ir no gaismas atkarīgs skābekļa patēriņš un oglekļa dioksīda izdalīšanās. Tas ir, gāzu apmaiņa notiek kā elpošanas laikā, bet notiek hloroplastos un ir atkarīga no gaismas starojuma. Fotoelpošana ir atkarīga no gaismas tikai tāpēc, ka ribulozes bifosfāts veidojas tikai fotosintēzes laikā.

Fotorespirācijas laikā oglekļa atomi tiek atgriezti no glikolāta Kalvina ciklā fosfoglicerīnskābes (fosfoglicerāta) veidā.

2 glikolāts (C 2) → 2 glioksilāts (C 2) → 2 glicīns (C 2) - CO 2 → serīns (C 3) → hidroksipiruvāts (C 3) → glicerāts (C 3) → FGK (C 3)

Kā redzat, atgriešanās nav pilnīga, jo tiek zaudēts viens oglekļa atoms, kad divas glicīna molekulas tiek pārveidotas par vienu aminoskābes serīna molekulu, bet oglekļa dioksīds tiek atbrīvots.

Skābeklis ir nepieciešams glikolāta pārvēršanas stadijā par glioksilātu un glicīnu par serīnu.

Glikolāts pārvēršas par glioksilātu un pēc tam par glicīnu notiek peroksisomās, un serīns tiek sintezēts mitohondrijās. Serīns atkal nonāk peroksisomās, kur tas vispirms ražo hidroksipiruvātu un pēc tam glicerātu. Glicerāts jau nonāk hloroplastos, kur no ta tiek sintezēts FHA.

Fotoelpošana at raksturīga galvenokārt augiem at C3 tipa fotosintēzi. Upang var uzskatīt par kaitīgu, jo enerģija tiek tërēta glikolāta pārvēršanai par FHA. Acīmredzot fotoelpošana radās tāpēc, ka senie augi nebija gatavi lielam skābekļa daudzumam atmosfērā. Sākotnēji to evolūcija notika atmosfērā, kas bagāta ar oglekļa dioksīdu, un tieši viņš galvenokārt notvēra rubisko enzīma reakcijas centru.

C 4 -fotosintēze jeb Hatch-Slack cikls

Ja C 3 fotosintēzē pirmais tumšās fāzes produkts ir fosfoglicerīnskābe, kung ietver trīs oglekļa atomus, tad C 4 ceļā pirmie produkti ir skābes, satur četrus oglekļa atomus: ābolskā be, oksaloeti, oksaloeti.

C 4 fotosintēze tiek novērota daudzos tropu augos, halimbawa, cukurniedre, kukurūza.

C 4 -augi efektīvāk absorbē oglekļa monoksīdu, tiem gandrīz nav fotoelpošanas.

Augiem, kuros fotosintēzes tumšā fāze norit pa C 4 ceļu, ir īpaša lapu struktūra. Tajā vadošos kūļus ieskauj dubults šūnu slānis. Iekšējais slānis ir vadošā stara oderējums. Ārējais slānis ir mezofila šūnas. Hloroplastu šūnu slāņi atšķiras viens no otra.

Mezofilajiem hloroplastiem ir raksturīgi lieli graudi, augsta fotosistēmu aktivitāte, enzīma RiBP karboksilāzes (rubisko) at cietes trūkums. Tas ir, šo šūnu hloroplasti ir pielāgoti galvenokārt fotosintēzes gaismas fāzei.

Vadošā saišķa šūnu hloroplastos grana gandrīz nav attīstīta, bet RiBP karboksilāzes koncentrācija ir augsta. Šie hloroplasti ir pielāgoti fotosintēzes tumšajai fāzei.

Oglekļa dioksīds vispirms nonāk mezofila šūnās, saistās ar organiskajām skābēm, šādā veidā tiek transportēts uz apvalka šūnām, izdalās un pēc tam saistās tāpat kā C3 augos . Tas nozīmē, sa C 4 ceļš papildina, nevis aizstāj C 3.

Mezofilā CO 2 pievieno fosfoenolpiruvātam (PEP), veidojot oksaloacetātu (skābi), kung ietver četrus oglekļa atomus:

Reakcija notiek, piedaloties enzīmam PEP-karboksilāzei, kam ir lielāka afinitāte pret CO 2 nekā rubisko. Turklāt PEP-karboksilāze nesadarbojas ar skābekli, un tāpēc tā netiek tērēta fotoelpošanai. Tadējādi C4 fotosintēzes priekšrocība ir efektīvāka oglekļa dioksīda fiksācija, tā koncentrācijas palielināšanās apvalka šūnās un līdz ar to efektīvāka RiBP karboksil āzes darbība, kas gandrīpoz ne.

Oksaloacetāts tiek pārveidots par 4-oglekļa dikarbonskābi (malātu vai aspartātu), kas tiek transportēta uz asinsvadu saišķos esošo šūnu hloroplastiem. Šeit skābe tiek dekarboksilēta (CO2 noņemšana), oksidēta (ūdeņraža noņemšana) at parveidota par piruvātu. Ūdeņradis atjauno NADP. Piruvāts atgriežas mezofilā, kur ar ATP patēriņu no ta tiek reģenerēts PEP.

Oderējuma šūnu hloroplastos atdalītais CO 2 iet uz parasto fotosintēzes tumšās fāzes C 3 ceļu, t.i., uz Kalvina ciklu.

Ang mga larawan sa Hatch-Slack ay nag-aalok ng karagdagang impormasyon.

Tiek uzskatīts, ka C 4 ceļš attīstījās vēlāk nekā C 3 ceļš un daudzējādā ziņā ir adaptācija pret fotorespiraciju.

Fotosintēze ir procesu kopums gaismas enerģijas veidošanai organisko vielu ķīmisko saišu enerģijā, piedaloties fotosintēzes krāsvielām.

Šis uztura veids ir raksturīgs augiem, prokariotiem un dažiem vienšūnu eikariotu veidiem.

Dabiskajā sintēzē ogleklis un ūdens mijiedarbībā ar gaismu tiek pārvērsti glikozē un brīvajā skābeklī:

6CO2 + 6H2O + gas enerģija → C6H12O6 + 6O2

Mūsdienu augu fizioloģija saskaņā ar fotosintēzes jēdzienu izprot fotoautotrofo funkciju, at ir gaismas enerģijas kvantu absorbcijas, transformācijas un izmantošanas procesu kopums dažādās ne toļakcipās re-sponjās re-sponjās anā organiskā vielā.

Fāzes

Mga larawan ng augos notiek lapās caur chloroplastiem- daļēji autonomas divu membrānu organellas, kas pieder plastidu klasei. Ar lokšņu plākšņu plakanu formu tiek nodrošināta augstas kvalitātes absorbcija un pilnīga gaismas enerģijas un oglekļa dioksīda izmantošana. Dabiskajai sintēzei nepieciešamais ūdens nāk no saknēm caur ūdeni vadošajiem audiem. Gāzu apmaiņa notiek difūzijas ceļā caur stomatītu un daļēji caur kutikulu.

Hloroplasti ir piepildīti ar bezkrāsainu stromu un caurdurti ar lamelām, kuras, savstarpēji savienojoties, veido tilakoīdus. Šeit notiek fotosintēze. Zilaļģes pašas ir hloroplasti, tāpēc dabiskās sintēzes aparāts tajās nav izolēts atsevišķā organella.

Mga larawang turpinās ar pigmentu līdzdalību kas parasti ir chlorofili. Daži organismi satur citu pigmentu - karotinoīdu vai fikobilīnu. Prokariotiem piemīt pigmenta bakteriohlorofils, un šie organismi neizdala skābekli pēc dabiskās sintēzes pabeigšanas.

Fotosintēze notiek divās fāzēs - gaišajā un tumšajā. Katram no tiem ir raksturīgas noteiktas reakcijas un mijiedarbojošās vielas. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt fotosintēzes fāžu procesu.

Gaismas

Pirmā fotosintēzes fāze Upang raksturo augstas enerģijas produktu veidošanās, kas ir ATP, šūnu enerģijas avots un NADP, reducētājs. Posma beigās kā blakusprodukts veidojas skābeklis. Gaismas posms obligāti notiek ar saules gaismu.

Pinoproseso ng mga Fotosintēze ang mga tilakoīdu membrānās, piedaloties elektronu nesējproteīniem, ATP sintetāzei un hlorofilam (may citam pigmentam).

Elektroķīmisko ķēžu darbība, caur kurām tiek parnesti elektroni un daļēji ūdeņraža protoni, veidojas kompleksos kompleksos, ko veido pigmenti un fermenti.

Gaismas fazes procesa apraksts:

1. Saules gaismai saskaroties ar augu organismu lapu plāksnēm, plākšņu struktūrā tiek uzbudināti hlorofila elektroni;
2. Aktīvā stāvoklī daļiņas atstāj pigmenta molekulu un nonāk tilakoīda ārējā pusē, kas ir negatīvi lādēta. Tas notiek vienlaikus ar oksidēšanos un sekojošu hlorofila molekulu reducēšanu, kas paņem nākamos elektronus no ūdens, kas iekļuvis lapās;
3. Tad notiek ūdens fotolīze, veidojoties joniem, kas nodod elektronus un pārvēršas par OH radikāļiem, kas turpmāk var piedalīties reakcijās;
4. Pēc tam šie radikāļi apvienojas, veidojot ūdens molekulas un brīvo skābekli, kas izplūst atmosfērā;
5. Tilakoīda membrāna iegūst, no vienas puses, pozitīvu lādiņu, pateicoties ūdeņraža jonam, un, no otras puses, negatīvu lādiņu, pateicoties elektroniem;
6. Sa 200 mV starpību starp membrānas malām protoni iet caur enzīmu ATP sintetāzi, bilang noved pie ADP parvēršanas par ATP (fosforilēšanas proseso);
7. Sa pamamagitan ng atomu ūdeņradi, kung izdalās no ūdens, NADP + tiek reducēts līdz NADP H2;

Kamēr reakciju laikā atmosfērā izdalās brīvais skābeklis, ATP un NADP H2 piedalās dabiskās sintēzes tumšajā fāzē.

Tums

Šī posma obligāta sastāvdaļa ir oglekļa dioksīds., ko augi pastāvīgi absorbē no ārējās vides caur lapās esošajām stomatēm. Tumšās fāzes procesi notiek chloroplasta stromā. Tā kā šajā posmā nav nepieciešams daudz saules enerģijas un būs pietiekami daudz ATP un NADP H2, kas iegūti gaismas fāzē, reakcijas organismos var noritēt gan dienā, gan naktī. Procesi šajā posmā ir ātrāki nekā iepriekšējā.

Visu tumšajā fāzē notiekošo procesu kopums tiek paradīts kā sava veida secīgu oglekļa dioksīda transformāciju ķēde, kas nāk no ārējās vides:

1. Pirmā reakcija šādā ķēdē ir oglekļa dioksīda fiksācija. Enzīma RiBP-karboksilāzes klātbūtne veicina ātru un vienmērīgu reakcijas plūsmu, kā rezultātā veidojas sešu oglekļa savienojumu, sadaloties 2 fosfoglicerīnskābes molekulās;
2. Tad notiek diezgan sarežģīts cikls, kas ietver noteiktu skaitu reakciju, pēc kurām fosfoglicerīnskābe tiek pārvērsta dabīgā cukurā - glikozē. Šo procesu sauc par Kalvina ciklu;

Kopā ar cukuru veidošanās taukskābes, aminoskābes, glycerīns at nukleotīdi.

Fotosintēzes būtība

No dabiskās sintēzes gaišās un tumšās fāzes salīdzināšanas tabulas var īsi aprakstīt katras no tām būtību. Gaismas fāze notiek hloroplasta graudos ar obligātu gaismas enerģijas iekļaušanu reakcijās. Reakcijās tiek iesaistīti tādi componentti kā elektronus nesošie proteīni, ATP sintetāze un hlorofils, kas, mijiedarbojoties at ūdeni, veido brīvo skābekli, ATP at NADP H2. Tumšajai fāzei, kas notiek hloroplasta stromā, saules gaisma nav būtiska. Pēdējā posmā iegūtie ATP un NADP H2, mijiedarbojoties ar oglekļa dioksīdu, veido dabisko cukuru (glikozi).

Kā redzams no iepriekš minētā, fotosintēze, šķiet, ir diezgan sarežģīta un daudzpakāpju paradība, kas ietver daudzas reakcijas, kurās ir iesaistītas dažādas vielas. Dabiskās sintēzes rezultātā tiek iegūts skābeklis, kas nepieciešams dzīvo organismu elpošanai un aizsardzībai no ultravioletā starojuma, veidojot ozona slāni.

Tik apjomīga materiāla kā fotosintēzes skaidrojumu vislabāk var izdarīt divās pāru nodarbībās – tad netiek zaudēta tēmas uztveres integritāte. Nodarbība jāsāk ar fotosintēzes izpētes vēsturi, hloroplastu uzbūvi un laboratorijas darbiem lapu hloroplastu izpētē. Pēc tam ir jāturpina pētīt fotosintēzes gaišās un tumšās fāzes. Izskaidrojot šajās fāzēs notiekošās reakcijas, ir jāsastāda vispārīga shēma:

Skaidrojuma gaitā ir nepieciešams zīmēt fotosintēzes gaismas fāzes diagramma.

1. Gaismas kvanta absorbcija ar hlorofila molekulu, kas atrodas granas tilakoīdu membrānās, noved pie tā, ka tas zaudē vienu elektronu un parnes to uz ierosinātu stāvokli. Elektroni tiek parnesti pa elektronu transportēšanas ķēdi, bilang noved pie NADP + reducēšanās uz NADP H.

2. Atbrīvoto elektronu vietu hlorofila molekulās ieņem ūdens molekulu elektroni - tā gaismas iedarbībā notiek ūdens sadalīšanās (fotolīze). Iegūtie OH– hidroksili kļūst par radikāļiem un savienojas reakcijā 4 OH – → 2 H 2 O + O 2, izraisot brīvā skābekļa izdalīšanos atmosfērā.

3. Ūdeņraža joni H+ neiekļūst tilakoīda membrānā un uzkrājas iekšpusē, to pozitīvi uzlādējot, kas izraisa elektrisko potenciālu starpības (EPD) palielināšanos uz tilakoīda membrāna s.

4. Kad tiek sasniegts kritiskais REB, protoni steidzas uz āru pa protonu kanālu. Šo pozitīvi lādēto daļiņu plūsmu izmanto ķīmiskās enerģijas ģenerēšanai, izmantojot īpašu enzīmu kompleksu. Iegūtās ATP molekulas nonāk stromā, kur piedalās oglekļa fiksācijas reakcijās.

5. Ūdeņraža joni, kas nonākuši uz tilakoīda membrānas virsmas, savienojas ar elektroniem, veidojot atomu ūdeņradi, ko izmanto, lai reducētu NADP + nesēju.

Raksta publicēšanas sponsors at uzņēmumu grupong "Aris". Sastatņu (karkasa fasāde LRSP, karkasa augstceltne A-48 u.c.) un torņu (PSRV "Aris", PSRV "Aris compact" at "Aris-dacha", sastatnes) ražošana, tirdzniecība un noma. Skavas sastatnēm, ēku žogiem, riteņu balsti torņiem. Jūs varat uzzināt vairāk par uzņēmumu, apskatīt preču katalogu un cenas, kontaktus vietnē, at atrodas: http://www.scaffolder.ru/.

Pēc šī jautājuma izskatīšanas, vēlreiz izanalizējot to pēc sastādītās shēmas, aicinām studentus aizpildīt tabulu.

Tabula. Fotosintēzes gaismas un tumšās fāzes reakcijas

Pēc pirmās tabulas daļas aizpildīšanas varat turpināt analīzi fotosintēzes tumšā fāze.

Hloroplasta stromā pastāvīgi atrodas pentozes - ogļhidrāti, kas ir piecu oglekļa savienojumi, kas veidojas Kalvina ciklā (oglekļa dioksīda fiksācijas ciklā).

1. Pentozei pievieno oglekļa dioksīdu, veidojas nestabils sešu oglekļa savienojums, kas sadalās divās 3-fosfoglicerīnskābes (PGA) molekulās.

2. Ang mga molekula ng FHA ay naglalaman ng mga fosfātu grupo ng ATP at may mga bagātinātas at enerģiju.

3. Katrs FGC pievieno vienu ūdeņraža atomu no diviem nesējiem, pārvēršoties par triozi. Triozes apvienojas, veidojot glikozi un pēc tam cieti.

4. Triozes molekula, apvienojoties dažādās kombinācijās, veido pentozes un atkal tiek iekļautas ciklā.

Kopējā fotosintēzes reakcija:

Shema. Proseso ng Fotosintēzes

Pārbaude

1. Mga larawan ng notiek organella:

a) mitohondriji;
b) ribosom;
c) chloroplasty;
d) chromoplasti.

2. Mga konsentrasyon ng chlorofila pigment:

a) chloroplasta membrāna;
b) stroma;
c) grudi.

3. Ang mga chlorofil ay sumisipsip ng gaismu spektra reģionā:

a) sarkans;
b) zaļš;
c) violeta;
d) visā reģionā.

4. Sadalīšanas laikā fotosintēzes laikā izdalās brivais skābeklis:

a) oglekļa dioksīds;
b) ATP;
c) NADP;
d) mga uden.

5. Brīvais skābeklis veidojas:

a) tumšā fāze;
b) gaismas fāze.

6. ATP photosintēzes gaišajā fāzē:

a) sintezēts;
b) sadalas.

7. Chloroplastā primārie atļhidrāti veidojas:

a) gaismas fāze;
b) tumšā fāze.

8. NADP chloroplasta at mga tiyak na katangian:

1) kā slazds elektroniem;
2) iyong mga enzīms cietes veidošanai;
3) kā mga bahagi chloroplastu membrānas;
4) kung ano ang makikita mo sa mga larawan.

9. Mga larawan sa:

1) ūdens uzkrāšanās gaismas ietekmē;
2) ūdens disociācija jonos gaismas iedarbībā;
3) ūdens tvaiku izdalīšanās caur stomām;
4) ūdens ievadīšana lapās gaismas iedarbībā.

10. Gaismas kvantu ietekmē:

1) chlorofils tiek parveidots par NADP;
2) mga elektron atstāj hlorofila molekulu;
3) chloroplastam palielinās apjoms;
4) chlorofils tiek parveidots par ATP.

LITERATRA

Bogdanova T.P., Solodova E.A. Bioloģija. Rokasgrāmata vidusskolēniem un augstskolu reflektantiem. - M.: SIA "AST-Press skola", 2007.