Die Photosynthese findet in den Zellen dieses Gewebes statt. Das Konzept der Photosynthese, wo und was in der Lichtphase der Photosynthese passiert. Die Bedeutung der Photosynthese im menschlichen Leben

Photosynthese- Dies ist die Synthese organischer Verbindungen in den Blättern grüner Pflanzen aus Wasser und atmosphärischem Kohlendioxid unter Verwendung von Sonnenenergie (Licht), die von Chlorophyll in Chloroplasten adsorbiert wird.

Dank der Photosynthese wird die Energie des sichtbaren Lichts eingefangen und in chemische Energie umgewandelt, die in organischen Substanzen gespeichert (gespeichert) wird, die bei der Photosynthese entstehen.

Als Datum der Entdeckung des Prozesses der Photosynthese kann das Jahr 1771 angesehen werden. Der englische Wissenschaftler J. Priestley machte auf die Veränderung der Luftzusammensetzung aufgrund der lebenswichtigen Aktivität von Tieren aufmerksam. In Anwesenheit grüner Pflanzen wurde die Luft wieder sowohl zum Atmen als auch zur Verbrennung geeignet. Später ergab die Arbeit einer Reihe von Wissenschaftlern (J. Ingengauz, J. Senebier, T. Saussure, J. B. Bussengo), dass grüne Pflanzen CO 2 aus der Luft absorbieren, aus dem unter Beteiligung von Wasser im Licht organisches Material entsteht . Es war dieser Prozess, den der deutsche Wissenschaftler W. Pfeffer 1877 Photosynthese nannte. Von großer Bedeutung für die Aufklärung des Wesens der Photosynthese war das von R. Mayer formulierte Energieerhaltungsgesetz. Im Jahr 1845 schlug R. Mayer vor, dass die von Pflanzen genutzte Energie die Energie der Sonne ist, die Pflanzen bei der Photosynthese in chemische Energie umwandeln. Diese Position wurde in den Studien des bemerkenswerten russischen Wissenschaftlers K.A. entwickelt und experimentell bestätigt. Timiryazev.

Die Hauptaufgabe photosynthetischer Organismen:

1) Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in die Energie chemischer Bindungen organischer Verbindungen;

2) Sättigung der Atmosphäre mit Sauerstoff;

Durch die Photosynthese werden auf der Erde jährlich 150 Milliarden Tonnen organisches Material gebildet und etwa 200 Milliarden Tonnen freier Sauerstoff freigesetzt. Es verhindert einen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre und verhindert so eine Überhitzung der Erde (Treibhauseffekt).

Die durch Photosynthese entstehende Atmosphäre schützt Lebewesen vor schädlicher kurzwelliger UV-Strahlung (Sauerstoff-Ozon-Schutz der Atmosphäre).

Nur 1-2 % der Sonnenenergie gelangt in den Kulturbestand landwirtschaftlicher Pflanzen, die Verluste sind auf unvollständige Lichtabsorption zurückzuführen. Daher besteht eine große Aussicht auf Ertragssteigerungen durch die Auswahl von Sorten mit hoher Photosyntheseeffizienz und die Schaffung einer für die Lichtabsorption günstigen Pflanzenstruktur. In diesem Zusammenhang kommt der Entwicklung theoretischer Grundlagen zur Steuerung der Photosynthese eine besondere Bedeutung zu.

Die Bedeutung der Photosynthese ist gigantisch. Wir stellen lediglich fest, dass es den für die Existenz aller Lebewesen notwendigen Brennstoff (Energie) und Luftsauerstoff liefert. Daher ist die Rolle der Photosynthese planetarisch.

Der planetarische Charakter der Photosynthese wird auch dadurch bestimmt, dass durch die Zirkulation von Sauerstoff und Kohlenstoff (hauptsächlich) die moderne Zusammensetzung der Atmosphäre erhalten bleibt, die wiederum den weiteren Erhalt des Lebens auf der Erde bestimmt. Man kann weiter sagen, dass die Energie, die in den Produkten der Photosynthese gespeichert ist, im Wesentlichen die Hauptenergiequelle ist, über die die Menschheit heute verfügt.

Gesamtreaktion der Photosynthese

ALSO 2 +H 2 O = (CH 2 O) + O 2 .

Die Chemie der Photosynthese wird durch die folgenden Gleichungen beschrieben:

Photosynthese – 2 Gruppen von Reaktionen:

Lichtbühne (kommt drauf an Erleuchtung)

dunkle Bühne (abhängig von der Temperatur).

Beide Reaktionsgruppen laufen gleichzeitig ab

Die Photosynthese findet in den Chloroplasten grüner Pflanzen statt.

Die Photosynthese beginnt mit der Aufnahme und Absorption von Licht durch das Pigment Chlorophyll, das in den Chloroplasten grüner Pflanzenzellen enthalten ist.

Dies reicht aus, um das Absorptionsspektrum des Moleküls zu verschieben.

Das Chlorophyllmolekül absorbiert Photonen im violetten und blauen und dann im roten Teil des Spektrums und interagiert nicht mit Photonen im grünen und gelben Teil des Spektrums.

Deshalb sehen Chlorophyll und Pflanzen grün aus – sie können die grünen Strahlen einfach in keiner Weise ausnutzen und lassen sie in der weiten Welt umherwandern (wodurch sie grüner wird).

Photosynthesepigmente befinden sich auf der Innenseite der Thylakoidmembran.

Die Pigmente sind in organisiert Fotosysteme(Antennenfelder zum Einfangen von Licht) – enthalten 250–400 Moleküle verschiedener Pigmente.

Das Fotosystem besteht aus:

Reaktionszentrum Photosysteme (Chlorophyllmolekül A),

Antennenmoleküle

Alle Pigmente im Photosystem sind in der Lage, Energie im angeregten Zustand aufeinander zu übertragen. Die von dem einen oder anderen Pigmentmolekül absorbierte Photonenenergie wird auf das benachbarte Molekül übertragen, bis es das Reaktionszentrum erreicht. Wenn das Resonanzsystem des Reaktionszentrums in einen angeregten Zustand übergeht, überträgt es zwei angeregte Elektronen auf das Akzeptormolekül und oxidiert dadurch und erhält eine positive Ladung.

In Pflanzen:

Fotosystem 1(maximale Lichtabsorption bei einer Wellenlänge von 700 nm – P700)

Fotosystem 2(maximale Lichtabsorption bei einer Wellenlänge von 680 nm – P680

Unterschiede in den Absorptionsoptima sind auf geringfügige Unterschiede in der Struktur der Pigmente zurückzuführen.

Die beiden Systeme arbeiten im Tandem, wie ein sogenannter zweiteiliger Förderer nichtzyklische Photophosphorylierung .

Zusammenfassende Gleichung für nichtzyklische Photophosphorylierung:

F – Symbol für einen Phosphorsäurerest

Der Zyklus beginnt mit Photosystem 2.

1) Antennenmoleküle fangen ein Photon ein und übertragen die Anregung auf das aktive P680-Zentrumsmolekül;

2) Das angeregte P680-Molekül spendet zwei Elektronen an den Cofaktor Q, während es oxidiert wird und eine positive Ladung erhält;

Cofaktor(Cofaktor). Ein Coenzym oder eine andere Substanz, die ein Enzym benötigt, um seine Funktion zu erfüllen

Coenzyme (Coenzyme)[von lat. co (cum) - zusammen mit Enzymen], organische Verbindungen nichtproteinischer Natur, die an der enzymatischen Reaktion als Akzeptoren einzelner Atome oder Atomgruppen teilnehmen, die durch das Enzym vom Substratmolekül abgespalten werden, d.h. für die katalytische Wirkung von Enzymen. Diese Stoffe haben im Gegensatz zur Proteinkomponente des Enzyms (Apoenzym) ein relativ geringes Molekulargewicht und sind in der Regel thermostabil. Manchmal sind unter Coenzymen alle Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht zu verstehen, deren Beteiligung für die Manifestation der katalytischen Wirkung des Enzyms erforderlich ist, einschließlich beispielsweise Ionen. K + , Mg 2+ und Mn 2+ . Angebote liegen vor. im aktiven Zentrum des Enzyms und bilden zusammen mit dem Substrat und den funktionellen Gruppen des aktiven Zentrums einen aktivierten Komplex.

Für die Manifestation der katalytischen Aktivität benötigen die meisten Enzyme die Anwesenheit eines Coenzyms. Eine Ausnahme bilden hydrolytische Enzyme (z. B. Proteasen, Lipasen, Ribonuklease), die ihre Funktion in Abwesenheit eines Coenzyms erfüllen.

Das Molekül wird durch P680 reduziert (unter Einwirkung von Enzymen). Das Wasser zerfällt dann in Protonen und molekularer Sauerstoff, diese. Wasser ist ein Elektronendonor, der für den Nachschub an Elektronen in P 680 sorgt.

PHOTOLYSE WASSER- Spaltung des Wassermoleküls, insbesondere im Prozess der Photosynthese. Durch die Photolyse von Wasser wird Sauerstoff freigesetzt, der von grünen Pflanzen im Licht freigesetzt wird.

Der wichtigste organische Prozess, ohne den die Existenz aller Lebewesen auf unserem Planeten gefährdet wäre, ist die Photosynthese. Was ist Photosynthese? jedem aus der Schule bekannt. Grob gesagt handelt es sich dabei um den Prozess der Bildung organischer Stoffe aus Kohlendioxid und Wasser, der im Licht abläuft und mit der Freisetzung von Sauerstoff einhergeht. Eine komplexere Definition lautet wie folgt: Photosynthese ist der Prozess der Umwandlung von Lichtenergie in die Energie chemischer Bindungen von Stoffen organischen Ursprungs unter Beteiligung photosynthetischer Pigmente. In der modernen Praxis wird unter Photosynthese üblicherweise eine Reihe von Prozessen der Absorption, Synthese und Nutzung von Licht in einer Reihe endergonischer Reaktionen verstanden, darunter die Umwandlung von Kohlendioxid in organische Substanzen. Und nun wollen wir genauer herausfinden, wie die Photosynthese abläuft und in welche Phasen dieser Prozess unterteilt ist!

allgemeine Charakteristiken

Chloroplasten, die jede Pflanze besitzt, sind für die Photosynthese verantwortlich. Was sind Chloroplasten? Dabei handelt es sich um ovale Plastiden, die ein Pigment wie Chlorophyll enthalten. Es ist Chlorophyll, das die grüne Farbe von Pflanzen bestimmt. In Algen ist dieses Pigment in der Zusammensetzung von Chromatophoren enthalten – pigmenthaltigen lichtreflektierenden Zellen verschiedener Formen. Braun- und Rotalgen, die in großen Tiefen leben, wo das Sonnenlicht nicht gut hinkommt, haben unterschiedliche Pigmente.

Substanzen der Photosynthese sind Teil von Autotrophen – Organismen, die in der Lage sind, organische Substanzen aus anorganischen Substanzen zu synthetisieren. Sie stellen die unterste Stufe der Ernährungspyramide dar und sind daher in der Ernährung aller lebenden Organismen auf dem Planeten Erde enthalten.

Vorteile der Photosynthese

Warum ist Photosynthese notwendig? Der bei der Photosynthese von Pflanzen freigesetzte Sauerstoff gelangt in die Atmosphäre. Es steigt in seine oberen Schichten auf und bildet Ozon, das die Erdoberfläche vor starker Sonneneinstrahlung schützt. Dank des Ozonschutzes können lebende Organismen bequem an Land bleiben. Darüber hinaus wird, wie Sie wissen, Sauerstoff für die Atmung lebender Organismen benötigt.

Prozessfortschritt

Alles beginnt damit, dass Licht in die Chloroplasten eindringt. Unter seinem Einfluss entziehen Organellen dem Boden Wasser und zerlegen es auch in Wasserstoff und Sauerstoff. Somit finden zwei Prozesse statt. Die Photosynthese der Pflanzen beginnt in dem Moment, in dem die Blätter bereits Wasser und Kohlendioxid aufgenommen haben. Lichtenergie sammelt sich in Thylakoiden – speziellen Kompartimenten von Chloroplasten – und teilt das Wassermolekül in zwei Komponenten. Ein Teil des Sauerstoffs gelangt in die Atmung der Pflanze, der Rest gelangt in die Atmosphäre.

Dann gelangt Kohlendioxid in die Pyrenoide – von Stärke umgebene Proteinkörnchen. Hier kommt Wasserstoff ins Spiel. Diese Stoffe vermischen sich miteinander und bilden Zucker. Auch diese Reaktion läuft unter Freisetzung von Sauerstoff ab. Wenn Zucker (die allgemeine Bezeichnung für einfache Kohlenhydrate) mit Stickstoff, Schwefel und Phosphor vermischt wird, die aus dem Boden in die Pflanze gelangen, entstehen Stärke (ein komplexes Kohlenhydrat), Proteine, Fette, Vitamine und andere für das Pflanzenleben notwendige Substanzen. In den allermeisten Fällen findet die Photosynthese unter natürlichen Lichtbedingungen statt. Aber auch künstliche Beleuchtung kann daran beteiligt sein.

Bis in die 60er Jahre des 20. Jahrhunderts war der Wissenschaft ein Mechanismus zur Reduzierung von Kohlendioxid bekannt – entlang des C 3 -Pentosephosphat-Weges. Kürzlich haben australische Wissenschaftler gezeigt, dass dieser Prozess bei einigen Pflanzenarten über den C 4 -Dicarbonsäurezyklus ablaufen kann.

Pflanzen, die Kohlendioxid über den C3-Weg reduzieren, gedeihen am besten bei gemäßigten Temperaturen und wenig Licht, in Wäldern oder an dunklen Orten. Zu diesen Pflanzen zählen der Löwenanteil der Kulturpflanzen und fast alle Gemüsesorten, die die Grundlage unserer Ernährung bilden.

In der zweiten Pflanzenklasse verläuft die Photosynthese unter Bedingungen hoher Temperatur und starker Beleuchtung am aktivsten. Zu dieser Gruppe gehören Pflanzen, die in tropischen und warmen Klimazonen wachsen, wie Mais, Zuckerrohr, Sorghum usw.

Der Pflanzenstoffwechsel wurde übrigens erst vor kurzem entdeckt. Wissenschaftler konnten herausfinden, dass einige Pflanzen über spezielle Gewebe verfügen, um Wasserreserven zu schonen. In ihnen reichert sich Kohlendioxid in Form organischer Säuren an und geht erst nach 24 Stunden in Kohlenhydrate über. Dieser Mechanismus gibt Pflanzen die Möglichkeit, Wasser zu sparen.

Wie läuft der Prozess ab?

Wir wissen bereits im Allgemeinen, wie der Prozess der Photosynthese abläuft und welche Art von Photosynthese stattfindet. Lassen Sie uns nun genauer darauf eingehen.

Alles beginnt damit, dass die Pflanze Licht absorbiert. Dabei hilft ihr Chlorophyll, das sich in Form von Chloroplasten in den Blättern, Stängeln und Früchten der Pflanze befindet. Die Hauptmenge dieser Substanz ist in den Blättern konzentriert. Die Sache ist, dass das Blatt aufgrund seiner flachen Struktur viel Licht anzieht. Und je mehr Licht, desto mehr Energie für die Photosynthese. Somit fungieren die Blätter der Pflanze als eine Art Locator, der das Licht einfängt.

Wenn Licht absorbiert wird, befindet sich Chlorophyll in einem angeregten Zustand. Es überträgt Energie auf andere Pflanzenorgane, die an der nächsten Stufe der Photosynthese beteiligt sind. Die zweite Stufe des Prozesses läuft ohne Beteiligung von Licht ab und besteht in einer chemischen Reaktion zwischen Wasser aus dem Boden und Kohlendioxid aus der Luft. In diesem Stadium werden Kohlenhydrate synthetisiert, die für das Leben eines jeden Organismus unerlässlich sind. In diesem Fall ernähren sie sich nicht nur von der Pflanze selbst, sondern werden auch auf die Tiere übertragen, die sie fressen. Menschen nehmen diese Stoffe auch durch den Verzehr pflanzlicher oder tierischer Produkte auf.

Prozessphasen

Da es sich um einen recht komplexen Prozess handelt, ist die Photosynthese in zwei Phasen unterteilt: hell und dunkel. Wie der Name schon sagt, erfordert die erste Phase das Vorhandensein von Sonnenstrahlung, während dies in der zweiten nicht der Fall ist. Während der Lichtphase absorbiert Chlorophyll eine Lichtmenge und bildet ATP- und NADH-Moleküle, ohne die eine Photosynthese nicht möglich ist. Was sind ATP und NADH?

ATP (Adenositriphosphat) ist ein Nukleinsäure-Coenzym, das hochenergetische Bindungen enthält und als Energiequelle bei jeder organischen Umwandlung dient. Die Konjunktion wird oft als Energiespirale bezeichnet.

NADH (Nikotinamidadenindinukleotid) ist eine Wasserstoffquelle, die zur Synthese von Kohlenhydraten unter Beteiligung von Kohlendioxid in der zweiten Phase eines Prozesses wie der Photosynthese verwendet wird.

Lichtphase

Chloroplasten enthalten viele Chlorophyllmoleküle, von denen jedes Licht absorbiert. Auch andere Pigmente nehmen es auf, sind jedoch nicht zur Photosynthese fähig. Der Prozess findet nur in einem Teil der Chlorophyllmoleküle statt. Die verbleibenden Moleküle bilden Antennen- und Lichtsammelkomplexe (LSCs). Sie sammeln Lichtquanten an und übertragen sie auf Reaktionszentren, die auch Fallen genannt werden. Reaktionszentren befinden sich in Photosystemen, von denen es in einer Photosyntheseanlage zwei gibt. Das erste enthält ein Chlorophyllmolekül, das Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm absorbieren kann, das zweite 680 nm.

Zwei Arten von Chlorophyllmolekülen absorbieren also Licht und werden angeregt, was zum Übergang von Elektronen auf ein höheres Energieniveau beiträgt. Angeregte Elektronen, die über eine große Energiemenge verfügen, brechen ab und gelangen in die Trägerkette, die sich in den Thylakoidmembranen (inneren Strukturen von Chloroplasten) befindet.

Elektronenübergang

Ein Elektron vom ersten Photosystem gelangt vom Chlorophyll P680 zum Plastoquinon und ein Elektron vom zweiten System zum Ferredoxin. Gleichzeitig entsteht an der Stelle der Elektronenablösung im Chlorophyllmolekül ein freier Platz.

Um den Mangel auszugleichen, nimmt das Chlorophyllmolekül P680 Elektronen aus dem Wasser auf und bildet so Wasserstoffionen. Und das zweite Chlorophyllmolekül gleicht den Mangel durch das Trägersystem des ersten Photosystems aus.

So läuft die Lichtphase der Photosynthese ab, deren Kern die Übertragung von Elektronen ist. Parallel zum Elektronentransport erfolgt die Bewegung von Wasserstoffionen durch die Membran. Dies führt zu ihrer Anreicherung im Thylakoid. Sie reichern sich in großen Mengen an und werden mit Hilfe eines Konjugationsfaktors nach außen abgegeben. Das Ergebnis des Elektronentransports ist die Bildung der NADH-Verbindung. Und die Übertragung eines Wasserstoffions führt zur Bildung der Energiewährung ATP.

Am Ende der Lichtphase gelangt Sauerstoff in die Atmosphäre und im Blütenblatt werden ATP und NADH gebildet. Dann beginnt die dunkle Phase der Photosynthese.

dunkle Phase

Diese Phase der Photosynthese erfordert Kohlendioxid. Die Pflanze nimmt es ständig aus der Luft auf. Zu diesem Zweck befinden sich auf der Blattoberfläche Stomata – spezielle Strukturen, die beim Öffnen Kohlendioxid aufnehmen. Wenn es in das Blattinnere gelangt, löst es sich in Wasser auf und nimmt an den Prozessen der Lichtphase teil.

Während der Lichtphase bindet sich Kohlendioxid in den meisten Pflanzen an eine organische Verbindung, die 5 Kohlenstoffatome enthält. Dadurch entsteht ein Molekülpaar einer Verbindung mit drei Kohlenstoffatomen namens 3-Phosphoglycerinsäure. Da diese Verbindung das Hauptergebnis des Prozesses ist, werden Pflanzen mit dieser Art der Photosynthese als C 3 -Pflanzen bezeichnet.

Weitere Prozesse, die in Chloroplasten ablaufen, sind für den ungeübten Laien sehr schwierig. Das Endergebnis ist eine Verbindung mit sechs Kohlenstoffatomen, die einfache oder komplexe Kohlenhydrate synthetisiert. In Form von Kohlenhydraten speichert die Pflanze Energie. Ein kleiner Teil der Stoffe verbleibt im Blatt und erfüllt dessen Bedarf. Die restlichen Kohlenhydrate zirkulieren in der Pflanze und gelangen dorthin, wo sie am meisten benötigt werden.

Photosynthese im Winter

Viele haben sich mindestens einmal in ihrem Leben gefragt, woher der Sauerstoff in der kalten Jahreszeit kommt. Erstens wird Sauerstoff nicht nur von Laubpflanzen, sondern auch von Nadel- und Meerespflanzen produziert. Und wenn Laubpflanzen im Winter gefrieren, atmen Nadelbäume weiter, wenn auch weniger intensiv. Zweitens hängt der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre nicht davon ab, ob die Bäume ihre Blätter abgeworfen haben. Sauerstoff macht zu jeder Jahreszeit überall auf unserem Planeten 21 % der Atmosphäre aus. Dieser Wert ändert sich nicht, da sich die Luftmassen sehr schnell bewegen und der Winter nicht in allen Ländern gleichzeitig kommt. Und drittens ist im Winter in den unteren Schichten der Luft, die wir einatmen, der Sauerstoffgehalt sogar noch höher als im Sommer. Der Grund für dieses Phänomen ist die niedrige Temperatur, wodurch Sauerstoff dichter wird.

Abschluss

Heute haben wir uns daran erinnert, was Photosynthese ist, was Chlorophyll ist und wie Pflanzen durch die Aufnahme von Kohlendioxid Sauerstoff freisetzen. Natürlich ist die Photosynthese der wichtigste Prozess in unserem Leben. Es erinnert uns an die Notwendigkeit, die Natur zu respektieren.

27.02.2014 | Ein Kommentar | Lolita Okolnova

Photosynthese- der Prozess der Bildung organischer Substanzen aus Kohlendioxid und Wasser im Licht unter Beteiligung photosynthetischer Pigmente.

Chemosynthese- eine Methode der autotrophen Ernährung, bei der die Oxidationsreaktionen anorganischer Verbindungen als Energiequelle für die Synthese organischer Stoffe aus CO 2 dienen

Normalerweise sind alle Organismen in der Lage, organische Stoffe aus anorganischen Stoffen zu synthetisieren, d.h. Organismen, die dazu fähig sind Photosynthese und Chemosynthese, beziehen auf .

Einige werden traditionell als Autotrophe klassifiziert.

Wir haben im Zuge der Betrachtung des Aufbaus einer Pflanzenzelle kurz darüber gesprochen, schauen wir uns den gesamten Prozess genauer an ...

Die Essenz der Photosynthese

(Gesamtgleichung)

Die Hauptsubstanz, die am mehrstufigen Prozess der Photosynthese beteiligt ist – Chlorophyll. Es wandelt Sonnenenergie in chemische Energie um.

Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung des Chlorophyllmoleküls, das Molekül ist übrigens dem Hämoglobinmolekül sehr ähnlich ...

Chlorophyll ist eingebaut Chloroplast Grana:

Lichtphase der Photosynthese:

(durchgeführt an Thylakoidmembranen)

• Licht, das auf das Chlorophyllmolekül trifft, wird von diesem absorbiert und bringt es in einen angeregten Zustand – ein Elektron, das Teil des Moleküls ist, geht nach Absorption der Lichtenergie auf ein höheres Energieniveau und nimmt an Syntheseprozessen teil;
• Unter Einwirkung von Licht kommt es auch zur Spaltung (Photolyse) von Wasser:

Gleichzeitig wird Sauerstoff an die äußere Umgebung abgegeben und Protonen sammeln sich im Thylakoid im „Protonenreservoir“.

2H + + 2e - + NADP → NADP H 2

NADP ist eine spezifische Substanz, ein Coenzym, d.h. ein Katalysator, in diesem Fall ein Wasserstoffträger.

• synthetisiert (Energie)

Dunkle Phase der Photosynthese

(kommt im Stroma von Chloroplasten vor)

tatsächliche Glukosesynthese

Es findet ein Reaktionszyklus statt, bei dem C 6 H 12 O 6 entsteht. Diese Reaktionen nutzen die Energien von ATP und NADP·H 2 , die in der leichten Phase gebildet werden; Neben Glukose entstehen bei der Photosynthese weitere Monomere komplexer organischer Verbindungen – Aminosäuren, Glycerin und Fettsäuren, Nukleotide

Bitte beachten Sie: Diese Phase ist dunkel wird nicht genannt, weil es nachts stattfindet - die Glukosesynthese findet im Allgemeinen rund um die Uhr statt. aber die Dunkelphase benötigt keine Lichtenergie mehr.

„Photosynthese ist der Prozess, von dem letztendlich alle Erscheinungsformen des Lebens auf unserem Planeten abhängen.“

K. A. Timiryazev.

Durch die Photosynthese entstehen auf der Erde etwa 150 Milliarden Tonnen organisches Material und pro Jahr werden etwa 200 Milliarden Tonnen freier Sauerstoff freigesetzt. Darüber hinaus bringen Pflanzen Milliarden Tonnen Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalzium, Magnesium, Kalium und andere Elemente in den Kreislauf. Obwohl ein grünes Blatt nur 1–2 % des auf es einfallenden Lichts nutzt, werden organische Stoffe und Sauerstoff im Allgemeinen von der Pflanze erzeugt.

Chemosynthese

Die Chemosynthese erfolgt aufgrund der Energie, die bei chemischen Oxidationsreaktionen verschiedener anorganischer Verbindungen freigesetzt wird: Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Eisenoxid (II) usw.

Nach den Stoffen, die am Stoffwechsel von Bakterien beteiligt sind, gibt es:

• Schwefelbakterien – Mikroorganismen von Gewässern, die H 2 S enthalten – Quellen mit einem sehr charakteristischen Geruch,
• Eisenbakterien,
• nitrifizierende Bakterien – oxidieren Ammoniak und salpetrige Säure,
• stickstofffixierende Bakterien – bereichern den Boden, steigern die Erträge enorm,
• wasserstoffoxidierende Bakterien

Aber das Wesentliche bleibt dasselbe – das ist auch so

Wie lässt sich ein so komplexer Prozess wie die Photosynthese kurz und anschaulich erklären? Pflanzen sind die einzigen Lebewesen, die ihre Nahrung selbst produzieren können. Wie machen Sie das? Für das Wachstum erhalten sie alle notwendigen Stoffe aus der Umwelt: Kohlendioxid – aus der Luft, Wasser und – aus dem Boden. Außerdem benötigen sie Energie aus Sonnenlicht. Diese Energie löst bestimmte chemische Reaktionen aus, bei denen Kohlendioxid und Wasser in Glukose (Nahrung) umgewandelt werden und Photosynthese stattfindet. Kurz und anschaulich lässt sich das Wesen des Prozesses auch schulpflichtigen Kindern erklären.

„Zusammen mit dem Licht“

Das Wort „Photosynthese“ kommt von zwei griechischen Wörtern – „Foto“ und „Synthese“, eine Kombination, die übersetzt „zusammen mit Licht“ bedeutet. Die Sonnenenergie wird in chemische Energie umgewandelt. Chemische Gleichung der Photosynthese:

6CO 2 + 12H 2 O + Licht = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Das bedeutet, dass 6 Kohlendioxidmoleküle und zwölf Wassermoleküle (zusammen mit Sonnenlicht) zur Herstellung von Glukose verwendet werden, was zu sechs Sauerstoffmolekülen und sechs Wassermolekülen führt. Wenn wir dies in Form einer verbalen Gleichung darstellen, erhalten wir Folgendes:

Wasser + Sonne => Glukose + Sauerstoff + Wasser.

Die Sonne ist eine sehr starke Energiequelle. Menschen versuchen immer, damit Strom zu erzeugen, Häuser zu isolieren, Wasser zu erhitzen usw. Pflanzen haben vor Millionen von Jahren „herausgefunden“, wie sie Sonnenenergie nutzen können, weil sie für ihr Überleben notwendig war. Die Photosynthese lässt sich kurz und anschaulich wie folgt erklären: Pflanzen nutzen die Lichtenergie der Sonne und wandeln sie in chemische Energie um. Dabei entsteht Zucker (Glukose), dessen Überschuss als Stärke in den Blättern, Wurzeln und Stängeln gespeichert wird und Samen der Pflanze. Die Energie der Sonne wird auf die Pflanzen sowie auf die Tiere übertragen, die diese Pflanzen fressen. Wenn eine Pflanze Nährstoffe für ihr Wachstum und andere Lebensprozesse benötigt, sind diese Reserven sehr nützlich.

Wie absorbieren Pflanzen Sonnenenergie?

Wenn man kurz und deutlich über die Photosynthese spricht, lohnt es sich, die Frage anzusprechen, wie Pflanzen es schaffen, Sonnenenergie zu absorbieren. Dies liegt an der besonderen Struktur der Blätter, zu der auch grüne Zellen – Chloroplasten – gehören, die eine spezielle Substanz namens Chlorophyll enthalten. Dies verleiht den Blättern ihre grüne Farbe und ist für die Aufnahme der Energie des Sonnenlichts verantwortlich.

Warum sind die meisten Blätter breit und flach?

Die Photosynthese findet in den Blättern von Pflanzen statt. Die überraschende Tatsache ist, dass Pflanzen sehr gut daran angepasst sind, Sonnenlicht einzufangen und Kohlendioxid zu absorbieren. Durch die große Oberfläche wird viel mehr Licht eingefangen. Aus diesem Grund sind auch Sonnenkollektoren, die manchmal auf Hausdächern installiert werden, breit und flach. Je größer die Oberfläche, desto besser ist die Absorption.

Was ist für Pflanzen sonst noch wichtig?

Ebenso wie der Mensch benötigen auch Pflanzen Nähr- und Nährstoffe, um gesund zu bleiben, zu wachsen und gute Leistungen zu erbringen. Über ihre Wurzeln nehmen sie im Wasser gelöste Mineralien aus dem Boden auf. Fehlen dem Boden mineralische Nährstoffe, entwickelt sich die Pflanze nicht normal. Landwirte testen häufig den Boden, um sicherzustellen, dass er genügend Nährstoffe für das Pflanzenwachstum enthält. Andernfalls greifen Sie auf den Einsatz von Düngemitteln zurück, die essentielle Mineralien für die Ernährung und das Wachstum der Pflanzen enthalten.

Warum ist die Photosynthese so wichtig?

Um Kindern die Photosynthese kurz und anschaulich zu erklären, ist es erwähnenswert, dass es sich bei diesem Prozess um eine der wichtigsten chemischen Reaktionen der Welt handelt. Was sind die Gründe für eine so laute Aussage? Erstens ernährt die Photosynthese Pflanzen, die wiederum alle anderen Lebewesen auf dem Planeten, einschließlich Tiere und Menschen, ernähren. Zweitens wird durch die Photosynthese der für die Atmung notwendige Sauerstoff in die Atmosphäre freigesetzt. Alle Lebewesen atmen Sauerstoff ein und Kohlendioxid aus. Glücklicherweise bewirken Pflanzen das Gegenteil, weshalb sie für die Atmung von Mensch und Tier sehr wichtig sind.

Erstaunlicher Prozess

Es stellt sich heraus, dass Pflanzen auch atmen können, aber im Gegensatz zu Menschen und Tieren nehmen sie Kohlendioxid aus der Luft auf, nicht Sauerstoff. Pflanzen trinken auch. Deshalb muss man sie gießen, sonst sterben sie. Mit Hilfe des Wurzelsystems werden Wasser und Nährstoffe in alle Teile des Pflanzenkörpers transportiert und Kohlendioxid wird durch kleine Löcher in den Blättern aufgenommen. Der Auslöser für den Beginn einer chemischen Reaktion ist Sonnenlicht. Alle dabei entstehenden Stoffwechselprodukte werden von Pflanzen zur Ernährung genutzt, Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben. So können Sie kurz und anschaulich erklären, wie der Prozess der Photosynthese abläuft.

Photosynthese: helle und dunkle Phasen der Photosynthese

Der betrachtete Prozess besteht aus zwei Hauptteilen. Es gibt zwei Phasen der Photosynthese (Beschreibung und Tabelle unten). Die erste wird als Lichtphase bezeichnet. Es tritt nur in Gegenwart von Licht in Thylakoidmembranen unter Beteiligung von Chlorophyll, Elektronenträgerproteinen und dem Enzym ATP-Synthetase auf. Was verbirgt sich sonst noch hinter der Photosynthese? Leuchten und ersetzen sich gegenseitig, wenn Tag und Nacht kommen (Calvin-Zyklen). Während der Dunkelphase erfolgt die Produktion derselben Glukose, der Nahrung für Pflanzen. Dieser Vorgang wird auch lichtunabhängige Reaktion genannt.

Abschluss

Aus all dem lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:

• Photosynthese ist der Prozess, der es ermöglicht, Energie aus der Sonne zu gewinnen.
• Die Lichtenergie der Sonne wird durch Chlorophyll in chemische Energie umgewandelt.
• Chlorophyll verleiht Pflanzen ihre grüne Farbe.
• Die Photosynthese findet in den Chloroplasten der Pflanzenblätter statt.
• Kohlendioxid und Wasser sind für die Photosynthese unerlässlich.
• Kohlendioxid gelangt durch winzige Löcher und Stomata in die Pflanze und Sauerstoff tritt durch sie aus.
• Über die Wurzeln wird Wasser in die Pflanze aufgenommen.
• Ohne Photosynthese gäbe es keine Nahrung auf der Welt.

Pflanzen beziehen Wasser und Mineralien aus ihren Wurzeln. Blätter sorgen für biologische Pflanzenernährung. Im Gegensatz zu Wurzeln befinden sie sich nicht im Boden, sondern in der Luft und versorgen daher nicht den Boden, sondern die Luft.

Aus der Geschichte der Erforschung der Lufternährung von Pflanzen

Das Wissen über Pflanzenernährung hat sich nach und nach angesammelt.

Vor etwa 350 Jahren führte der niederländische Wissenschaftler Jan Helmont erstmals ein Experiment zur Erforschung der Pflanzenernährung durch. In einem Tontopf mit Erde züchtete er eine Weide und fügte dort nur Wasser hinzu. Der Wissenschaftler wog die abgefallenen Blätter sorgfältig ab. Fünf Jahre später nahm die Masse der Weide zusammen mit abgefallenen Blättern um 74,5 kg zu und die Masse des Bodens verringerte sich nur um 57 g. Auf dieser Grundlage kam Helmont zu dem Schluss, dass alle Stoffe in der Pflanze nicht aus Erde gebildet werden , aber aus Wasser. Die Meinung, dass die Pflanze nur durch Wasser an Größe zunimmt, hielt sich bis zum Ende des 18. Jahrhunderts.

Im Jahr 1771 untersuchte der englische Chemiker Joseph Priestley Kohlendioxid oder „verdorbene Luft“, wie er es nannte, und machte eine bemerkenswerte Entdeckung. Wenn Sie eine Kerze anzünden und sie mit einem Glasdeckel abdecken, erlischt sie nach ein wenig Brennen.

Eine Maus beginnt unter einer solchen Kappe zu ersticken. Wenn jedoch zusammen mit der Maus ein Minzzweig unter die Kappe gelegt wird, erstickt die Maus nicht und lebt weiter. Das bedeutet, dass Pflanzen die durch den Atem der Tiere verdorbene Luft „korrigieren“, also Kohlendioxid in Sauerstoff umwandeln.

Im Jahr 1862 bewies der deutsche Botaniker Julius Sachs durch Experimente, dass grüne Pflanzen nicht nur Sauerstoff abgeben, sondern auch organische Substanzen bilden, die allen anderen Organismen als Nahrung dienen.

Photosynthese

Der Hauptunterschied zwischen grünen Pflanzen und anderen lebenden Organismen ist das Vorhandensein von Chloroplasten, die Chlorophyll enthalten, in ihren Zellen. Chlorophyll hat die Fähigkeit, die Sonnenstrahlen einzufangen, deren Energie zur Bildung organischer Substanzen notwendig ist. Der Prozess der Bildung organischer Stoffe aus Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe der Sonnenenergie wird Photosynthese (griechisch: Pholoslicht) genannt. Bei der Photosynthese entstehen nicht nur organische Stoffe – Zucker, sondern auch Sauerstoff wird freigesetzt.

Schematisch lässt sich der Prozess der Photosynthese wie folgt darstellen:

Wasser wird von den Wurzeln aufgenommen und gelangt durch das Leitungssystem der Wurzeln und des Stängels zu den Blättern. Kohlendioxid ist ein Bestandteil der Luft. Es gelangt durch offene Spaltöffnungen in die Blätter. Die Struktur des Blattes trägt zur Aufnahme von Kohlendioxid bei: die flache Oberfläche der Blattspreiten, die die Kontaktfläche mit der Luft vergrößert, und das Vorhandensein einer großen Anzahl von Spaltöffnungen in der Haut.

Bei der Photosynthese entstehende Zucker werden in Stärke umgewandelt. Stärke ist eine organische Substanz, die sich nicht in Wasser löst. Wer ist mit einer Jodlösung leicht zu erkennen?

Hinweise auf Stärkebildung in Blättern, die Licht ausgesetzt sind

Lassen Sie uns beweisen, dass in den grünen Blättern von Pflanzen Stärke aus Kohlendioxid und Wasser gebildet wird. Betrachten Sie dazu das Experiment, das einst von Julius Sachs inszeniert wurde.

Eine Zimmerpflanze (Geranie oder Primel) wird zwei Tage im Dunkeln gehalten, damit die gesamte Stärke für lebenswichtige Prozesse aufgebraucht wird. Anschließend werden mehrere Blätter auf beiden Seiten mit schwarzem Papier abgedeckt, sodass nur ein Teil davon bedeckt ist. Tagsüber wird die Pflanze Licht ausgesetzt, nachts wird sie zusätzlich mit einer Tischlampe beleuchtet.

Nach einem Tag werden die untersuchten Blätter abgeschnitten. Um herauszufinden, in welchem ​​Teil des Blattes sich Stärke gebildet hat, werden die Blätter in einem Topf gekocht (damit die Stärkekörner aufquellen) und anschließend in heißem Alkohol aufbewahrt (das Chlorophyll löst sich auf und das Blatt verfärbt sich). Anschließend werden die Blätter in Wasser gewaschen und mit einer schwachen Jodlösung behandelt. Tc Teile der Blätter, die im Licht waren, nehmen durch die Einwirkung von Jod eine blaue Farbe an. Dies bedeutet, dass die Stärke in den Zellen des beleuchteten Teils des Blattes gebildet wurde. Daher findet die Photosynthese nur in Gegenwart von Licht statt.

Beweise für den Bedarf an Kohlendioxid für die Photosynthese

Um nachzuweisen, dass Kohlendioxid für die Stärkebildung in den Blättern notwendig ist, wird die Zimmerpflanze zuvor ebenfalls im Dunkeln gehalten. Dann wird eines der Blätter mit etwas Limettenwasser in einen Kolben gegeben. Der Kolben wird mit einem Wattestäbchen verschlossen. Die Pflanze wird freigelegt. Kohlendioxid wird vom Kalkwasser absorbiert und gelangt daher nicht in den Kolben. Das Blatt wird abgeschnitten und wie im vorherigen Experiment auf das Vorhandensein von Stärke untersucht. Es wird in heißem Wasser und Alkohol gereift und mit Jodlösung behandelt. In diesem Fall wird das Ergebnis des Experiments jedoch anders ausfallen: Das Blatt wird nicht blau, weil. es enthält keine Stärke. Daher wird für die Stärkebildung neben Licht und Wasser auch Kohlendioxid benötigt.

Damit haben wir die Frage beantwortet, welche Nahrung die Pflanze aus der Luft erhält. Erfahrungsgemäß handelt es sich dabei um Kohlendioxid. Es ist für die Bildung organischer Stoffe notwendig.

Organismen, die selbstständig organische Substanzen zum Aufbau ihres Körpers herstellen, werden Autotrophen genannt (griechisch autos – selbst, trofe – Nahrung).

Hinweise auf die Bildung von Sauerstoff bei der Photosynthese

Um zu beweisen, dass Pflanzen während der Photosynthese Sauerstoff an die äußere Umgebung abgeben, betrachten Sie das Experiment mit der Wasserpflanze Elodea. Elodea-Triebe werden in ein Gefäß mit Wasser abgesenkt und von oben mit einem Trichter abgedeckt. Stellen Sie ein mit Wasser gefülltes Reagenzglas auf das Ende des Trichters. Die Pflanze wird zwei bis drei Tage lang dem Licht ausgesetzt. Elodea stößt bei Lichteinwirkung Gasblasen aus. Sie sammeln sich oben im Rohr an und verdrängen das Wasser. Um herauszufinden, um welche Art von Gas es sich handelt, wird das Reagenzglas vorsichtig entfernt und ein glimmender Splitter hineingesteckt. Die Fackel leuchtet hell auf. Das bedeutet, dass sich im Kolben Sauerstoff angesammelt hat, der die Verbrennung unterstützt.

Weltraumrolle von Pflanzen

Pflanzen, die Chlorophyll enthalten, sind in der Lage, Sonnenenergie zu absorbieren. Deshalb hat K.A. Timiryazev nannte ihre Rolle auf der Erde kosmisch. Ein Teil der in organischer Substanz gespeicherten Sonnenenergie kann lange gespeichert werden. Kohle, Torf und Öl bestehen aus Stoffen, die in alten geologischen Zeiten von grünen Pflanzen gebildet wurden und die Energie der Sonne absorbierten. Durch die Verbrennung natürlicher brennbarer Materialien setzt der Mensch die vor Millionen von Jahren von grünen Pflanzen gespeicherte Energie frei.

Photosynthese (Tests)

1. Organismen, die organische Stoffe nur aus organischen bilden:

1. Heterotrophe

2. Autotrophe

3. Chemotrophe

4. Mixotrophe

2. In der Lichtphase der Photosynthese geschieht Folgendes:

1. Bildung von ATP

2. Bildung von Glukose

3. Kohlendioxidfreisetzung

4. Bildung von Kohlenhydraten

3. Bei der Photosynthese entsteht Sauerstoff, der dabei freigesetzt wird:

1.Proteinbiosynthese

2.Photolyse

3. Anregung des Chlorophyllmoleküls

4. Verbindung von Kohlendioxid und Wasser

4. Durch die Photosynthese wird Lichtenergie umgewandelt in:

1. Wärmeenergie

2. Chemische Energie anorganischer Verbindungen

3. elektrische Energie thermische Energie

4.chemische Energie organischer Verbindungen

5. Die Atmung bei Anaerobiern in lebenden Organismen erfolgt im Prozess:

1.Sauerstoffoxidation

2.Photosynthese

3. Gärung

4.Chemosynthese

6. Die Endprodukte der Kohlenhydratoxidation in der Zelle sind:

1.ADP und Wasser

2. Ammoniak und Kohlendioxid

3.Wasser und Kohlendioxid

4. Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser

7. In der Vorbereitungsphase des Kohlenhydratabbaus kommt es zur Hydrolyse:

1. Cellulose zu Glucose

2. Proteine ​​zu Aminosäuren

3.DNA zu Nukleotiden

4.Fette zu Glycerin und Carbonsäuren

8. Enzyme sorgen für Sauerstoffoxidation:

1. Verdauungstrakt und Lysosomen

2. Zytoplasma

3.Mitochondrien

4. Plastid

9. Bei der Glykolyse werden 3 Mol Glucose in Form von ATP gespeichert:

10. Zwei Mol Glucose wurden in einer tierischen Zelle vollständig oxidiert, während Kohlendioxid freigesetzt wurde:

11. Im Prozess der Chemosynthese wandeln Organismen die Energie der Oxidation um:

1. Schwefelverbindungen

2.organische Verbindungen

3.Stärke

12. Ein Gen entspricht Informationen über das Molekül:

1.Aminosäuren

2.Stärke

4.Nukleotid

13. Der genetische Code besteht aus drei Nukleotiden, was bedeutet:

1. spezifisch

2. überflüssig

3.universell

4.Triplet

14. Im genetischen Code entspricht eine Aminosäure 2-6 Tripletts, dies äußert sich wie folgt:

1. Kontinuität

2. Redundanz

3. Vielseitigkeit

4. Spezifität

15. Wenn die Nukleotidzusammensetzung der DNA ATT-CHC-TAT ist, dann ist die Nukleotidzusammensetzung der i-RNA:
1.TAA-CHTs-UTA

2.UAA-GCG-AUA

3.UAA-CHC-AUA

4.UAA-CHC-ATA

16. Die Proteinsynthese findet nicht an den eigenen Ribosomen statt in:

1.Tabakmosaikvirus

2. Drosophila

3. Ameise

4.Vibrio cholerae

17. Antibiotikum:

1. ist ein schützendes Blutprotein

2. synthetisiert ein neues Protein im Körper

3.ist ein abgeschwächter Erreger

4. hemmt die Proteinsynthese des Erregers

18. Der Abschnitt des DNA-Moleküls, in dem die Replikation stattfindet, hat 30.000 Nukleotide (beide Stränge). Für die Replikation benötigen Sie:

19. Wie viele verschiedene Aminosäuren kann eine t-RNA transportieren:

1.Immer einer

2. immer zwei

3. immer drei

4. Manche tragen vielleicht einen, manche mehrere.

20. Die DNA-Region, von der aus die Transkription erfolgt, enthält 153 Nukleotide; in dieser Region wird ein Polypeptid kodiert von:

1.153 Aminosäuren

2,51 Aminosäuren

3,49 Aminosäuren

4.459 Aminosäuren

21. Bei der Photosynthese entsteht dadurch Sauerstoff

1. Photosynthesewasser

2. Zersetzung von Kohlenstoffgas

3. Reduktion von Kohlendioxid zu Glucose

4. ATP-Synthese

Während des Prozesses der Photosynthese

1. Synthese von Kohlenhydraten und Freisetzung von Sauerstoff

2. Verdunstung von Wasser und Aufnahme von Sauerstoff

3. Gasaustausch und Lipidsynthese

4. Kohlendioxidfreisetzung und Proteinsynthese

23. In der Lichtphase der Photosynthese wird die Energie des Sonnenlichts zur Synthese von Molekülen genutzt

1. Lipide

2. Proteine

3. Nukleinsäure

24. Unter dem Einfluss der Energie des Sonnenlichts steigt das Elektron im Molekül auf ein höheres Energieniveau

1. Eichhörnchen

2. Glukose

3. Chlorophyll

4. Proteinbiosynthese

25. Eine Pflanzenzelle erhält dabei wie eine Tierzelle Energie. .

1. Oxidation organischer Substanzen

2. Proteinbiosynthese

3. Lipidsynthese

4. Nukleinsäuresynthese

Die Photosynthese findet in den Chloroplasten pflanzlicher Zellen statt. Chloroplasten enthalten den Farbstoff Chlorophyll, der an der Photosynthese beteiligt ist und Pflanzen ihre grüne Farbe verleiht. Daraus folgt, dass die Photosynthese nur in den grünen Pflanzenteilen stattfindet.

Photosynthese ist der Prozess der Bildung organischer Materie aus anorganischer Materie. Insbesondere Glukose ist eine organische Substanz, während Wasser und Kohlendioxid anorganisch sind.

Sonnenlicht ist auch für die Photosynthese unerlässlich. Die Energie des Lichts wird in den chemischen Bindungen organischer Materie gespeichert. Dies ist der Hauptzweck der Photosynthese: Energie zu binden, die später zur Aufrechterhaltung des Lebens einer Pflanze oder von Tieren verwendet wird, die diese Pflanze fressen. Organische Materie ist nur eine Form, eine Möglichkeit, Sonnenenergie zu speichern.

Wenn die Photosynthese in Zellen abläuft, finden in Chloroplasten und auf ihren Membranen verschiedene Reaktionen statt.

Nicht alle brauchen Licht. Daher gibt es zwei Phasen der Photosynthese: hell und dunkel. Die Dunkelphase erfordert kein Licht und kann nachts auftreten.

Kohlendioxid gelangt aus der Luft über die Oberfläche der Pflanze in die Zellen. Wasser fließt von den Wurzeln den Stamm hinunter.

Durch den Prozess der Photosynthese entsteht nicht nur organisches Material, sondern auch Sauerstoff. Über die Oberfläche der Pflanze wird Sauerstoff an die Luft abgegeben.

Die bei der Photosynthese entstehende Glukose wird auf andere Zellen übertragen, in Stärke umgewandelt (gespeichert) und für Lebensprozesse genutzt.

Das Hauptorgan, in dem die Photosynthese bei den meisten Pflanzen stattfindet, ist das Blatt. In den Blättern befinden sich viele photosynthetische Zellen, aus denen das photosynthetische Gewebe besteht.

Da Sonnenlicht für die Photosynthese wichtig ist, haben Blätter meist eine große Oberfläche. Mit anderen Worten: Sie sind flach und dünn. Damit das Licht alle Blätter erreicht, sind sie bei Pflanzen so angeordnet, dass sie sich gegenseitig kaum verdecken.

Damit der Prozess der Photosynthese stattfinden kann, Kohlendioxid, Wasser und Licht. Die Produkte der Photosynthese sind organische Substanz (Glukose) und Sauerstoff. Die Photosynthese findet in Chloroplasten statt, die am häufigsten in Blättern vorkommen.

Bei Pflanzen (hauptsächlich in ihren Blättern) findet die Photosynthese im Licht statt. Hierbei handelt es sich um einen Prozess, bei dem aus Kohlendioxid und Wasser die organische Substanz Glucose (eine Zuckerart) entsteht. Darüber hinaus wird Glukose in den Zellen in eine komplexere Substanz, Stärke, umgewandelt. Sowohl Glukose als auch Stärke sind Kohlenhydrate.

Bei der Photosynthese entsteht nicht nur organisches Material, sondern als Nebenprodukt wird auch Sauerstoff freigesetzt.

Kohlendioxid und Wasser sind anorganische Substanzen, während Glukose und Stärke organische Substanzen sind.

Daher wird oft gesagt, dass Photosynthese der Prozess der Bildung organischer Substanzen aus anorganischen Substanzen im Licht ist. Nur Pflanzen, einige einzellige Eukaryoten und einige Bakterien sind zur Photosynthese fähig. In den Zellen von Tieren und Pilzen gibt es keinen solchen Prozess, daher sind sie gezwungen, organische Substanzen aus der Umgebung aufzunehmen. In diesem Zusammenhang werden Pflanzen als Autotrophe und Tiere und Pilze als Heterotrophe bezeichnet.

Der Prozess der Photosynthese in Pflanzen findet in Chloroplasten statt, die den grünen Farbstoff Chlorophyll enthalten.

Damit die Photosynthese stattfinden kann, benötigen Sie:

Chlorophyll,

Kohlendioxid.

Der Prozess der Photosynthese erzeugt:

organische Substanz,

Sauerstoff.

Pflanzen sind daran angepasst, Licht einzufangen. Bei vielen krautigen Pflanzen sind die Blätter in der sogenannten Grundrosette gesammelt, wenn sich die Blätter nicht gegenseitig beschatten. Bäume zeichnen sich durch ein Blattmosaik aus, bei dem die Blätter so wachsen, dass sie sich gegenseitig möglichst wenig verdecken. Bei Pflanzen können sich Blattspreiten durch die Biegung der Blattstiele dem Licht zuwenden. Bei alledem gibt es schattenliebende Pflanzen, die nur im Schatten wachsen können.

Wasserfür die Photosynthesekommtin die Blättervon den Wurzelnentlang des Stiels. Daher ist es wichtig, dass die Pflanze ausreichend Feuchtigkeit erhält. Bei einem Mangel an Wasser und bestimmten Mineralien wird der Prozess der Photosynthese gehemmt.

Kohlendioxidzur Photosynthese genommendirektaus dem NichtsBlätter. Sauerstoff, den die Pflanze bei der Photosynthese produziert, wird hingegen an die Luft abgegeben. Der Gasaustausch wird durch Interzellularräume (Lücken zwischen Zellen) erleichtert.

Die bei der Photosynthese entstehenden organischen Stoffe werden teilweise in den Blättern selbst genutzt, fließen aber überwiegend in alle anderen Organe und werden dort in andere organische Stoffe umgewandelt, im Energiestoffwechsel genutzt und in Reservenährstoffe umgewandelt.

Photosynthese

Photosynthese- der Prozess der Synthese organischer Substanzen aufgrund der Lichtenergie. Organismen, die in der Lage sind, organische Substanzen aus anorganischen Verbindungen zu synthetisieren, werden als autotroph bezeichnet. Die Photosynthese ist nur für Zellen autotropher Organismen charakteristisch. Heterotrophe Organismen sind nicht in der Lage, organische Substanzen aus anorganischen Verbindungen zu synthetisieren.
Die Zellen grüner Pflanzen und einiger Bakterien verfügen über spezielle Strukturen und chemische Komplexe, die es ihnen ermöglichen, die Energie des Sonnenlichts einzufangen.

Die Rolle von Chloroplasten bei der Photosynthese

In Pflanzenzellen gibt es mikroskopisch kleine Gebilde – Chloroplasten. Dabei handelt es sich um Organellen, in denen Energie und Licht absorbiert und in die Energie von ATP und anderen Molekülen – Energieträgern – umgewandelt werden. Die Chloroplastenkörner enthalten Chlorophyll, eine komplexe organische Substanz. Chlorophyll fängt die Energie des Lichts ein und nutzt sie für die Biosynthese von Glukose und anderen organischen Substanzen. In Chloroplasten befinden sich auch Enzyme, die für die Glukosesynthese notwendig sind.

Lichtphase der Photosynthese

Ein vom Chlorophyll absorbiertes rotes Lichtquant versetzt ein Elektron in einen angeregten Zustand. Ein durch Licht angeregtes Elektron erhält einen großen Energievorrat, wodurch es auf ein höheres Energieniveau gelangt. Ein durch Licht angeregtes Elektron kann mit einem in die Höhe gehobenen Stein verglichen werden, der ebenfalls potentielle Energie aufnimmt. Er verliert sie, indem er aus großer Höhe stürzt. Das angeregte Elektron bewegt sich wie in Schritten entlang der Kette komplexer organischer Verbindungen, die im Chloroplasten eingebettet sind. Beim Übergang von einer Stufe zur nächsten verliert das Elektron Energie, die für die ATP-Synthese verwendet wird. Das Elektron, das Energie verschwendet hat, kehrt zum Chlorophyll zurück. Eine neue Portion Lichtenergie regt erneut das Chlorophyllelektron an. Es geht wieder den gleichen Weg und verbraucht Energie für die Bildung von ATP-Molekülen.
Bei der Spaltung von Wassermolekülen entstehen Wasserstoffionen und Elektronen, die für die Reduktion von Energieträgermolekülen notwendig sind. Der Abbau von Wassermolekülen in Chloroplasten erfolgt durch ein spezielles Protein unter Lichteinfluss. Dieser Vorgang wird aufgerufen Photolyse von Wasser.
Somit wird die Energie des Sonnenlichts direkt von der Pflanzenzelle genutzt für:
1. Anregung von Chlorophyllelektronen, deren Energie weiter für die Bildung von ATP und anderen Energieträgermolekülen aufgewendet wird;
2. Photolyse von Wasser, Bereitstellung von Wasserstoffionen und Elektronen für die Lichtphase der Photosynthese.
In diesem Fall wird Sauerstoff als Nebenprodukt von Photolysereaktionen freigesetzt.

Das Stadium, in dem durch die Energie des Lichts energiereiche Verbindungen gebildet werden – ATP und Energieträgermoleküle, angerufen Lichtphase der Photosynthese.

Dunkle Phase der Photosynthese

Chloroplasten enthalten Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen, einer davon ist Ribulosediphosphat ist ein Kohlendioxidakzeptor. Ein spezielles Enzym bindet Fünf-Kohlenstoff-Zucker mit Kohlendioxid in der Luft. Dabei entstehen Verbindungen, die aufgrund der Energie von ATP und anderen Energieträgermolekülen zu einem Glukosemolekül mit sechs Kohlenstoffatomen reduziert werden.

Somit wird die während der Lichtphase in die Energie von ATP und anderen Energieträgermolekülen umgewandelte Lichtenergie zur Synthese von Glucose genutzt.

Diese Prozesse können im Dunkeln ablaufen.
Aus Pflanzenzellen konnten Chloroplasten isoliert werden, die im Reagenzglas unter Lichteinwirkung Photosynthese durchführten – sie bildeten neue Glukosemoleküle und absorbierten gleichzeitig Kohlendioxid. Wenn die Beleuchtung der Chloroplasten gestoppt wurde, wurde auch die Glukosesynthese unterbrochen. Wenn jedoch ATP und reduzierte Energieträgermoleküle zu Chloroplasten hinzugefügt würden, würde die Glukosesynthese wieder aufgenommen und könnte im Dunkeln ablaufen. Das bedeutet, dass Licht eigentlich nur für die ATP-Synthese und die Aufladung von Energieträgermolekülen benötigt wird. Aufnahme von Kohlendioxid und Bildung von Glukose in Pflanzen angerufen dunkle Phase der Photosynthese weil sie im Dunkeln laufen kann.
Intensive Beleuchtung und erhöhter Kohlendioxidgehalt in der Luft führen zu einer Steigerung der Photosyntheseaktivität.

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