La fotosíntesis ocurre en las células de qué tejido. El concepto de fotosíntesis, dónde y qué sucede durante la fase luminosa de la fotosíntesis. La importancia de la fotosíntesis en la vida humana.

Fotosíntesis es la síntesis de compuestos orgánicos en las hojas de plantas verdes a partir de agua y dióxido de carbono atmosférico utilizando energía solar (luz) absorbida por la clorofila en los cloroplastos.

Gracias a la fotosíntesis, la energía de la luz visible se captura y se convierte en energía química, que se almacena (almacenada) en sustancias orgánicas formadas durante la fotosíntesis.

La fecha del descubrimiento del proceso de fotosíntesis puede considerarse 1771. El científico inglés J. Priestley llamó la atención sobre los cambios en la composición del aire debido a la actividad vital de los animales. En presencia de plantas verdes, el aire volvió a ser apto tanto para la respiración como para la combustión. Posteriormente, el trabajo de varios científicos (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J.B. Boussingault) encontró que las plantas verdes absorben CO 2 del aire, a partir del cual se forma materia orgánica con la participación del agua en la luz. . Fue este proceso el que en 1877 el científico alemán W. Pfeffer llamó fotosíntesis. La ley de conservación de la energía formulada por R. Mayer fue de gran importancia para revelar la esencia de la fotosíntesis. En 1845, R. Mayer propuso que la energía utilizada por las plantas es la energía del Sol, que las plantas convierten en energía química mediante el proceso de fotosíntesis. Esta posición fue desarrollada y confirmada experimentalmente en la investigación del notable científico ruso K.A. Timiryazev.

El papel principal de los organismos fotosintéticos:

1) transformación de la energía de la luz solar en energía de enlaces químicos de compuestos orgánicos;

2) saturación de la atmósfera con oxígeno;

Como resultado de la fotosíntesis, cada año se forman en la Tierra 150 mil millones de toneladas de materia orgánica y se liberan alrededor de 200 mil millones de toneladas de oxígeno libre. Previene un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera, evitando el sobrecalentamiento de la Tierra (efecto invernadero).

La atmósfera creada por la fotosíntesis protege a los seres vivos de la dañina radiación ultravioleta de onda corta (el escudo de oxígeno y ozono de la atmósfera).

Sólo entre el 1 y el 2 % de la energía solar se transfiere a la cosecha de las plantas agrícolas; las pérdidas se deben a una absorción incompleta de la luz. Por lo tanto, existe una gran perspectiva de aumentar la productividad mediante la selección de variedades con alta eficiencia de fotosíntesis y la creación de una estructura de cultivo favorable para la absorción de luz. En este sentido, cobra especial relevancia el desarrollo de fundamentos teóricos para el control de la fotosíntesis.

La importancia de la fotosíntesis es enorme. Solo notemos que suministra el combustible (energía) y el oxígeno atmosférico necesarios para la existencia de todos los seres vivos. Por tanto, el papel de la fotosíntesis es planetario.

La planetaridad de la fotosíntesis también está determinada por el hecho de que gracias al ciclo del oxígeno y del carbono (principalmente) se mantiene la composición actual de la atmósfera, lo que a su vez determina el futuro mantenimiento de la vida en la Tierra. Podemos decir además que la energía que se almacena en los productos de la fotosíntesis es esencialmente la principal fuente de energía que tiene ahora la humanidad.

Reacción total de la fotosíntesis.

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

La química de la fotosíntesis se describe mediante las siguientes ecuaciones:

Fotosíntesis – 2 grupos de reacciones:

escenario de luz (depende de iluminación)

escenario oscuro (depende de la temperatura).

Ambos grupos de reacciones ocurren simultáneamente.

La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos de las plantas verdes.

La fotosíntesis comienza con la captura y absorción de luz por el pigmento clorofila, que se encuentra en los cloroplastos de las células de las plantas verdes.

Esto resulta suficiente para cambiar el espectro de absorción de la molécula.

La molécula de clorofila absorbe fotones en la parte violeta y azul, y luego en la parte roja del espectro, y no interactúa con fotones en la parte verde y amarilla del espectro.

Es por eso que la clorofila y las plantas se ven verdes: simplemente no pueden aprovechar los rayos verdes y dejarlos vagar por el mundo (haciéndolo así más verde).

Los pigmentos fotosintéticos se encuentran en el lado interno de la membrana tilacoide.

Los pigmentos se organizan en fotosistemas(campos de antena para capturar luz): contiene entre 250 y 400 moléculas de diferentes pigmentos.

El fotosistema consta de:

centro de reacción fotosistemas (molécula de clorofila A),

moléculas de antena

Todos los pigmentos del fotosistema son capaces de transferirse energía en estado excitado entre sí. La energía fotónica absorbida por una u otra molécula de pigmento se transfiere a una molécula vecina hasta llegar al centro de reacción. Cuando el sistema de resonancia del centro de reacción pasa a un estado excitado, transfiere dos electrones excitados a la molécula aceptora y, por lo tanto, se oxida y adquiere una carga positiva.

En plantas:

fotosistema 1(absorción máxima de luz a una longitud de onda de 700 nm - P700)

fotosistema 2(absorción máxima de luz a una longitud de onda de 680 nm - P680

Las diferencias en los óptimos de absorción se deben a ligeras diferencias en la estructura del pigmento.

Los dos sistemas funcionan en conjunto, como un transportador de dos partes llamado fotofosforilación no cíclica .

Ecuación resumida para fotofosforilación no cíclica:

Ф - símbolo del residuo de ácido fosfórico

El ciclo comienza con el fotosistema 2.

1) las moléculas antena capturan el fotón y transmiten excitación a la molécula del centro activo P680;

2) la molécula P680 excitada dona dos electrones al cofactor Q, mientras se oxida y adquiere una carga positiva;

cofactor(cofactor). Una coenzima o cualquier otra sustancia necesaria para que una enzima realice su función.

Coenzimas (coenzimas)[del lat. co (cum) - juntos y enzimas], compuestos orgánicos de naturaleza no proteica que participan en la reacción enzimática como aceptores de átomos individuales o grupos atómicos escindidos por la enzima de la molécula de sustrato, es decir, para llevar a cabo la acción catalítica de las enzimas. Estas sustancias, a diferencia del componente proteico de la enzima (apoenzima), tienen un peso molecular relativamente pequeño y, por regla general, son termoestables. A veces, por coenzima se entiende cualquier sustancia de bajo peso molecular cuya participación sea necesaria para que se produzca la acción catalítica de la enzima, incluidos los iones, por ejemplo. K+, Mg2+ y Mn2+. Se ubican las enzimas. en el centro activo de la enzima y, junto con el sustrato y los grupos funcionales del centro activo, forman un complejo activado.

La mayoría de las enzimas requieren la presencia de una coenzima para exhibir actividad catalítica. La excepción son las enzimas hidrolíticas (por ejemplo, proteasas, lipasas, ribonucleasas), que realizan su función en ausencia de una coenzima.

La molécula es reducida por P680 (bajo la acción de enzimas). En este caso, el agua se disocia en protones y oxígeno molecular, aquellos. el agua es un donante de electrones, lo que asegura la reposición de electrones en P 680.

FOTÓLISIS AGUA- división de una molécula de agua, en particular durante la fotosíntesis. Mediante la fotólisis del agua se produce oxígeno, que las plantas verdes liberan a la luz.

El proceso orgánico más importante, sin el cual estaría en duda la existencia de todos los seres vivos de nuestro planeta, es la fotosíntesis. ¿Qué es la fotosíntesis? Todo el mundo lo sabe desde la escuela. En términos generales, este es el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono y agua, que ocurre con la luz y va acompañado de la liberación de oxígeno. Una definición más compleja es la siguiente: la fotosíntesis es el proceso de convertir la energía luminosa en energía de enlaces químicos de sustancias de origen orgánico con la participación de pigmentos fotosintéticos. En la práctica moderna, la fotosíntesis suele entenderse como un conjunto de procesos de absorción, síntesis y aprovechamiento de la luz en una serie de reacciones endergónicas, una de las cuales es la conversión de dióxido de carbono en sustancias orgánicas. ¡Ahora descubramos con más detalle cómo se produce la fotosíntesis y en qué fases se divide este proceso!

características generales

Los cloroplastos, que tiene toda planta, son los responsables de la fotosíntesis. ¿Qué son los cloroplastos? Se trata de plastidios ovalados que contienen un pigmento como la clorofila. Es la clorofila la que determina el color verde de las plantas. En las algas, este pigmento está presente en los cromatóforos, células que reflejan la luz y que contienen pigmentos de diversas formas. Las algas pardas y rojas, que viven a importantes profundidades donde la luz del sol no llega bien, tienen pigmentos diferentes.

Las sustancias de la fotosíntesis forman parte de los autótrofos, organismos capaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas. Son el nivel más bajo de la pirámide alimenticia, por lo que están incluidos en la dieta de todos los organismos vivos del planeta Tierra.

Beneficios de la fotosíntesis

¿Por qué es necesaria la fotosíntesis? El oxígeno liberado por las plantas durante la fotosíntesis ingresa a la atmósfera. Al ascender a sus capas superiores, forma ozono, que protege la superficie terrestre de la fuerte radiación solar. Es gracias a la pantalla de ozono que los organismos vivos pueden permanecer cómodamente en la tierra. Además, como saben, el oxígeno es necesario para la respiración de los organismos vivos.

Avance del proceso

Todo comienza con la entrada de luz a los cloroplastos. Bajo su influencia, los orgánulos extraen agua del suelo y también la dividen en hidrógeno y oxígeno. Así, se producen dos procesos. La fotosíntesis de las plantas comienza en el momento en que las hojas ya han absorbido agua y dióxido de carbono. La energía luminosa se acumula en los tilacoides, compartimentos especiales de los cloroplastos, y divide la molécula de agua en dos componentes. Parte del oxígeno pasa a la respiración de las plantas y el resto a la atmósfera.

Luego, el dióxido de carbono ingresa a los pirenoides, gránulos de proteínas rodeados de almidón. El hidrógeno también viene aquí. Mezcladas entre sí, estas sustancias forman azúcar. Esta reacción también ocurre con la liberación de oxígeno. Cuando el azúcar (el nombre general de los carbohidratos simples) se mezcla con nitrógeno, azufre y fósforo que ingresan a la planta desde el suelo, se forman almidón (carbohidratos complejos), proteínas, grasas, vitaminas y otras sustancias necesarias para la vida de las plantas. En la gran mayoría de los casos, la fotosíntesis se produce en condiciones de iluminación natural. Sin embargo, también puede intervenir la iluminación artificial.

Hasta los años 60 del siglo XX, la ciencia conocía un mecanismo para reducir el dióxido de carbono: la vía de las pentosas fosfato C 3. Recientemente, los científicos australianos demostraron que en algunas especies de plantas este proceso puede ocurrir a través del ciclo del ácido C 4 -dicarboxílico.

En las plantas que reducen el dióxido de carbono a través de la vía C 3, la fotosíntesis ocurre mejor a temperaturas moderadas y poca luz, en bosques o lugares oscuros. Estas plantas incluyen la mayor parte de las plantas cultivadas y casi todas las hortalizas que forman la base de nuestra dieta.

En la segunda clase de plantas, la fotosíntesis ocurre más activamente en condiciones de alta temperatura y luz intensa. Este grupo incluye plantas que crecen en climas tropicales y cálidos, como el maíz, la caña de azúcar, el sorgo, etc.

El metabolismo de las plantas, por cierto, se descubrió hace muy poco tiempo. Los científicos pudieron descubrir que algunas plantas tienen tejidos especiales para conservar el suministro de agua. El dióxido de carbono se acumula en ellos en forma de ácidos orgánicos y se convierte en carbohidratos solo después de 24 horas. Este mecanismo permite a las plantas ahorrar agua.

¿Cómo funciona el proceso?

Ya sabemos en términos generales cómo transcurre el proceso de fotosíntesis y qué tipo de fotosíntesis se produce, ahora vamos a conocerlo más profundamente.

Todo comienza cuando la planta absorbe la luz. En esto le ayuda la clorofila, que en forma de cloroplastos se encuentra en las hojas, tallos y frutos de la planta. La mayor cantidad de esta sustancia se concentra en las hojas. El caso es que, gracias a su estructura plana, la lámina atrae mucha luz. Y cuanta más luz, más energía para la fotosíntesis. Así, las hojas de la planta actúan como una especie de localizadores que captan la luz.

Cuando se absorbe la luz, la clorofila se encuentra en un estado excitado. Transfiere energía a otros órganos vegetales que participan en la siguiente etapa de la fotosíntesis. La segunda etapa del proceso ocurre sin la participación de la luz y consiste en una reacción química que involucra agua obtenida del suelo y dióxido de carbono obtenido del aire. En esta etapa se sintetizan los carbohidratos, que son fundamentales para la vida de cualquier organismo. En este caso, no sólo nutren a la propia planta, sino que también se transmiten a los animales que la comen. Las personas también obtienen estas sustancias al consumir productos vegetales o animales.

Fases del proceso

Al ser un proceso bastante complejo, la fotosíntesis se divide en dos fases: clara y oscura. Como sugiere el nombre, la primera fase requiere la presencia de radiación solar, pero la segunda no. Durante la fase luminosa, la clorofila absorbe una cantidad de luz, formando moléculas de ATP y NADH, sin las cuales la fotosíntesis es imposible. ¿Qué son el ATP y el NADH?

El ATP (trifosfato de adenosina) es una coenzima nucleica que contiene enlaces de alta energía y sirve como fuente de energía en cualquier transformación orgánica. A la conjunción a menudo se la denomina voluta energética.

NADH (nicotinamida adenina dinucleótido) es una fuente de hidrógeno que se utiliza para sintetizar carbohidratos con la participación de dióxido de carbono en la segunda fase de un proceso como la fotosíntesis.

fase de luz

Los cloroplastos contienen muchas moléculas de clorofila, cada una de las cuales absorbe la luz. Otros pigmentos también lo absorben, pero no son capaces de realizar la fotosíntesis. El proceso tiene lugar sólo en una parte de las moléculas de clorofila. Las moléculas restantes forman complejos de antena y captadores de luz (LHC). Acumulan cuantos de radiación luminosa y los transfieren a centros de reacción, también llamados trampas. Los centros de reacción están ubicados en los fotosistemas, de los cuales una planta fotosintética tiene dos. El primero contiene una molécula de clorofila capaz de absorber luz con una longitud de onda de 700 nm, y el segundo, 680 nm.

Entonces, dos tipos de moléculas de clorofila absorben luz y se excitan, lo que hace que los electrones se muevan a un nivel de energía más alto. Los electrones excitados, que tienen una gran cantidad de energía, se desprenden y entran en la cadena de transporte ubicada en las membranas tilacoides (estructuras internas de los cloroplastos).

Transición electrónica

Un electrón del primer fotosistema pasa de la clorofila P680 a la plastoquinona, y un electrón del segundo sistema pasa a la ferredoxina. En este caso, en el lugar donde se eliminan los electrones, se forma un espacio libre en la molécula de clorofila.

Para compensar la deficiencia, la molécula de clorofila P680 acepta electrones del agua y forma iones de hidrógeno. Y la segunda molécula de clorofila compensa la deficiencia mediante un sistema de portadores del primer fotosistema.

Así procede la fase luminosa de la fotosíntesis, cuya esencia es la transferencia de electrones. Paralelo al transporte de electrones se produce el movimiento de iones de hidrógeno a través de la membrana. Esto conduce a su acumulación dentro del tilacoide. Al acumularse en grandes cantidades, se liberan hacia el exterior con la ayuda de un factor conjugante. El resultado del transporte de electrones es la formación del compuesto NADH. Y la transferencia de iones de hidrógeno conduce a la formación de la moneda energética ATP.

Al final de la fase luminosa, el oxígeno ingresa a la atmósfera y se forman ATP y NADH dentro del pétalo. Entonces comienza la fase oscura de la fotosíntesis.

fase oscura

Esta fase de la fotosíntesis requiere dióxido de carbono. La planta lo absorbe constantemente del aire. Para ello, en la superficie de la hoja hay estomas, estructuras especiales que, cuando se abren, absorben dióxido de carbono. Al entrar en la hoja, se disuelve en agua y participa en los procesos de la fase luminosa.

Durante la fase de luz en la mayoría de las plantas, el dióxido de carbono se une a un compuesto orgánico que contiene 5 átomos de carbono. El resultado es un par de moléculas de un compuesto de tres carbonos llamado ácido 3-fosfoglicérico. Precisamente porque este compuesto es el resultado primario del proceso, las plantas con este tipo de fotosíntesis se denominan plantas C 3.

Otros procesos que tienen lugar en los cloroplastos son muy complejos para personas inexpertas. El resultado final es un compuesto de seis carbonos que sintetiza carbohidratos simples o complejos. Es en forma de carbohidratos que la planta acumula energía. Una pequeña parte de las sustancias permanece en la hoja y satisface sus necesidades. Los carbohidratos restantes circulan por toda la planta y llegan a los lugares donde más se necesitan.

Fotosíntesis en invierno

Mucha gente se ha preguntado al menos una vez en la vida de dónde viene el oxígeno durante la estación fría. En primer lugar, el oxígeno lo producen no sólo las plantas de hoja caduca, sino también las coníferas y las plantas marinas. Y si las plantas de hoja caduca se congelan en invierno, las coníferas siguen respirando, aunque con menos intensidad. En segundo lugar, el contenido de oxígeno en la atmósfera no depende de si los árboles han perdido sus hojas. El oxígeno ocupa el 21% de la atmósfera, en cualquier lugar de nuestro planeta y en cualquier época del año. Este valor no cambia, ya que las masas de aire se mueven muy rápidamente y el invierno no ocurre simultáneamente en todos los países. Bueno, y en tercer lugar, en invierno, en las capas inferiores de aire que inhalamos, el contenido de oxígeno es incluso mayor que en verano. La razón de este fenómeno es la baja temperatura, por lo que el oxígeno se vuelve más denso.

Conclusión

Hoy recordamos qué es la fotosíntesis, qué es la clorofila y cómo las plantas liberan oxígeno al absorber dióxido de carbono. Por supuesto, la fotosíntesis es el proceso más importante de nuestras vidas. Nos recuerda la necesidad de cuidar la naturaleza.

27-feb-2014 | Un comentario | lolita okolnova

Fotosíntesis- el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono y agua en la luz con la participación de pigmentos fotosintéticos.

Quimiosíntesis- un método de nutrición autótrofa en el que la fuente de energía para la síntesis de sustancias orgánicas a partir de CO 2 son las reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos

Normalmente, todos los organismos capaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas, es decir. organismos capaces de fotosíntesis y quimiosíntesis, Referirse a .

Algunos se clasifican tradicionalmente como autótrofos.

Hablamos brevemente sobre la estructura de una célula vegetal, veamos todo el proceso con más detalle...

La esencia de la fotosíntesis.

(ecuación resumida)

La principal sustancia involucrada en el proceso de múltiples etapas de la fotosíntesis es clorofila. Es esto lo que transforma la energía solar en energía química.

La figura muestra una representación esquemática de la molécula de clorofila, por cierto, la molécula es muy similar a la molécula de hemoglobina...

La clorofila está incorporada cloroplasto grana:

Fase luminosa de la fotosíntesis:

(realizado sobre membranas tilacoides)

• La luz que incide sobre una molécula de clorofila es absorbida por ésta y la lleva a un estado excitado: el electrón que forma parte de la molécula, habiendo absorbido la energía de la luz, pasa a un nivel de energía más alto y participa en los procesos de síntesis;
• Bajo la influencia de la luz, también se produce la división (fotólisis) del agua:

En este caso, el oxígeno se elimina al ambiente externo y los protones se acumulan dentro del tilacoide en el "depósito de protones".

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

NADP es una sustancia específica, una coenzima, es decir. un catalizador, en este caso un portador de hidrógeno.

• sintetizado (energía)

Fase oscura de la fotosíntesis.

(ocurre en el estroma de los cloroplastos)

síntesis real de glucosa

Se produce un ciclo de reacciones en el que se forma C 6 H 12 O 6. Estas reacciones utilizan la energía del ATP y NADPH 2 formados en la fase ligera; Además de la glucosa, durante la fotosíntesis se forman otros monómeros de compuestos orgánicos complejos: aminoácidos, glicerol y ácidos grasos, nucleótidos.

Tenga en cuenta: esta fase es oscura se llama no porque ocurre por la noche: la síntesis de glucosa ocurre, en general, las 24 horas del día, pero la fase oscura ya no requiere energía luminosa.

"La fotosíntesis es un proceso del que dependen, en última instancia, todas las manifestaciones de la vida en nuestro planeta".

K.A.

Como resultado de la fotosíntesis, cada año se forman en la Tierra unos 150 mil millones de toneladas de materia orgánica y se liberan unos 200 mil millones de toneladas de oxígeno libre. Además, las plantas aportan al ciclo miles de millones de toneladas de nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio, potasio y otros elementos. Aunque una hoja verde utiliza sólo el 1-2% de la luz que incide sobre ella, la materia orgánica creada por la planta y el oxígeno en general.

Quimiosíntesis

La quimiosíntesis se lleva a cabo debido a la energía liberada durante las reacciones de oxidación química de diversos compuestos inorgánicos: hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, amoníaco, óxido de hierro (II), etc.

Según las sustancias incluidas en el metabolismo de las bacterias, existen:

• bacterias de azufre - microorganismos de cuerpos de agua que contienen H 2 S - fuentes con un olor muy característico,
• bacterias de hierro,
• bacterias nitrificantes: oxidan el amoníaco y el ácido nitroso,
• bacterias fijadoras de nitrógeno: enriquecen los suelos, aumentan considerablemente la productividad,
• bacterias oxidantes de hidrógeno

Pero la esencia sigue siendo la misma: esto también es

¿Cómo explicar de forma breve y clara un proceso tan complejo como la fotosíntesis? Las plantas son los únicos organismos vivos que pueden producir su propio alimento. ¿Cómo lo hicieron? Para crecer, reciben todas las sustancias necesarias del medio ambiente: dióxido de carbono del aire, del agua y del suelo. También necesitan energía, que obtienen de los rayos del sol. Esta energía desencadena ciertas reacciones químicas durante las cuales el dióxido de carbono y el agua se convierten en glucosa (alimento) y se produce la fotosíntesis. La esencia del proceso se puede explicar breve y claramente incluso a niños en edad escolar.

"Junto con la Luz"

La palabra "fotosíntesis" proviene de dos palabras griegas: "foto" y "síntesis", cuya combinación significa "junto con la luz". La energía solar se convierte en energía química. Ecuación química de la fotosíntesis:

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

Esto significa que se utilizan 6 moléculas de dióxido de carbono y doce moléculas de agua (junto con la luz solar) para producir glucosa, lo que da como resultado seis moléculas de oxígeno y seis moléculas de agua. Si representas esto como una ecuación verbal, obtienes lo siguiente:

Agua + sol => glucosa + oxígeno + agua.

El sol es una fuente de energía muy poderosa. La gente siempre intenta utilizarlo para generar electricidad, aislar casas, calentar agua, etc. Las plantas descubrieron cómo utilizar la energía solar hace millones de años porque era necesaria para su supervivencia. La fotosíntesis se puede explicar breve y claramente de la siguiente manera: las plantas utilizan la energía luminosa del sol y la convierten en energía química, cuyo resultado es el azúcar (glucosa), cuyo exceso se almacena como almidón en las hojas, raíces y tallos. y semillas de la planta. La energía del sol se transfiere a las plantas, así como a los animales que comen estas plantas. Cuando una planta necesita nutrientes para su crecimiento y otros procesos vitales, estas reservas son muy útiles.

¿Cómo absorben las plantas la energía del sol?

Hablando breve y claramente de la fotosíntesis, conviene abordar la cuestión de cómo las plantas consiguen absorber la energía solar. Esto se debe a la estructura especial de las hojas, que incluye células verdes: cloroplastos, que contienen una sustancia especial llamada clorofila. Esto es lo que da a las hojas su color verde y se encarga de absorber la energía de la luz solar.

¿Por qué la mayoría de las hojas son anchas y planas?

La fotosíntesis ocurre en las hojas de las plantas. Lo sorprendente es que las plantas están muy bien adaptadas para capturar la luz solar y absorber dióxido de carbono. Gracias a la amplia superficie se captará mucha más luz. Es por este motivo que los paneles solares, que en ocasiones se instalan en los tejados de las casas, también son anchos y planos. Cuanto mayor sea la superficie, mejor será la absorción.

¿Qué más es importante para las plantas?

Al igual que las personas, las plantas también necesitan nutrientes beneficiosos para mantenerse sanas, crecer y realizar bien sus funciones vitales. Obtienen minerales disueltos en agua del suelo a través de sus raíces. Si el suelo carece de nutrientes minerales, la planta no se desarrollará con normalidad. Los agricultores suelen analizar el suelo para asegurarse de que tenga suficientes nutrientes para que crezcan los cultivos. En caso contrario, recurrir al uso de fertilizantes que contengan minerales esenciales para la nutrición y el crecimiento de las plantas.

¿Por qué es tan importante la fotosíntesis?

Para explicar de forma breve y clara la fotosíntesis a los niños, vale decir que este proceso es una de las reacciones químicas más importantes del mundo. ¿Qué razones hay para una declaración tan ruidosa? En primer lugar, la fotosíntesis alimenta a las plantas, que a su vez alimentan a todos los demás seres vivos del planeta, incluidos los animales y los humanos. En segundo lugar, como resultado de la fotosíntesis, se libera a la atmósfera el oxígeno necesario para la respiración. Todos los seres vivos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono. Afortunadamente, las plantas hacen todo lo contrario, por lo que son muy importantes para humanos y animales, ya que les dan la capacidad de respirar.

proceso asombroso

Resulta que las plantas también saben respirar, pero, a diferencia de las personas y los animales, absorben dióxido de carbono del aire, no oxígeno. Las plantas también beben. Por eso es necesario regarlas, de lo contrario morirán. Con la ayuda del sistema de raíces, el agua y los nutrientes se transportan a todas las partes del cuerpo de la planta y el dióxido de carbono se absorbe a través de pequeños agujeros en las hojas. El desencadenante para iniciar una reacción química es la luz solar. Todos los productos metabólicos obtenidos son utilizados por las plantas como alimento y se libera oxígeno a la atmósfera. Así podrás explicar de forma breve y clara cómo se produce el proceso de la fotosíntesis.

Fotosíntesis: fases clara y oscura de la fotosíntesis.

El proceso considerado consta de dos partes principales. Hay dos fases de la fotosíntesis (descripción y tabla a continuación). La primera se llama fase de luz. Ocurre solo en presencia de luz en las membranas de los tilacoides con la participación de clorofila, proteínas transportadoras de electrones y la enzima ATP sintetasa. ¿Qué más esconde la fotosíntesis? Se iluminan y reemplazan entre sí a medida que avanzan el día y la noche (ciclos de Calvin). Durante la fase de oscuridad se produce la producción de esa misma glucosa, alimento de las plantas. Este proceso también se llama reacción independiente de la luz.

Conclusión

De todo lo anterior se pueden extraer las siguientes conclusiones:

• La fotosíntesis es un proceso que produce energía del sol.
• La clorofila convierte la energía luminosa del sol en energía química.
• La clorofila da a las plantas su color verde.
• La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos de las células de las hojas de las plantas.
• El dióxido de carbono y el agua son necesarios para la fotosíntesis.
• El dióxido de carbono ingresa a la planta a través de pequeños agujeros, estomas, y el oxígeno sale por ellos.
• El agua es absorbida por la planta a través de sus raíces.
• Sin fotosíntesis no habría comida en el mundo.

Las plantas obtienen agua y minerales de sus raíces. Las hojas proporcionan nutrición orgánica a las plantas. A diferencia de las raíces, no están en el suelo, sino en el aire, por lo que no proporcionan nutrición al suelo, sino al aire.

De la historia del estudio de la nutrición aérea de las plantas.

El conocimiento sobre nutrición vegetal se acumuló gradualmente.

Hace unos 350 años, el científico holandés Jan Helmont experimentó por primera vez con el estudio de la nutrición vegetal. Cultivó sauces en una vasija de barro llena de tierra, añadiendo sólo agua. El científico pesó cuidadosamente las hojas caídas. Después de cinco años, la masa del sauce junto con las hojas caídas aumentó en 74,5 kg y la masa del suelo disminuyó en solo 57 g. Basándose en esto, Helmont llegó a la conclusión de que todas las sustancias de la planta no se forman a partir del suelo. , pero del agua. La opinión de que la planta aumenta de tamaño sólo gracias al agua persistió hasta finales del siglo XVIII.

En 1771, el químico inglés Joseph Priestley estudió el dióxido de carbono o, como él lo llamó, "aire contaminado" e hizo un descubrimiento notable. Si enciendes una vela y la cubres con una tapa de vidrio, después de que se queme un poco, se apagará.

Un ratón debajo de esa capucha comienza a asfixiarse. Sin embargo, si colocas una rama de menta debajo de la tapa con el ratón, el ratón no se asfixia y sigue viviendo. Esto significa que las plantas “corrigen” el aire contaminado por la respiración de los animales, es decir, convierten el dióxido de carbono en oxígeno.

En 1862, el botánico alemán Julius Sachs demostró mediante experimentos que las plantas verdes no sólo producen oxígeno, sino que también crean sustancias orgánicas que sirven de alimento a todos los demás organismos.

Fotosíntesis

La principal diferencia entre las plantas verdes y otros organismos vivos es la presencia en sus células de cloroplastos que contienen clorofila. La clorofila tiene la propiedad de captar los rayos solares, cuya energía es necesaria para la creación de sustancias orgánicas. El proceso de formación de materia orgánica a partir de dióxido de carbono y agua utilizando energía solar se llama fotosíntesis (luz del griego pbo1os). Durante el proceso de fotosíntesis, no solo se forman sustancias orgánicas (azúcares), sino que también se libera oxígeno.

Esquemáticamente, el proceso de fotosíntesis se puede representar de la siguiente manera:

El agua es absorbida por las raíces y se mueve a través del sistema conductor de las raíces y el tallo hasta las hojas. El dióxido de carbono es un componente del aire. Entra en las hojas a través de estomas abiertos. La absorción de dióxido de carbono se ve facilitada por la estructura de la hoja: la superficie plana de las láminas foliares, que aumenta el área de contacto con el aire, y la presencia de una gran cantidad de estomas en la piel.

Los azúcares formados como resultado de la fotosíntesis se convierten en almidón. El almidón es una sustancia orgánica que no se disuelve en agua. Kgo se puede detectar fácilmente utilizando una solución de yodo.

Evidencia de formación de almidón en hojas expuestas a la luz.

Demostremos que en las hojas verdes de las plantas se forma almidón a partir de dióxido de carbono y agua. Para hacer esto, considere un experimento que una vez llevó a cabo Julius Sachs.

Una planta de interior (geranio o prímula) se mantiene en la oscuridad durante dos días para que todo el almidón se agote en los procesos vitales. Luego se cubren varias hojas por ambos lados con papel negro de manera que solo quede cubierta una parte de ellas. Durante el día, la planta se expone a la luz y por la noche se ilumina adicionalmente con una lámpara de mesa.

Al cabo de un día, se cortan las hojas en estudio. Para saber en qué parte del almidón de la hoja se forma, las hojas se hierven en agua (para que los granos de almidón se hinchen) y luego se mantienen en alcohol caliente (la clorofila se disuelve y la hoja se decolora). Luego, las hojas se lavan con agua y se tratan con una solución débil de yodo. Así, las zonas de las hojas que han estado expuestas a la luz adquieren un color azul por la acción del yodo. Esto significa que se formó almidón en las células de la parte iluminada de la hoja. Por tanto, la fotosíntesis ocurre sólo con luz.

Evidencia de la necesidad de dióxido de carbono para la fotosíntesis.

Para demostrar que el dióxido de carbono es necesario para la formación de almidón en las hojas, primero se mantiene la planta de interior en la oscuridad. Luego se coloca una de las hojas en un matraz con una pequeña cantidad de agua de cal. El matraz se cierra con un hisopo de algodón. La planta está expuesta a la luz. El dióxido de carbono es absorbido por el agua de cal, por lo que no quedará en el matraz. Se corta la hoja y, al igual que en el experimento anterior, se examina la presencia de almidón. Se mantiene en agua caliente y alcohol y se trata con una solución de yodo. Sin embargo, en este caso, el resultado del experimento será diferente: la hoja no se vuelve azul, porque no contiene almidón. Por tanto, para la formación de almidón, además de luz y agua, se necesita dióxido de carbono.

Así, respondimos a la pregunta de qué alimento recibe la planta del aire. La experiencia ha demostrado que se trata de dióxido de carbono. Es necesario para la formación de materia orgánica.

Los organismos que crean de forma independiente sustancias orgánicas para construir su cuerpo se llaman autotrophamnes (del griego autos, en sí mismo, trophe, alimento).

Evidencia de producción de oxígeno durante la fotosíntesis.

Para demostrar que durante la fotosíntesis las plantas liberan oxígeno al ambiente externo, considere un experimento con la planta acuática Elodea. Los brotes de Elodea se sumergen en un recipiente con agua y se cubren con un embudo en la parte superior. Coloque un tubo de ensayo lleno de agua al final del embudo. La planta se expone a la luz durante dos o tres días. A la luz, elodea produce burbujas de gas. Se acumulan en la parte superior del tubo de ensayo, desplazando el agua. Para saber qué tipo de gas es, se retira con cuidado el tubo de ensayo y se introduce en él una astilla humeante. La astilla brilla intensamente. Esto significa que se ha acumulado oxígeno en el matraz, lo que favorece la combustión.

El papel cósmico de las plantas.

Las plantas que contienen clorofila pueden absorber la energía solar. Por lo tanto K.A. Timiryazev calificó su papel en la Tierra como cósmico. Parte de la energía solar almacenada en materia orgánica puede almacenarse durante mucho tiempo. El carbón, la turba y el petróleo están formados por sustancias que en la antigüedad geológica eran creadas por plantas verdes y absorbían la energía del sol. Al quemar materiales combustibles naturales, el hombre libera energía almacenada hace millones de años en las plantas verdes.

Fotosíntesis (Pruebas)

1. Organismos que forman sustancias orgánicas únicamente a partir de orgánicas:

1.heterótrofos

2.autótrofos

3.quimiotrofos

4.mixótrofos

2. Durante la fase luminosa de la fotosíntesis ocurre lo siguiente:

1.formación de ATP

2.formación de glucosa

3.emisión de dióxido de carbono

4. formación de carbohidratos

3. Durante la fotosíntesis se forma oxígeno, que se libera en el proceso:

1.biosíntesis de proteínas

2.fotólisis

3.excitación de la molécula de clorofila.

4.compuestos de dióxido de carbono y agua.

4. Como resultado de la fotosíntesis, la energía luminosa se convierte en:

1. energía térmica

2.energía química de compuestos inorgánicos.

3. energía eléctrica energía térmica

4.energía química de los compuestos orgánicos.

5. La respiración en los anaerobios de los organismos vivos se produce en el proceso:

1.oxidación de oxígeno

2.fotosíntesis

3.fermentación

4.quimiosíntesis

6. Los productos finales de la oxidación de carbohidratos en la célula son:

1.ADP y agua

2.amoniaco y dióxido de carbono

3.agua y dióxido de carbono

4.amoniaco, dióxido de carbono y agua.

7. En la etapa preparatoria de la descomposición de los carbohidratos, se produce la hidrólisis:

1. celulosa a glucosa

2. proteínas a aminoácidos

3.ADN a nucleótidos

4.grasa a glicerol y ácidos carboxílicos

8. Las enzimas proporcionan oxidación de oxígeno:

1.tracto digestivo y lisosomas

2.citoplasma

3.mitocondria

4.plastidio

9. Durante la glucólisis, se almacenan 3 moles de glucosa en forma de ATP:

10. Dos moles de glucosa se oxidaron por completo en una célula animal y se liberó dióxido de carbono:

11. En el proceso de quimiosíntesis, los organismos convierten la energía oxidativa:

1.compuestos de azufre

2.compuestos orgánicos

3.almidón

12. Un gen corresponde a información sobre la molécula:

1.aminoácidos

2.almidón

4.nucleótido

13.El código genético consta de tres nucleótidos, lo que significa:

1. específico

2.redundante

3.universal

4.tripleteno

14. En el código genético, un aminoácido corresponde a 2-6 tripletes, esto se manifiesta en:

1.continuidad

2.redundancia

3. versatilidad

4.especificidad

15. Si la composición de nucleótidos del ADN es ATT-CHC-TAT, entonces la composición de nucleótidos del i-ARN es:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.UAA-GTG-AUA

3.UAA-CHT-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

16. La síntesis de proteínas no ocurre en sus propios ribosomas en:

1.virus del mosaico del tabaco

2. Drosofila

3.hormiga

4.Vibrio cholerae

17. Antibiótico:

1. es una proteína sanguínea protectora

2.sintetiza nueva proteína en el cuerpo.

3.es un patógeno debilitado

4.suprime la síntesis de proteínas del patógeno.

18. La sección de la molécula de ADN donde ocurre la replicación tiene 30.000 nucleótidos (ambas hebras). Para la replicación necesitará:

19. ¿Cuántos aminoácidos diferentes puede transportar un t-RNA?

1.siempre uno

2.siempre dos

3.siempre tres

4.algunos pueden transportar uno, otros pueden transportar varios.

20. La sección de ADN a partir de la cual se produce la transcripción contiene 153 nucleótidos; esta sección codifica un polipéptido de:

1.153 aminoácidos

2,51 aminoácidos

3,49 aminoácidos

4.459 aminoácidos

21. Durante la fotosíntesis, se produce oxígeno como resultado.

1.​ agua fotosintética

2.​ descomposición del gas carbono

3.​ reducción de dióxido de carbono a glucosa

4.​ Síntesis de ATP

Durante el proceso de fotosíntesis se produce

1.​ síntesis de carbohidratos y liberación de oxígeno

2.​ evaporación de agua y absorción de oxígeno

3. Intercambio de gases y síntesis de lípidos.

4.​ liberación de dióxido de carbono y síntesis de proteínas.

23. Durante la fase luminosa de la fotosíntesis, la energía de la luz solar se utiliza para la síntesis de moléculas.

1. lípidos

2.​ proteínas

3.​ácido nucleico

24. Cuando se expone a la energía de la luz solar, un electrón se eleva a un nivel de energía más alto en la molécula.

1.​ ardilla

2.​ glucosa

3.​ clorofila

4.​ biosíntesis de proteínas

25. Una célula vegetal, como una célula animal, recibe energía en el proceso. .

1.​ oxidación de sustancias orgánicas

2.​ biosíntesis de proteínas

3. síntesis de lípidos

4.​síntesis de ácido nucleico

La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos de las células vegetales. Los cloroplastos contienen el pigmento clorofila, que participa en el proceso de fotosíntesis y da a las plantas su color verde. De ello se deduce que la fotosíntesis ocurre sólo en las partes verdes de las plantas.

La fotosíntesis es el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. En particular, la sustancia orgánica es glucosa y las sustancias inorgánicas son agua y dióxido de carbono.

La luz del sol también es importante para que se produzca la fotosíntesis. La energía luminosa se almacena en los enlaces químicos de la materia orgánica. Este es el objetivo principal de la fotosíntesis: unir energía que luego se utilizará para sustentar la vida de la planta o los animales que comen esta planta. La materia orgánica actúa sólo como una forma, una forma de almacenar energía solar.

Cuando la fotosíntesis ocurre en las células, tienen lugar diversas reacciones en los cloroplastos y en sus membranas.

No todos necesitan luz. Por tanto, hay dos fases de la fotosíntesis: luminosa y oscura. La fase oscura no requiere luz y puede ocurrir por la noche.

El dióxido de carbono ingresa a las células desde el aire a través de la superficie de la planta. El agua proviene de las raíces a lo largo del tallo.

Como resultado del proceso de fotosíntesis, no solo se forma materia orgánica, sino también oxígeno. El oxígeno se libera al aire a través de la superficie de la planta.

La glucosa formada como resultado de la fotosíntesis se transfiere a otras células, se convierte en almidón (se almacena) y se utiliza para procesos vitales.

El principal órgano en el que se produce la fotosíntesis en la mayoría de las plantas es la hoja. Es en las hojas donde se encuentran muchas células fotosintéticas que forman el tejido fotosintético.

Dado que la luz solar es importante para la fotosíntesis, las hojas suelen tener una gran superficie. Es decir, son planos y finos. Para que la luz incida sobre todas las hojas de las plantas, se colocan de manera que casi no se hagan sombra entre sí.

Entonces, para que se lleve a cabo el proceso de fotosíntesis, es necesario dióxido de carbono, agua y luz. Los productos de la fotosíntesis son Materia orgánica (glucosa) y oxígeno.. La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos., que son más abundantes en las hojas.

La fotosíntesis ocurre en las plantas (principalmente en sus hojas) bajo la luz. Este es un proceso en el que la sustancia orgánica glucosa (uno de los tipos de azúcares) se forma a partir de dióxido de carbono y agua. Luego, la glucosa en las células se convierte en una sustancia más compleja: el almidón. Tanto la glucosa como el almidón son carbohidratos.

El proceso de fotosíntesis no sólo produce materia orgánica, sino que también produce oxígeno como subproducto.

El dióxido de carbono y el agua son sustancias inorgánicas, mientras que la glucosa y el almidón son orgánicos.

Por eso, se suele decir que la fotosíntesis es el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas en la luz. Sólo las plantas, algunos eucariotas unicelulares y algunas bacterias son capaces de realizar la fotosíntesis. No existe tal proceso en las células de animales y hongos, por lo que se ven obligados a absorber sustancias orgánicas del medio ambiente. En este sentido, las plantas se denominan autótrofas y los animales y hongos, heterótrofos.

El proceso de fotosíntesis en las plantas ocurre en los cloroplastos, que contienen el pigmento verde clorofila.

Entonces, para que se produzca la fotosíntesis, se necesita:

clorofila,

dióxido de carbono.

Durante el proceso de fotosíntesis se forman:

materia orgánica,

oxígeno.

Las plantas están adaptadas para captar la luz. En muchas plantas herbáceas, las hojas se recogen en la llamada roseta basal, cuando las hojas no se dan sombra entre sí. Los árboles se caracterizan por un mosaico de hojas, en el que las hojas crecen de tal manera que se dan la menor sombra posible entre sí. En las plantas, las láminas de las hojas pueden girar hacia la luz debido a la curvatura de los pecíolos de las hojas. Con todo esto, hay plantas amantes de la sombra que sólo pueden crecer a la sombra.

Aguapara la fotosíntesisllegaen las hojasdesde las raicesa lo largo del tallo. Por eso, es importante que la planta reciba suficiente humedad. Con falta de agua y ciertos minerales, se inhibe el proceso de fotosíntesis.

Dióxido de carbonotomado para la fotosíntesisdirectamentede la nadahojas. El oxígeno que produce la planta durante la fotosíntesis, por el contrario, se libera al aire. El intercambio de gases se ve facilitado por los espacios intercelulares (espacios entre células).

Las sustancias orgánicas formadas durante la fotosíntesis se utilizan en parte en las propias hojas, pero principalmente fluyen hacia todos los demás órganos y se convierten en otras sustancias orgánicas, se utilizan en el metabolismo energético y se convierten en nutrientes de reserva.

Fotosíntesis

Fotosíntesis- el proceso de síntesis de sustancias orgánicas utilizando energía luminosa. Los organismos que son capaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de compuestos inorgánicos se denominan autótrofos. La fotosíntesis es característica únicamente de las células de organismos autótrofos. Los organismos heterótrofos no son capaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de compuestos inorgánicos.
Las células de las plantas verdes y algunas bacterias tienen estructuras especiales y complejos de sustancias químicas que les permiten capturar energía de la luz solar.

El papel de los cloroplastos en la fotosíntesis.

Las células vegetales contienen formaciones microscópicas: cloroplastos. Estos son orgánulos en los que la energía y la luz se absorben y se convierten en energía de ATP y otras moléculas: portadores de energía. La grana de los cloroplastos contiene clorofila, una sustancia orgánica compleja. La clorofila captura la energía luminosa para utilizarla en la biosíntesis de glucosa y otras sustancias orgánicas. Las enzimas necesarias para la síntesis de glucosa también se encuentran en los cloroplastos.

Fase luminosa de la fotosíntesis.

Un cuanto de luz roja absorbido por la clorofila transfiere el electrón a un estado excitado. Un electrón excitado por la luz adquiere una gran reserva de energía, como resultado de lo cual pasa a un nivel de energía superior. Un electrón excitado por la luz se puede comparar con una piedra elevada a una altura, que también adquiere energía potencial. Lo pierde, cayendo desde una altura. El electrón excitado, como en pasos, se mueve a lo largo de una cadena de compuestos orgánicos complejos integrados en el cloroplasto. Al pasar de un paso a otro, el electrón pierde energía, que se utiliza para la síntesis de ATP. El electrón que desperdició energía regresa a la clorofila. Una nueva porción de energía luminosa vuelve a excitar el electrón de la clorofila. Nuevamente sigue el mismo camino, gastando energía en la formación de moléculas de ATP.
Los iones de hidrógeno y los electrones, necesarios para la restauración de las moléculas portadoras de energía, se forman mediante la división de las moléculas de agua. La descomposición de las moléculas de agua en los cloroplastos se lleva a cabo mediante una proteína especial bajo la influencia de la luz. Este proceso se llama fotólisis del agua.
Así, la energía de la luz solar es utilizada directamente por la célula vegetal para:
1. excitación de los electrones de la clorofila, cuya energía se gasta aún más en la formación de ATP y otras moléculas portadoras de energía;
2. fotólisis del agua, que suministra iones de hidrógeno y electrones a la fase ligera de la fotosíntesis.
Esto libera oxígeno como subproducto de las reacciones de fotólisis.

La etapa durante la cual, debido a la energía de la luz, se forman compuestos ricos en energía: ATP y moléculas transportadoras de energía. llamado fase ligera de la fotosíntesis.

Fase oscura de la fotosíntesis.

Los cloroplastos contienen azúcares de cinco carbonos, uno de los cuales ribulosa difosfato, es un aceptor de dióxido de carbono. Una enzima especial une el azúcar de cinco carbonos con el dióxido de carbono del aire. En este caso, se forman compuestos que, utilizando la energía del ATP y otras moléculas portadoras de energía, se reducen a una molécula de glucosa de seis carbonos.

Por tanto, la energía luminosa convertida durante la fase luminosa en energía de ATP y otras moléculas portadoras de energía se utiliza para la síntesis de glucosa.

Estos procesos pueden tener lugar en la oscuridad.
Fue posible aislar cloroplastos de células vegetales, que en un tubo de ensayo, bajo la influencia de la luz, realizaron la fotosíntesis: formaron nuevas moléculas de glucosa y absorbieron dióxido de carbono. Si se detenía la iluminación de los cloroplastos, también se detenía la síntesis de glucosa. Sin embargo, si se añadían ATP y moléculas portadoras de energía reducidas a los cloroplastos, la síntesis de glucosa se reanudaba y podía realizarse en la oscuridad. Esto significa que la luz en realidad sólo es necesaria para sintetizar ATP y cargar moléculas portadoras de energía. Absorción de dióxido de carbono y formación de glucosa en las plantas. llamado fase oscura de la fotosíntesis, ya que puede caminar en la oscuridad.
La iluminación intensa y el aumento del contenido de dióxido de carbono en el aire provocan una mayor actividad de fotosíntesis.

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