فتوسنتز در سلول های کدام بافت اتفاق می افتد. مفهوم فتوسنتز، کجا و چه اتفاقی در فاز نوری فتوسنتز می افتد. اهمیت فتوسنتز در زندگی انسان

فتوسنتز- این سنتز ترکیبات آلی در برگ گیاهان سبز از آب و دی اکسید کربن اتمسفر با استفاده از انرژی خورشیدی (نور) جذب شده توسط کلروفیل در کلروپلاست است.

به لطف فتوسنتز، انرژی نور مرئی گرفته شده و به انرژی شیمیایی ذخیره شده (ذخیره شده) در مواد آلی تشکیل شده در طول فتوسنتز تبدیل می شود.

تاریخ کشف فرآیند فتوسنتز را می توان 1771 در نظر گرفت. دانشمند انگلیسی J. Priestley توجه را به تغییر ترکیب هوا به دلیل فعالیت حیاتی حیوانات جلب کرد. در حضور گیاهان سبز، هوا دوباره هم برای تنفس و هم برای احتراق مناسب شد. بعدها، کار تعدادی از دانشمندان (J. Ingengauz، J. Senebier، T. Saussure، J. B. Bussengo) نشان داد که گیاهان سبز CO 2 را از هوا جذب می کنند، که از آن مواد آلی با مشارکت آب در نور تشکیل می شود. . این فرآیند بود که در سال 1877 دانشمند آلمانی W. Pfeffer آن را فتوسنتز نامید. برای آشکار کردن جوهر فتوسنتز، قانون بقای انرژی که توسط آر. در سال 1845، R. Mayer پیشنهاد کرد که انرژی مورد استفاده توسط گیاهان، انرژی خورشید است که گیاهان در طی فتوسنتز آن را به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند. این موقعیت در مطالعات دانشمند برجسته روسی K.A. ایجاد شد و به طور تجربی تأیید شد. تیمیریازف.

نقش اصلی موجودات فتوسنتزی:

1) تبدیل انرژی نور خورشید به انرژی پیوندهای شیمیایی ترکیبات آلی.

2) اشباع اتمسفر با اکسیژن.

در نتیجه فتوسنتز، 150 میلیارد تن ماده آلی روی زمین تشکیل می شود و سالانه حدود 200 میلیارد تن اکسیژن آزاد آزاد می شود. از افزایش غلظت CO2 در جو جلوگیری می کند و از گرم شدن بیش از حد زمین (اثر گلخانه ای) جلوگیری می کند.

جو ایجاد شده توسط فتوسنتز از موجودات زنده در برابر تابش مضر UV موج کوتاه (صفحه نمایش اکسیژن-ازون جو) محافظت می کند.

تنها 1-2 درصد انرژی خورشیدی به محصول گیاهان کشاورزی وارد می شود که این تلفات به دلیل جذب ناقص نور است. بنابراین، به دلیل انتخاب واریته‌هایی با راندمان فتوسنتز بالا، ایجاد ساختار گیاهی مناسب برای جذب نور، چشم‌انداز بزرگی برای افزایش عملکرد وجود دارد. در این راستا، توسعه مبانی نظری برای کنترل فتوسنتز اهمیت ویژه ای پیدا می کند.

اهمیت فتوسنتز بسیار زیاد است. ما فقط توجه می کنیم که سوخت (انرژی) و اکسیژن اتمسفر لازم برای وجود همه موجودات زنده را تامین می کند. بنابراین نقش فتوسنتز سیاره ای است.

ماهیت سیاره ای فتوسنتز نیز با این واقعیت تعیین می شود که به دلیل گردش اکسیژن و کربن (عمدتا) ترکیب مدرن جو حفظ می شود که به نوبه خود حفظ بیشتر حیات روی زمین را تعیین می کند. همچنین می توان گفت که انرژی ذخیره شده در محصولات فتوسنتز، در اصل منبع اصلی انرژی است که اکنون بشریت در اختیار دارد.

واکنش کل فتوسنتز

بنابراین 2 +H 2 O = (CH 2 O) + O 2 .

شیمی فتوسنتز با معادلات زیر توصیف می شود:

فتوسنتز - 2 گروه واکنش:

مرحله نور (بستگی دارد به روشنایی)

مرحله تاریک (بسته به دما).

هر دو گروه از واکنش ها به طور همزمان انجام می شود

فتوسنتز در کلروپلاست گیاهان سبز صورت می گیرد.

فتوسنتز با جذب و جذب نور توسط رنگدانه کلروفیل موجود در کلروپلاست سلول های سبز گیاه آغاز می شود.

این برای تغییر طیف جذبی مولکول کافی است.

مولکول کلروفیل فوتون های بنفش و آبی و سپس در قسمت قرمز طیف را جذب می کند و با فوتون های قسمت سبز و زرد طیف برهم کنش ندارد.

بنابراین، کلروفیل و گیاهان سبز به نظر می رسند - آنها به سادگی نمی توانند از پرتوهای سبز به هیچ وجه استفاده کنند و آنها را رها کنند تا در سراسر جهان راه بروند (در نتیجه آن را سبزتر می کنند).

رنگدانه های فتوسنتز در قسمت داخلی غشای تیلاکوئید قرار دارند.

رنگدانه ها به صورت سازماندهی شده اند فتوسیستم ها(میدان های آنتن برای گرفتن نور) - حاوی 250-400 مولکول رنگدانه های مختلف.

فتوسیستم شامل موارد زیر است:

مرکز واکنشفتوسیستم ها (مولکول کلروفیل آ)،

مولکول های آنتن

تمام رنگدانه های موجود در فتوسیستم قادر به انتقال انرژی حالت برانگیخته به یکدیگر هستند. انرژی فوتون جذب شده توسط یک یا مولکول رنگدانه دیگر به مولکول مجاور منتقل می شود تا زمانی که به مرکز واکنش برسد. هنگامی که سیستم تشدید مرکز واکنش به حالت برانگیخته می رود، دو الکترون برانگیخته را به مولکول گیرنده منتقل می کند و در نتیجه اکسید می شود و بار مثبت به دست می آورد.

در گیاهان:

فتوسیستم 1(حداکثر جذب نور در طول موج 700 نانومتر - P700)

فتوسیستم 2(حداکثر جذب نور در طول موج 680 نانومتر - P680

تفاوت در بهینه جذب به دلیل تفاوت های جزئی در ساختار رنگدانه ها است.

این دو سیستم به صورت پشت سر هم کار می کنند، مانند یک نوار نقاله دو بخشی که نامیده می شود فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی .

معادله خلاصه برای فتوفسفوریلاسیون غیر حلقوی:

F - نمادی برای باقی مانده اسید فسفریک

چرخه با فتوسیستم 2 آغاز می شود.

1) مولکول های آنتن یک فوتون را به دام می اندازند و تحریک را به مولکول مرکز فعال P680 منتقل می کنند.

2) مولکول P680 برانگیخته شده دو الکترون به کوفاکتور Q اهدا می کند، در حالی که اکسید شده و بار مثبت به دست می آورد.

کوفاکتور(کوفاکتور). کوآنزیم یا هر ماده دیگری که برای انجام عملکرد آنزیم ضروری است

کوآنزیم ها (کوآنزیم ها)[از لات co (cum) - همراه با آنزیم ها]، ترکیبات آلی با طبیعت غیر پروتئینی، شرکت کننده در واکنش آنزیمی به عنوان پذیرنده اتم های منفرد یا گروه های اتمی که توسط آنزیم از مولکول سوبسترا جدا می شوند، یعنی. برای عملکرد کاتالیزوری آنزیم ها این مواد بر خلاف جزء پروتئینی آنزیم (آپوآنزیم)، وزن مولکولی نسبتا کمی دارند و قاعدتاً در برابر حرارت پایدار هستند. گاهی اوقات، کوآنزیم به معنای هر ماده با وزن مولکولی کم است که مشارکت آن برای تجلی عمل کاتالیزوری آنزیم، از جمله یون ها، برای مثال، ضروری است. K + ، Mg 2 + و Mn 2 + . پیشنهادات واقع شده است. در محل فعال آنزیم و همراه با سوبسترا و گروه های عاملی محل فعال یک کمپلکس فعال را تشکیل می دهند.

برای تجلی فعالیت کاتالیزوری، بیشتر آنزیم ها به حضور کوآنزیم نیاز دارند. استثنا آنزیم های هیدرولیتیک (به عنوان مثال، پروتئازها، لیپازها، ریبونوکلئازها) هستند که در غیاب کوآنزیم عملکرد خود را انجام می دهند.

مولکول توسط P680 (تحت عمل آنزیم ها) کاهش می یابد. سپس آب به پروتون ها تجزیه می شود و اکسیژن مولکولی،آن ها آب یک اهداکننده الکترون است که از تکمیل مجدد الکترون ها در P 680 اطمینان می دهد.

فتولیز اب- شکافتن مولکول آب، به ویژه در فرآیند فتوسنتز. در اثر فتولیز آب، اکسیژن آزاد می شود که توسط گیاهان سبز در نور آزاد می شود.

مهمترین فرآیند ارگانیک که بدون آن وجود همه موجودات زنده روی سیاره ما زیر سوال می رفت، فتوسنتز است. فتوسنتز چیست؟ از مدرسه برای همه شناخته شده است. به طور کلی، این فرآیند تشکیل مواد آلی از دی اکسید کربن و آب است که در نور رخ می دهد و با آزاد شدن اکسیژن همراه است. تعریف پیچیده تر به شرح زیر است: فتوسنتز فرآیند تبدیل انرژی نور به انرژی پیوندهای شیمیایی مواد با منشاء آلی با مشارکت رنگدانه های فتوسنتزی است. در عمل مدرن، فتوسنتز معمولاً به عنوان مجموعه ای از فرآیندهای جذب، سنتز و استفاده از نور در تعدادی از واکنش های اندرگونیک درک می شود که یکی از آنها تبدیل دی اکسید کربن به مواد آلی است. و اکنون بیایید با جزئیات بیشتری دریابیم که فتوسنتز چگونه انجام می شود و این فرآیند به چه مراحلی تقسیم می شود!

ویژگی های عمومی

کلروپلاست هایی که هر گیاهی دارد، مسئول فتوسنتز است. کلروپلاست ها چیست؟ اینها پلاستیدهای بیضی شکل هستند که حاوی رنگدانه ای مانند کلروفیل هستند. این کلروفیل است که رنگ سبز گیاهان را تعیین می کند. در جلبک ها، این رنگدانه در ترکیب کروماتوفورها وجود دارد - سلول های منعکس کننده نور حاوی رنگدانه با اشکال مختلف. جلبک های قهوه ای و قرمز که در اعماق قابل توجهی که نور خورشید به خوبی نمی رسد زندگی می کنند، رنگدانه های مختلفی دارند.

مواد فتوسنتز بخشی از اتوتروف ها هستند - ارگانیسم هایی که قادر به سنتز مواد آلی از مواد معدنی هستند. آنها پایین ترین پله هرم غذایی هستند، بنابراین در رژیم غذایی همه موجودات زنده روی سیاره زمین گنجانده شده اند.

فواید فتوسنتز

چرا فتوسنتز لازم است؟ اکسیژن آزاد شده از گیاهان در طول فتوسنتز وارد جو می شود. با بالا آمدن به لایه های بالایی خود، ازن را تشکیل می دهد که از سطح زمین در برابر تشعشعات شدید خورشید محافظت می کند. به لطف صفحه ازن است که موجودات زنده می توانند به راحتی در خشکی بمانند. علاوه بر این، همانطور که می دانید، اکسیژن برای تنفس موجودات زنده مورد نیاز است.

پیشرفت فرآیند

همه چیز با این واقعیت شروع می شود که نور وارد کلروپلاست ها می شود. اندامک ها تحت تأثیر آن آب را از خاک می گیرند و همچنین آن را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می کنند. بنابراین، دو فرآیند انجام می شود. فتوسنتز گیاهان از زمانی شروع می شود که برگ ها قبلا آب و دی اکسید کربن را جذب کرده اند. انرژی نور در تیلاکوئیدها - محفظه های ویژه کلروپلاست ها - جمع می شود و مولکول آب را به دو جزء تقسیم می کند. بخشی از اکسیژن به سمت تنفس گیاه می رود و بقیه به جو می رود.

سپس دی اکسید کربن وارد پیرنوئیدها می شود - دانه های پروتئینی که توسط نشاسته احاطه شده اند. اینجاست که هیدروژن وارد می شود. این مواد با مخلوط شدن با یکدیگر قند تشکیل می دهند. این واکنش با آزاد شدن اکسیژن نیز ادامه می یابد. هنگامی که شکر (نام کلی کربوهیدرات های ساده) با نیتروژن، گوگرد و فسفر که از خاک وارد گیاه می شود مخلوط می شود، نشاسته (یک کربوهیدرات پیچیده)، پروتئین ها، چربی ها، ویتامین ها و سایر مواد لازم برای زندگی گیاه تشکیل می شود. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، فتوسنتز در شرایط نور طبیعی اتفاق می افتد. با این حال، نور مصنوعی نیز می تواند در آن مشارکت داشته باشد.

تا دهه 60 قرن بیستم، علم از یک مکانیسم برای کاهش دی اکسید کربن - در امتداد مسیر C3 - پنتوز فسفات آگاه بود. اخیراً دانشمندان استرالیایی نشان داده اند که در برخی گونه های گیاهی این فرآیند می تواند از طریق چرخه اسید C4-دی کربوکسیلیک ادامه یابد.

گیاهانی که دی اکسید کربن را از طریق مسیر C3 کاهش می دهند در دماهای متوسط ​​و نور کم، در جنگل ها یا مکان های تاریک بهترین عملکرد را دارند. این گیاهان شامل سهم شیر از گیاهان کشت شده و تقریباً تمام سبزیجاتی است که اساس رژیم غذایی ما را تشکیل می دهند.

در دسته دوم گیاهان، فتوسنتز به طور فعال در شرایط دمای بالا و روشنایی قوی انجام می شود. این گروه شامل گیاهانی است که در آب و هوای گرمسیری و گرم می رویند مانند ذرت، نیشکر، سورگوم و ....

متابولیسم گیاهی، به هر حال، اخیراً کشف شده است. دانشمندان توانستند دریابند که برخی از گیاهان دارای بافت های ویژه ای برای حفظ ذخایر آب هستند. دی اکسید کربن در آنها به شکل اسیدهای آلی جمع می شود و تنها پس از 24 ساعت به کربوهیدرات ها منتقل می شود. این مکانیسم به گیاهان فرصت حفظ آب را می دهد.

روند کار چگونه پیش می رود؟

ما قبلاً به طور کلی می دانیم که فرآیند فتوسنتز چگونه پیش می رود و چه نوع فتوسنتز اتفاق می افتد، اکنون بیایید عمیق تر با آن آشنا شویم.

همه چیز با این واقعیت شروع می شود که گیاه نور را جذب می کند. کلروفیل در این امر به او کمک می کند که به شکل کلروپلاست در برگ ها، ساقه ها و میوه های گیاه قرار دارد. مقدار اصلی این ماده در برگها متمرکز می شود. نکته این است که ورق به دلیل ساختار مسطح خود نور زیادی را جذب می کند. و هر چه نور بیشتر باشد، انرژی بیشتری برای فتوسنتز خواهد داشت. بنابراین، برگ های گیاه به عنوان نوعی مکان یاب عمل می کنند که نور را جذب می کنند.

هنگامی که نور جذب می شود، کلروفیل در حالت برانگیخته است. انرژی را به سایر اندام های گیاهی که در مرحله بعدی فتوسنتز درگیر هستند، منتقل می کند. مرحله دوم فرآیند بدون مشارکت نور انجام می شود و شامل یک واکنش شیمیایی شامل آب به دست آمده از خاک و دی اکسید کربن به دست آمده از هوا است. در این مرحله کربوهیدرات هایی سنتز می شوند که برای زندگی هر موجود زنده ای ضروری هستند. در این صورت نه تنها خود گیاه را تغذیه می کنند، بلکه به حیواناتی که آن را می خورند نیز منتقل می شوند. افراد با خوردن محصولات گیاهی یا حیوانی نیز این مواد را دریافت می کنند.

مراحل فرآیند

فتوسنتز به عنوان یک فرآیند نسبتاً پیچیده به دو مرحله تقسیم می شود: روشن و تاریک. همانطور که از نام آن پیداست، فاز اول نیاز به حضور تابش خورشیدی دارد، در حالی که فاز دوم نیازی به حضور تابش خورشیدی ندارد. در طول فاز نور، کلروفیل کوانتومی نور را جذب می کند و مولکول های ATP و NADH را تشکیل می دهد که بدون آن فتوسنتز غیرممکن است. ATP و NADH چیست؟

ATP (آدنوسیتری فسفات) یک کوآنزیم نوکلئیک است که حاوی پیوندهای پرانرژی است و به عنوان منبع انرژی در هر تبدیل آلی عمل می کند. این پیوند اغلب به عنوان حلقه انرژی شناخته می شود.

NADH (نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید) منبعی از هیدروژن است که برای سنتز کربوهیدرات ها با مشارکت دی اکسید کربن در فاز دوم فرآیندی مانند فتوسنتز استفاده می شود.

فاز نور

کلروپلاست ها حاوی تعداد زیادی مولکول کلروفیل هستند که هر کدام نور را جذب می کنند. رنگدانه های دیگر نیز آن را جذب می کنند، اما قادر به فتوسنتز نیستند. این فرآیند فقط در بخشی از مولکول های کلروفیل انجام می شود. مولکول های باقی مانده آنتن و مجتمع های برداشت نور (LSCs) را تشکیل می دهند. آنها کوانتوم های نوری را جمع می کنند و به مراکز واکنش منتقل می کنند که به آنها تله نیز می گویند. مراکز واکنش در فتوسیستم ها قرار دارند که دو مورد از آنها در یک گیاه فتوسنتزی وجود دارد. اولی حاوی یک مولکول کلروفیل است که قادر به جذب نور با طول موج 700 نانومتر است و دومی - 680 نانومتر.

بنابراین، دو نوع مولکول کلروفیل نور را جذب می کنند و برانگیخته می شوند که به انتقال الکترون ها به سطح انرژی بالاتر کمک می کند. الکترون های برانگیخته که دارای مقدار زیادی انرژی هستند، شکسته می شوند و وارد زنجیره حامل واقع در غشاهای تیلاکوئید (ساختارهای داخلی کلروپلاست ها) می شوند.

انتقال الکترونی

یک الکترون از فتوسیستم اول از کلروفیل P680 به پلاستوکینون و یک الکترون از سیستم دوم به فردوکسین می رسد. در همان زمان، یک مکان آزاد در محل جدا شدن الکترون ها در مولکول کلروفیل تشکیل می شود.

برای جبران کمبود، مولکول کلروفیل P680 الکترون های آب را می پذیرد و یون های هیدروژن را تشکیل می دهد. و دومین مولکول کلروفیل کمبود را از طریق سیستم حامل از فتوسیستم اول جبران می کند.

به این ترتیب فاز نوری فتوسنتز پیش می رود که ماهیت آن انتقال الکترون است. به موازات انتقال الکترون، حرکت یون های هیدروژن از طریق غشاء انجام می شود. این منجر به تجمع آنها در داخل تیلاکوئید می شود. با انباشته شدن در مقادیر زیاد، با کمک یک عامل مزدوج در بیرون آزاد می شوند. نتیجه انتقال الکترون، تشکیل ترکیب NADH است. و انتقال یون هیدروژن منجر به تشکیل ارز انرژی ATP می شود.

در پایان فاز نور، اکسیژن وارد جو می شود و ATP و NADH در داخل گلبرگ تشکیل می شوند. سپس مرحله تاریک فتوسنتز آغاز می شود.

فاز تاریک

این مرحله از فتوسنتز به دی اکسید کربن نیاز دارد. گیاه دائماً آن را از هوا جذب می کند. برای این منظور، روزنه هایی در سطح برگ وجود دارد - ساختارهای خاصی که با باز شدن، دی اکسید کربن را جذب می کنند. با ورود به داخل برگ در آب حل می شود و در فرآیندهای فاز نور شرکت می کند.

در طول فاز نور در اکثر گیاهان، دی اکسید کربن به یک ترکیب آلی که حاوی 5 اتم کربن است متصل می شود. در نتیجه یک جفت مولکول از یک ترکیب سه کربنه به نام اسید 3 فسفوگلیسریک تشکیل می شود. به این دلیل است که این ترکیب نتیجه اولیه فرآیند است که گیاهان دارای این نوع فتوسنتز را گیاهان C 3 می نامند.

فرآیندهای بعدی که در کلروپلاست ها انجام می شود برای افراد غیرتجربه بسیار دشوار است. نتیجه نهایی یک ترکیب شش کربنه است که کربوهیدرات های ساده یا پیچیده را سنتز می کند. این گیاه به شکل کربوهیدرات ها انرژی را ذخیره می کند. مقدار کمی از مواد در برگ باقی می ماند و نیازهای آن را برطرف می کند. کربوهیدرات های باقی مانده در سرتاسر گیاه گردش می کنند و به مکان هایی می روند که بیشتر به آنها نیاز است.

فتوسنتز در زمستان

بسیاری حداقل یک بار در زندگی خود تعجب کردند که اکسیژن در فصل سرد از کجا می آید. اولاً، اکسیژن نه تنها توسط گیاهان برگریز، بلکه توسط گیاهان مخروطی و دریایی نیز تولید می شود. و اگر گیاهان برگریز در زمستان یخ بزنند، مخروطیان به تنفس خود ادامه می دهند، هرچند با شدت کمتر. ثانیاً، محتوای اکسیژن در جو به این بستگی ندارد که آیا درختان برگ های خود را ریخته اند یا خیر. اکسیژن 21 درصد از جو را در هر نقطه از سیاره ما در هر زمانی از سال اشغال می کند. این مقدار تغییر نمی کند، زیرا توده های هوا بسیار سریع حرکت می کنند و زمستان در همه کشورها همزمان نمی آید. و ثالثاً، در زمستان در لایه های پایینی هوایی که استنشاق می کنیم، میزان اکسیژن حتی بیشتر از تابستان است. دلیل این پدیده دمای پایین است که به دلیل آن اکسیژن متراکم تر می شود.

نتیجه

امروز به یاد آوردیم که فتوسنتز چیست، کلروفیل چیست و چگونه گیاهان با جذب دی اکسید کربن، اکسیژن آزاد می کنند. البته فتوسنتز مهمترین فرآیند زندگی ماست. لزوم احترام به طبیعت را به ما یادآوری می کند.

27 فوریه 2014 | یک نظر | لولیتا اوکولنوا

فتوسنتز- فرآیند تشکیل مواد آلی از دی اکسید کربن و آب در نور با مشارکت رنگدانه های فتوسنتزی.

شیمی سنتز- روشی از تغذیه اتوتروف که در آن واکنش های اکسیداسیون ترکیبات معدنی به عنوان منبع انرژی برای سنتز مواد آلی از CO 2 عمل می کند.

معمولاً همه موجوداتی که قادر به سنتز مواد آلی از مواد معدنی هستند، یعنی. موجودات قادر به فتوسنتز و شیمی سنتزرجوع به .

برخی به طور سنتی به عنوان اتوتروف طبقه بندی می شوند.

در طول بررسی ساختار یک سلول گیاهی به طور خلاصه در مورد آن صحبت کردیم، اجازه دهید نگاهی به کل فرآیند با جزئیات بیشتر بیندازیم ...

جوهر فتوسنتز

(معادله کل)

ماده اصلی درگیر در فرآیند چند مرحله ای فتوسنتز - کلروفیل. این است که انرژی خورشیدی را به انرژی شیمیایی تبدیل می کند.

شکل یک نمایش شماتیک از مولکول کلروفیل را نشان می دهد، به هر حال، این مولکول بسیار شبیه به مولکول هموگلوبین است ...

کلروفیل درون آن تعبیه شده است کلروپلاست گرانا:

فاز نور فتوسنتز:

(بر روی غشاهای تیلاکوئید انجام می شود)

• نور، با برخورد به مولکول کلروفیل، توسط آن جذب می شود و آن را به حالت برانگیخته می آورد - الکترونی که بخشی از مولکول است، با جذب انرژی نور، به سطح انرژی بالاتر می رود و در فرآیندهای سنتز شرکت می کند.
• تحت تأثیر نور، شکافتن (فتولیز) آب نیز رخ می دهد:

در همان زمان، اکسیژن به محیط خارجی خارج می شود و پروتون ها در داخل تیلاکوئید در "مخزن پروتون" تجمع می کنند.

2H + + 2e - + NADP → NADP H 2

NADP یک ماده خاص، یک کوآنزیم است، به عنوان مثال. یک کاتالیزور، در این مورد یک حامل هیدروژن.

• سنتز شده (انرژی)

فاز تاریک فتوسنتز

(در استرومای کلروپلاست ها رخ می دهد)

سنتز واقعی گلوکز

چرخه ای از واکنش ها رخ می دهد که در آن C 6 H 12 O 6 تشکیل می شود. این واکنش ها از انرژی های ATP و NADP·H 2 که در فاز نور تشکیل شده اند استفاده می کنند. علاوه بر گلوکز، مونومرهای دیگر ترکیبات آلی پیچیده در طول فتوسنتز تشکیل می شود - اسیدهای آمینه، گلیسرول و اسیدهای چرب، نوکلئوتیدها.

لطفا توجه داشته باشید: این مرحله تاریک استبه این دلیل نامیده نمی شود که در شب می رود - سنتز گلوکز، به طور کلی، در سراسر ساعت اتفاق می افتد، اما فاز تاریک دیگر نیازی به انرژی نور ندارد.

"فتوسنتز فرآیندی است که در نهایت تمام مظاهر حیات در سیاره ما به آن بستگی دارد."

K.A. Timiryazev.

در نتیجه فتوسنتز، حدود 150 میلیارد تن ماده آلی در زمین تشکیل می شود و حدود 200 میلیارد تن اکسیژن آزاد در سال آزاد می شود. علاوه بر این، گیاهان میلیاردها تن نیتروژن، فسفر، گوگرد، کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سایر عناصر را در گردش خون دارند. اگرچه یک برگ سبز تنها از 1 تا 2 درصد نوری که به آن می‌تابد استفاده می‌کند، مواد آلی و به طور کلی اکسیژن توسط گیاه ایجاد می‌شود.

شیمی سنتز

شیموسنتز به دلیل انرژی آزاد شده در طی واکنش های شیمیایی اکسیداسیون ترکیبات معدنی مختلف: هیدروژن، سولفید هیدروژن، آمونیاک، اکسید آهن (II) و غیره انجام می شود.

با توجه به مواد موجود در متابولیسم باکتری ها، عبارتند از:

• باکتری های گوگرد - میکروارگانیسم های آب های حاوی H 2 S - منابع با بوی بسیار مشخص،
• باکتری آهن،
• باکتری های نیتریفیک - اکسید کننده آمونیاک و اسید نیتروژن،
• باکتری های تثبیت کننده نیتروژن - خاک را غنی می کند، عملکرد را به شدت افزایش می دهد.
• باکتری های اکسید کننده هیدروژن

اما ماهیت همان است - این نیز است

چگونه می توان چنین فرآیند پیچیده ای مانند فتوسنتز را به طور خلاصه و واضح توضیح داد؟ گیاهان تنها موجودات زنده ای هستند که می توانند غذای خود را تولید کنند. چگونه این کار را انجام می دهند؟ برای رشد، آنها تمام مواد لازم را از محیط دریافت می کنند: دی اکسید کربن - از هوا، آب و - از خاک. آنها همچنین به انرژی از نور خورشید نیاز دارند. این انرژی باعث ایجاد واکنش های شیمیایی خاصی می شود که طی آن دی اکسید کربن و آب به گلوکز تبدیل می شوند (تغذیه) و فتوسنتز می شود. به طور خلاصه و واضح، ماهیت این فرآیند را می توان حتی برای کودکان در سن مدرسه توضیح داد.

"همراه با نور"

کلمه "فتوسنتز" از دو کلمه یونانی - "عکس" و "سنتز" گرفته شده است، ترکیبی که در ترجمه به معنای "همراه با نور" است. انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. معادله شیمیایی فتوسنتز:

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

این بدان معناست که از 6 مولکول دی اکسید کربن و دوازده مولکول آب (همراه با نور خورشید) برای تولید گلوکز استفاده می شود که در نتیجه شش مولکول اکسیژن و شش مولکول آب به وجود می آید. اگر این را در قالب یک معادله کلامی نشان دهیم، به صورت زیر به دست می آید:

آب + خورشید => گلوکز + اکسیژن + آب.

خورشید منبع بسیار قوی انرژی است. مردم همیشه سعی می کنند از آن برای تولید برق، عایق کاری خانه ها، گرم کردن آب و غیره استفاده کنند. گیاهان میلیون ها سال پیش چگونگی استفاده از انرژی خورشیدی را "پیدا کردند" زیرا برای بقای آنها ضروری بود. فتوسنتز را می توان به طور خلاصه و واضح به شرح زیر توضیح داد: گیاهان از انرژی نور خورشید استفاده می کنند و آن را به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند که حاصل آن قند (گلوکز) است که مازاد آن به صورت نشاسته در برگ ها، ریشه ها، ساقه ها ذخیره می شود. و دانه های گیاه انرژی خورشید به گیاهان و همچنین به حیواناتی که این گیاهان می خورند منتقل می شود. زمانی که گیاه برای رشد و سایر فرآیندهای زندگی به مواد مغذی نیاز دارد، این ذخایر بسیار مفید هستند.

گیاهان چگونه انرژی خورشیدی را جذب می کنند؟

با صحبت کوتاه و واضح در مورد فتوسنتز، ارزش دارد به این سؤال بپردازیم که گیاهان چگونه انرژی خورشیدی را جذب می کنند. این به دلیل ساختار خاص برگ ها است که شامل سلول های سبز - کلروپلاست ها است که حاوی ماده خاصی به نام کلروفیل است. این همان چیزی است که به برگ ها رنگ سبز می دهد و وظیفه جذب انرژی نور خورشید را بر عهده دارد.

چرا بیشتر برگها پهن و مسطح هستند؟

فتوسنتز در برگ های گیاهان انجام می شود. واقعیت شگفت انگیز این است که گیاهان به خوبی برای به دام انداختن نور خورشید و جذب دی اکسید کربن سازگار هستند. با توجه به سطح گسترده، نور بسیار بیشتری جذب خواهد شد. به همین دلیل است که پنل های خورشیدی که گاهی بر روی پشت بام خانه ها نصب می شوند نیز پهن و مسطح هستند. هر چه سطح بزرگتر باشد، جذب بهتری دارد.

چه چیز دیگری برای گیاهان مهم است؟

درست مانند انسان، گیاهان نیز برای سالم ماندن، رشد و عملکرد خوب به مواد مغذی و مواد مغذی نیاز دارند. آنها مواد معدنی محلول در آب را از طریق ریشه خود از خاک دریافت می کنند. اگر خاک فاقد مواد مغذی معدنی باشد، گیاه به طور طبیعی رشد نمی کند. کشاورزان اغلب خاک را آزمایش می کنند تا مطمئن شوند که مواد مغذی کافی برای رشد محصول دارد. در غیر این صورت به استفاده از کودهای حاوی مواد معدنی ضروری برای تغذیه و رشد گیاه متوسل شوید.

چرا فتوسنتز اینقدر مهم است؟

با توضیح مختصر و واضح فتوسنتز برای کودکان، شایان ذکر است که این فرآیند یکی از مهم ترین واکنش های شیمیایی در جهان است. دلایل چنین سخنان پر سر و صدایی چیست؟ اول، فتوسنتز گیاهان را تغذیه می کند، که به نوبه خود همه موجودات زنده روی کره زمین، از جمله حیوانات و انسان ها را تغذیه می کنند. ثانیاً، در نتیجه فتوسنتز، اکسیژن لازم برای تنفس در جو آزاد می شود. همه موجودات زنده در اکسیژن تنفس می کنند و دی اکسید کربن را خارج می کنند. خوشبختانه گیاهان برعکس عمل می کنند، به همین دلیل است که نفس کشیدن برای انسان و حیوانات بسیار مهم است.

روند شگفت انگیز

به نظر می رسد گیاهان نیز می دانند چگونه نفس بکشند، اما برخلاف انسان ها و حیوانات، دی اکسید کربن را از هوا جذب می کنند، نه اکسیژن. گیاهان نیز می نوشند. به همین دلیل است که باید به آنها آب بدهید وگرنه می میرند. با کمک سیستم ریشه، آب و مواد غذایی به تمام قسمت های بدن گیاه منتقل می شود و دی اکسید کربن از طریق سوراخ های کوچک در برگ ها جذب می شود. محرک شروع یک واکنش شیمیایی نور خورشید است. تمام محصولات متابولیک حاصل توسط گیاهان برای تغذیه استفاده می شود، اکسیژن در جو آزاد می شود. به این ترتیب می توانید به طور مختصر و واضح توضیح دهید که فرآیند فتوسنتز چگونه اتفاق می افتد.

فتوسنتز: مراحل روشن و تاریک فتوسنتز

فرآیند مورد بررسی از دو بخش اصلی تشکیل شده است. دو مرحله فتوسنتز وجود دارد (توضیحات و جدول - زیر). اولین مرحله فاز نور نامیده می شود. این تنها در حضور نور در غشاهای تیلاکوئید با مشارکت کلروفیل، پروتئین های حامل الکترون و آنزیم سنتتاز ATP رخ می دهد. فتوسنتز چه چیز دیگری را پنهان می کند؟ با روشن شدن روز و شب (چرخه های کالوین) یکدیگر را روشن و جایگزین کنید. در طول فاز تاریک، تولید همان گلوکز، غذا برای گیاهان، اتفاق می افتد. این فرآیند واکنش مستقل از نور نیز نامیده می شود.

نتیجه

از مجموع موارد فوق می توان به نتایج زیر دست یافت:

• فتوسنتز فرآیندی است که دریافت انرژی از خورشید را ممکن می کند.
• انرژی نور خورشید توسط کلروفیل به انرژی شیمیایی تبدیل می شود.
• کلروفیل به گیاهان رنگ سبز می دهد.
• فتوسنتز در کلروپلاست برگ های گیاه اتفاق می افتد.
• دی اکسید کربن و آب برای فتوسنتز ضروری هستند.
• دی اکسید کربن از طریق سوراخ های ریز، روزنه ها وارد گیاه می شود و اکسیژن از آنها خارج می شود.
• آب از طریق ریشه جذب گیاه می شود.
• بدون فتوسنتز، هیچ غذایی در جهان وجود نخواهد داشت.

گیاهان آب و مواد معدنی را از ریشه خود به دست می آورند. برگ ها تغذیه ارگانیک گیاه را فراهم می کنند. برخلاف ریشه ها، آنها در خاک نیستند، بلکه در هوا هستند، بنابراین آنها نه خاک، بلکه تغذیه هوا را انجام می دهند.

از تاریخچه مطالعه تغذیه هوای گیاهان

دانش در مورد تغذیه گیاه به تدریج انباشته شده است.

حدود 350 سال پیش، دانشمند هلندی یان هلمونت برای اولین بار آزمایشی را در مورد مطالعه تغذیه گیاهان انجام داد. او در یک گلدان سفالی با خاک، بید را پرورش داد و فقط به آن آب اضافه کرد. دانشمند برگهای ریخته شده را با دقت وزن کرد. پنج سال بعد، جرم بید همراه با برگ های ریخته شده، 74.5 کیلوگرم افزایش یافت و جرم خاک تنها 57 گرم کاهش یافت، بر این اساس هلمونت به این نتیجه رسید که تمام مواد موجود در گیاه از خاک تشکیل نمی شوند. ، اما از آب این عقیده که اندازه گیاه فقط به دلیل آب افزایش می یابد تا پایان قرن 18 ادامه داشت.

در سال 1771، جوزف پریستلی شیمیدان انگلیسی، دی اکسید کربن یا به قول خودش "هوای خراب" را مطالعه کرد و به کشف قابل توجهی دست یافت. اگر یک شمع روشن کنید و آن را با یک کلاه شیشه ای بپوشانید، پس از کمی سوختن، خاموش می شود.

یک موش زیر چنین کلاهی شروع به خفگی می کند. اما اگر یک شاخه نعناع زیر کلاهک به همراه موش قرار گیرد، موش خفه نمی شود و به زندگی خود ادامه می دهد. این بدان معنی است که گیاهان هوای فاسد شده توسط نفس حیوانات را "تصحیح" می کنند، یعنی دی اکسید کربن را به اکسیژن تبدیل می کنند.

در سال 1862، جولیوس ساکس، گیاه‌شناس آلمانی، از طریق آزمایش‌هایی ثابت کرد که گیاهان سبز نه تنها اکسیژن آزاد می‌کنند، بلکه مواد آلی نیز ایجاد می‌کنند که به عنوان غذا برای همه موجودات دیگر عمل می‌کند.

فتوسنتز

تفاوت اصلی گیاهان سبز با سایر موجودات زنده وجود کلروپلاست های حاوی کلروفیل در سلول های آنها است. کلروفیل توانایی جذب پرتوهای خورشید را دارد که انرژی آن برای ایجاد مواد آلی ضروری است. فرآیند تشکیل مواد آلی از دی اکسید کربن و آب با کمک انرژی خورشیدی را فتوسنتز (به یونانی: pholos light) می گویند. در فرآیند فتوسنتز، نه تنها مواد آلی تشکیل می شود - قندها، بلکه اکسیژن نیز آزاد می شود.

به طور شماتیک، فرآیند فتوسنتز را می توان به صورت زیر نشان داد:

آب توسط ریشه ها جذب می شود و از طریق سیستم هدایت ریشه و ساقه به سمت برگ ها حرکت می کند. دی اکسید کربن یکی از اجزای تشکیل دهنده هوا است. از طریق روزنه های باز وارد برگ ها می شود. ساختار برگ به جذب دی اکسید کربن کمک می کند: سطح صاف تیغه های برگ که سطح تماس با هوا را افزایش می دهد و وجود تعداد زیادی روزنه در پوست.

قندهای تشکیل شده در نتیجه فتوسنتز به نشاسته تبدیل می شوند. نشاسته یک ماده آلی است که در آب حل نمی شود. چه کسی با محلول ید به راحتی قابل تشخیص است.

شواهدی از تشکیل نشاسته در برگ های در معرض نور

اجازه دهید ثابت کنیم که در برگ های سبز گیاهان، نشاسته از دی اکسید کربن و آب تشکیل می شود. برای انجام این کار، آزمایشی را در نظر بگیرید که زمانی توسط جولیوس ساکس انجام شد.

یک گیاه آپارتمانی (شمعدانی یا پامچال) به مدت دو روز در تاریکی نگهداری می شود تا تمام نشاسته برای فرآیندهای حیاتی مصرف شود. سپس چند برگ را از دو طرف با کاغذ سیاه می پوشانند تا فقط قسمتی از آنها را بپوشانند. در طول روز، گیاه در معرض نور قرار می گیرد و در شب علاوه بر آن با یک چراغ رومیزی روشن می شود.

پس از یک روز، برگ های مورد مطالعه قطع می شوند. برای اینکه بفهمیم در کدام قسمت از نشاسته برگ تشکیل شده است، برگها را به میل می جوشانند (به طوری که دانه های نشاسته متورم شوند) و سپس در الکل داغ نگهداری می کنند (کلروفیل حل می شود و برگ تغییر رنگ می دهد). سپس برگ ها در آب شسته شده و با محلول ضعیف ید درمان می شوند. قسمت‌هایی از برگ‌ها که در نور بودند از اثر ید رنگ آبی به خود می‌گیرند. این بدان معنی است که نشاسته در سلول های قسمت نورانی برگ تشکیل شده است. بنابراین، فتوسنتز فقط در حضور نور اتفاق می افتد.

شواهدی مبنی بر نیاز به دی اکسید کربن برای فتوسنتز

برای اثبات اینکه دی اکسید کربن برای تشکیل نشاسته در برگها ضروری است، گیاه آپارتمانی را نیز قبلاً در تاریکی نگهداری می کنند. سپس یکی از برگ ها را با مقدار کمی آب آهک در یک فلاسک قرار می دهند. فلاسک با یک سواب پنبه بسته می شود. گیاه در معرض دید قرار می گیرد. دی اکسید کربن توسط آب آهک جذب می شود، بنابراین در فلاسک وجود نخواهد داشت. برگ بریده می شود و مانند آزمایش قبلی، از نظر وجود نشاسته بررسی می شود. در آب گرم و الکل کهنه می شود و با محلول ید درمان می شود. با این حال، در این مورد، نتیجه آزمایش متفاوت خواهد بود: ورق آبی نمی شود، زیرا. حاوی نشاسته نیست بنابراین برای تشکیل نشاسته علاوه بر نور و آب به دی اکسید کربن نیز نیاز است.

بنابراین به این سوال پاسخ دادیم که گیاه چه نوع غذایی از هوا دریافت می کند. تجربه نشان داده است که دی اکسید کربن است. برای تشکیل مواد آلی ضروری است.

ارگانیسم هایی که به طور مستقل مواد آلی را برای ساختن بدن خود ایجاد می کنند، اتوتروف نامیده می شوند (یونانی autos - خود، trofe - غذا).

شواهدی برای تشکیل اکسیژن در طول فتوسنتز

برای اثبات اینکه گیاهان در طول فتوسنتز، اکسیژن را در محیط خارجی آزاد می کنند، آزمایشی را با گیاه آبزی Elodea در نظر بگیرید. شاخه های Elodea در ظرفی با آب فرو می روند و از بالا با قیف پوشانده می شوند. یک لوله آزمایش پر از آب را در انتهای قیف قرار دهید. این گیاه به مدت دو تا سه روز در معرض نور قرار می گیرد. Elodea هنگامی که در معرض نور قرار می گیرد حباب های گاز تراوش می کند. آنها در بالای لوله جمع می شوند و آب را جابجا می کنند. برای اینکه بفهمیم چه نوع گازی است، لوله آزمایش را با احتیاط جدا کرده و یک ترکش در حال دود را درون آن وارد می کنند. مشعل به شدت شعله ور می شود. این بدان معنی است که اکسیژن در فلاسک جمع شده است و از احتراق پشتیبانی می کند.

نقش فضایی گیاهان

گیاهان حاوی کلروفیل قادر به جذب انرژی خورشیدی هستند. لذا ک.ا. تیمیریازف نقش آنها را در زمین کیهانی نامید. بخشی از انرژی خورشیدی ذخیره شده در مواد آلی را می توان برای مدت طولانی ذخیره کرد. زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، نفت توسط موادی تشکیل می شوند که توسط گیاهان سبز در دوران باستان زمین شناسی ایجاد شده و انرژی خورشید را جذب می کردند. با سوزاندن مواد قابل احتراق طبیعی، انسان انرژی ذخیره شده میلیون ها سال پیش توسط گیاهان سبز را آزاد می کند.

فتوسنتز (آزمایشات)

1. موجوداتی که فقط از آلی مواد آلی تشکیل می دهند:

1. هتروتروف ها

2. اتوتروف ها

3. شیمی‌تروف‌ها

4. میکسوتروف ها

2. در فاز نوری فتوسنتز، موارد زیر رخ می دهد:

1. تشکیل ATP

2-تشکیل گلوکز

3. انتشار دی اکسید کربن

4. تشکیل کربوهیدرات

3. در طول فتوسنتز، اکسیژن تشکیل می شود که در این فرآیند آزاد می شود:

1.بیوسنتز پروتئین

2.فتولیز

3. تحریک مولکول کلروفیل

4. دی اکسید کربن مرکب و آب

4. در نتیجه فتوسنتز انرژی نور به:

1. انرژی حرارتی

2. انرژی شیمیایی ترکیبات معدنی

3. انرژی الکتریکی انرژی حرارتی

4. انرژی شیمیایی ترکیبات آلی

5. تنفس در بی هوازی ها در موجودات زنده در این فرآیند انجام می شود:

1. اکسیداسیون اکسیژن

2-فتوسنتز

3. تخمیر

4. شیمی سنتز

6. محصولات نهایی اکسیداسیون کربوهیدرات در سلول عبارتند از:

1.ADP و آب

2. آمونیاک و دی اکسید کربن

3. آب و دی اکسید کربن

4. آمونیاک، دی اکسید کربن و آب

7. در مرحله مقدماتی تجزیه کربوهیدرات ها، هیدرولیز اتفاق می افتد:

1. سلولز به گلوکز

2. پروتئین به اسیدهای آمینه

3.DNA به نوکلئوتیدها

4. چربی به گلیسرول و اسیدهای کربوکسیلیک

8. آنزیم ها اکسیداسیون اکسیژن را فراهم می کنند:

1. دستگاه گوارش و لیزوزوم

2. سیتوپلاسم

3. میتوکندری

4. پلاستید

9. در طی گلیکولیز، 3 مول گلوکز به شکل ATP ذخیره می شود:

10. دو مول گلوکز در یک سلول حیوانی تحت اکسیداسیون کامل قرار گرفتند، در حالی که دی اکسید کربن آزاد شد:

11. موجودات زنده در فرآیند شیمی سنتز انرژی اکسیداسیون را تبدیل می کنند:

1. ترکیبات گوگردی

2-ترکیبات آلی

3.نشاسته

12. یک ژن مربوط به اطلاعات مربوط به مولکول است:

1-اسیدهای آمینه

2.نشاسته

4. نوکلئوتید

13. کد ژنتیکی از سه نوکلئوتید تشکیل شده است که به این معنی است:

1. خاص

2. زائد

3. جهانی

4. سه قلو

14. در کد ژنتیکی، یک اسید آمینه مربوط به 2-6 سه قلو است، این خود را نشان می دهد:

1. تداوم

2. افزونگی

3. تطبیق پذیری

4. خاص بودن

15. اگر ترکیب نوکلئوتیدی DNA ATT-CHC-TAT باشد، ترکیب نوکلئوتیدی i-RNA:
1.TAA-CHTs-UTA

2.UAA-GCG-AUA

3.UAA-CHC-AUA

4.UAA-CHC-ATA

16. سنتز پروتئین در ریبوزوم های خود در موارد زیر رخ نمی دهد:

1. ویروس موزاییک تنباکو

2. مگس سرکه

3. مورچه

4. ویبریوکلرا

17. آنتی بیوتیک:

1. پروتئین محافظ خون است

2. پروتئین جدیدی را در بدن سنتز می کند

3. یک پاتوژن ضعیف است

4. سنتز پروتئین پاتوژن را مهار می کند

18. بخشی از مولکول DNA که در آن همانندسازی رخ می دهد دارای 30000 نوکلئوتید (هر دو رشته) است. برای تکرار شما نیاز دارید:

19. یک t-RNA چند آمینو اسید مختلف را می تواند انتقال دهد:

1-همیشه یکی

2. همیشه دو

3. همیشه سه

4. برخی ممکن است یک، برخی ممکن است چند حمل کنند.

20. ناحیه DNA که رونویسی از آن انجام می شود حاوی 153 نوکلئوتید است؛ یک پلی پپتید در این ناحیه از زیر کدگذاری می شود:

1.153 اسید آمینه

2.51 اسید آمینه

3.49 اسید آمینه

4.459 اسید آمینه

21. در طول فتوسنتز، اکسیژن در نتیجه تشکیل می شود

1. فتوسنتز آب

2. تجزیه گاز کربن

3. کاهش دی اکسید کربن به گلوکز

4. سنتز ATP

در طی فرآیند فتوسنتز،

1. سنتز کربوهیدرات ها و آزاد شدن اکسیژن

2. تبخیر آب و جذب اکسیژن

3. تبادل گاز و سنتز لیپید

4. آزادسازی دی اکسید کربن و سنتز پروتئین

23. در فاز نوری فتوسنتز از انرژی نور خورشید برای سنتز مولکول ها استفاده می شود.

1. لیپیدها

2. پروتئین ها

3. اسید نوکلئیک

24. تحت تأثیر انرژی نور خورشید، الکترون به سطح انرژی بالاتری در مولکول می رسد.

1. سنجاب

2. گلوکز

3. کلروفیل

4. بیوسنتز پروتئین

25. سلول گیاهی مانند سلول حیوانی در این فرآیند انرژی دریافت می کند. .

1. اکسیداسیون مواد آلی

2. بیوسنتز پروتئین

3. سنتز لیپید

4. سنتز اسید نوکلئیک

فتوسنتز در کلروپلاست سلول های گیاهی انجام می شود. کلروپلاست ها حاوی رنگدانه کلروفیل هستند که در فرآیند فتوسنتز نقش دارد و به گیاهان رنگ سبز می دهد. نتیجه این است که فتوسنتز فقط در قسمت های سبز گیاهان اتفاق می افتد.

فتوسنتز فرآیند تشکیل مواد آلی از مواد معدنی است. به طور خاص، گلوکز یک ماده آلی است و آب و دی اکسید کربن غیر آلی هستند.

نور خورشید نیز برای انجام فتوسنتز ضروری است. انرژی نور در پیوندهای شیمیایی مواد آلی ذخیره می شود. این نکته اصلی فتوسنتز است: اتصال انرژی که بعداً برای حفظ زندگی گیاه یا حیواناتی که این گیاه را می خورند استفاده می شود. ماده آلی فقط یک شکل است، راهی برای ذخیره انرژی خورشیدی.

هنگامی که فتوسنتز در سلول‌ها انجام می‌شود، واکنش‌های مختلفی در کلروپلاست‌ها و روی غشای آن‌ها انجام می‌شود.

همه آنها به نور نیاز ندارند. بنابراین، دو مرحله فتوسنتز وجود دارد: روشن و تاریک. فاز تاریک نیازی به نور ندارد و می تواند در شب رخ دهد.

دی اکسید کربن از هوا از طریق سطح گیاه وارد سلول ها می شود. آب از ریشه به سمت پایین ساقه جریان می یابد.

در نتیجه فرآیند فتوسنتز، نه تنها مواد آلی، بلکه اکسیژن نیز تشکیل می شود. اکسیژن از طریق سطح گیاه وارد هوا می شود.

گلوکز تشکیل شده در نتیجه فتوسنتز به سلول های دیگر منتقل می شود، به نشاسته تبدیل می شود (ذخیره می شود) و برای فرآیندهای زندگی استفاده می شود.

اندام اصلی که در آن فتوسنتز در اکثر گیاهان انجام می شود، برگ است. در برگها است که سلولهای فتوسنتزی زیادی وجود دارد که بافت فتوسنتزی را تشکیل می دهند.

از آنجایی که نور خورشید برای فتوسنتز مهم است، برگها معمولاً سطح زیادی دارند. به عبارت دیگر صاف و نازک هستند. برای اینکه نور به همه برگ ها برسد، در گیاهان طوری چیده شده اند که تقریباً یکدیگر را مبهم نکنند.

بنابراین، برای انجام فرآیند فتوسنتز، دی اکسید کربن، آب و نور. محصولات فتوسنتز هستند مواد آلی (گلوکز) و اکسیژن. فتوسنتز در کلروپلاست ها انجام می شودکه بیشتر در برگها یافت می شود.

در گیاهان (عمدتاً در برگهای آنها) فتوسنتز در نور انجام می شود. این فرآیندی است که در آن ماده آلی گلوکز (نوعی قند) از دی اکسید کربن و آب تشکیل می شود. علاوه بر این، گلوکز در سلول ها به یک ماده پیچیده تر، نشاسته تبدیل می شود. گلوکز و نشاسته هر دو کربوهیدرات هستند.

در فرآیند فتوسنتز نه تنها مواد آلی تولید می شود، بلکه اکسیژن نیز به عنوان یک محصول جانبی آزاد می شود.

دی اکسید کربن و آب مواد معدنی هستند، در حالی که گلوکز و نشاسته آلی هستند.

بنابراین اغلب گفته می شود که فتوسنتز فرآیند تشکیل مواد آلی از مواد معدنی در نور است. فقط گیاهان، برخی یوکاریوت های تک سلولی و برخی باکتری ها قادر به فتوسنتز هستند. چنین فرآیندی در سلول های حیوانات و قارچ ها وجود ندارد، بنابراین آنها مجبور به جذب مواد آلی از محیط هستند. در این رابطه گیاهان را اتوتروف و حیوانات و قارچ ها را هتروتروف می نامند.

فرآیند فتوسنتز در گیاهان در کلروپلاست ها انجام می شود که حاوی رنگدانه سبز کلروفیل هستند.

بنابراین، برای انجام فتوسنتز، شما نیاز دارید:

کلروفیل،

دی اکسید کربن.

فرآیند فتوسنتز تولید می کند:

مواد آلی،

اکسیژن.

گیاهان برای جذب نور سازگار هستند.در بسیاری از گیاهان علفی، زمانی که برگ ها روی هم سایه نمی اندازند، برگ ها در به اصطلاح روزت پایه جمع آوری می شوند. درختان با موزاییک برگ مشخص می شوند، که در آن برگ ها به گونه ای رشد می کنند که تا حد امکان یکدیگر را پنهان کنند. در گیاهان، تیغه‌های برگ به دلیل خم شدن دمبرگ‌های برگ می‌توانند به سمت نور بچرخند. با همه اینها، گیاهان سایه دوستی وجود دارند که فقط در سایه می توانند رشد کنند.

اببرای فتوسنتزمی رسدبه برگ هااز ریشهدر امتداد ساقه. بنابراین مهم است که گیاه رطوبت کافی دریافت کند. با کمبود آب و مواد معدنی خاص، فرآیند فتوسنتز مهار می شود.

دی اکسید کربنبرای فتوسنتز گرفته شده استبه طور مستقیماز هوای رقیقبرگها. برعکس، اکسیژنی که در طی فتوسنتز توسط گیاه تولید می شود، در هوا آزاد می شود. تبادل گاز توسط فضاهای بین سلولی (شکاف بین سلول ها) تسهیل می شود.

مواد آلی تشکیل شده در فرآیند فتوسنتز تا حدودی در خود برگ ها استفاده می شود، اما عمدتاً به سایر اندام ها جریان می یابد و به سایر مواد آلی تبدیل می شود، در متابولیسم انرژی استفاده می شود و به مواد مغذی ذخیره تبدیل می شود.

فتوسنتز

فتوسنتز- فرآیند سنتز مواد آلی به دلیل انرژی نور. ارگانیسم هایی که قادر به سنتز مواد آلی از ترکیبات معدنی هستند، اتوتروف نامیده می شوند. فتوسنتز تنها مشخصه سلول های موجودات اتوتروف است. موجودات هتروتروف قادر به سنتز مواد آلی از ترکیبات معدنی نیستند.
سلول های گیاهان سبز و برخی از باکتری ها دارای ساختارها و مجتمع های شیمیایی خاصی هستند که به آنها اجازه می دهد انرژی نور خورشید را جذب کنند.

نقش کلروپلاست ها در فتوسنتز

در سلول های گیاهی تشکیلات میکروسکوپی - کلروپلاست ها وجود دارد. این اندامک ها هستند که در آنها انرژی و نور جذب شده و به انرژی ATP و سایر مولکول ها - حامل های انرژی تبدیل می شوند. دانه های کلروپلاست حاوی کلروفیل، یک ماده آلی پیچیده است. کلروفیل انرژی نور را برای استفاده در بیوسنتز گلوکز و سایر مواد آلی جذب می کند. آنزیم های لازم برای سنتز گلوکز نیز در کلروپلاست ها قرار دارند.

فاز نور فتوسنتز

یک کوانتوم نور قرمز جذب شده توسط کلروفیل، الکترون را در حالت برانگیخته قرار می دهد. الکترونی که توسط نور برانگیخته می شود منبع زیادی انرژی به دست می آورد و در نتیجه به سطح انرژی بالاتری می رود. الکترونی که توسط نور برانگیخته می شود را می توان با سنگی که تا ارتفاع بلند شده است مقایسه کرد که انرژی پتانسیل نیز به دست می آورد. او را با سقوط از ارتفاع از دست می دهد. الکترون برانگیخته، گویی به صورت پلکانی، در امتداد زنجیره ترکیبات آلی پیچیده جاسازی شده در کلروپلاست حرکت می کند. حرکت از یک مرحله به مرحله دیگر، الکترون انرژی را از دست می دهد که برای سنتز ATP استفاده می شود. الکترونی که انرژی هدر داده به کلروفیل باز می گردد. بخش جدیدی از انرژی نور دوباره الکترون کلروفیل را تحریک می کند. دوباره همان مسیر را دنبال می کند و انرژی را صرف تشکیل مولکول های ATP می کند.
یون‌های هیدروژن و الکترون‌های لازم برای کاهش مولکول‌های حامل انرژی، در حین شکافتن مولکول‌های آب تشکیل می‌شوند. تجزیه مولکول های آب در کلروپلاست ها توسط پروتئین خاصی تحت تاثیر نور انجام می شود. این فرآیند نامیده می شود فتولیز آب.
بنابراین، انرژی نور خورشید به طور مستقیم توسط سلول گیاهی برای موارد زیر استفاده می شود:
1. تحریک الکترونهای کلروفیل که انرژی آنها بیشتر برای تشکیل ATP و سایر مولکولهای حامل انرژی صرف می شود.
2. فتولیز آب، تامین یون هیدروژن و الکترون به فاز نور فتوسنتز.
در این حالت، اکسیژن به عنوان محصول جانبی واکنش های فوتولیز آزاد می شود.

مرحله ای که در طی آن، به دلیل انرژی نور، ترکیبات غنی از انرژی تشکیل می شود - ATP و مولکول های حامل انرژی،تماس گرفت فاز نور فتوسنتز.

فاز تاریک فتوسنتز

کلروپلاست ها حاوی قندهای پنج کربنی هستند که یکی از آن ها است ریبولوز دی فسفات، پذیرنده دی اکسید کربن است. یک آنزیم خاص، قند پنج کربنه را با دی اکسید کربن موجود در هوا متصل می کند. در این حالت ترکیباتی تشکیل می شود که به دلیل انرژی ATP و سایر مولکول های حامل انرژی به یک مولکول گلوکز شش کربنه کاهش می یابد.

بنابراین، انرژی نوری تبدیل شده در طول فاز نور به انرژی ATP و سایر مولکول های حامل انرژی برای سنتز گلوکز استفاده می شود.

این فرآیندها می توانند در تاریکی انجام شوند.
جداسازی کلروپلاست ها از سلول های گیاهی امکان پذیر بود که فتوسنتز را در یک لوله آزمایشی تحت تأثیر نور انجام می دادند - آنها مولکول های جدید گلوکز را تشکیل دادند و در عین حال دی اکسید کربن را جذب کردند. اگر روشنایی کلروپلاست ها متوقف شد، سنتز گلوکز نیز به حالت تعلیق درآمد. با این حال، اگر ATP و مولکول های حامل انرژی کاهش یافته به کلروپلاست ها اضافه شوند، سنتز گلوکز از سر گرفته می شود و می تواند در تاریکی ادامه یابد. این بدان معناست که نور واقعا فقط برای سنتز ATP و شارژ مولکول های حامل انرژی مورد نیاز است. جذب دی اکسید کربن و تشکیل گلوکز در گیاهانتماس گرفت فاز تاریک فتوسنتززیرا او می تواند در تاریکی راه برود.
نور شدید، افزایش دی اکسید کربن در هوا منجر به افزایش فعالیت فتوسنتز می شود.

سایر نکات زیست شناسی

مقالات جالب تر: