Kokio audinio ląstelėse vyksta fotosintezė. Fotosintezės samprata, kur ir kas vyksta šviesioje fotosintezės fazėje. Fotosintezės svarba žmogaus gyvenime

Fotosintezė yra žalių augalų lapuose esančių organinių junginių sintezė iš vandens ir atmosferos anglies dioksido, naudojant saulės (šviesos) energiją, kurią chloroplastuose adsorbuoja chlorofilas.

Fotosintezės dėka pagaunama matomos šviesos energija ir paverčiama chemine energija, kuri kaupiama (saugoma) fotosintezės metu susidarančiose organinėse medžiagose.

Fotosintezės proceso atradimo data galima laikyti 1771 m. Anglų mokslininkas J. Priestley atkreipė dėmesį į oro sudėties pokyčius dėl gyvybinės gyvūnų veiklos. Esant žaliems augalams, oras vėl tapo tinkamas ir kvėpuoti, ir degti. Vėliau daugelio mokslininkų darbai (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J. B. Boussingault) nustatė, kad žalieji augalai sugeria CO 2 iš oro, iš kurio, dalyvaujant vandeniui šviesoje, susidaro organinės medžiagos. . Būtent šį procesą 1877 metais vokiečių mokslininkas W. Pfefferis pavadino fotosinteze. Didelę reikšmę fotosintezės esmei atskleisti turėjo R. Mayerio suformuluotas energijos tvermės dėsnis. 1845 metais R. Mayeris pasiūlė, kad augalų naudojama energija yra Saulės energija, kurią augalai fotosintezės proceso metu paverčia chemine energija. Šią poziciją sukūrė ir eksperimentiškai patvirtino žymus rusų mokslininkas K.A. Timirjazevas.

Pagrindinis fotosintetinių organizmų vaidmuo:

1) saulės šviesos energijos pavertimas organinių junginių cheminių ryšių energija;

2) atmosferos prisotinimas deguonimi;

Dėl fotosintezės Žemėje susidaro 150 milijardų tonų organinių medžiagų ir per metus išsiskiria apie 200 milijardų tonų laisvo deguonies. Tai apsaugo nuo CO2 koncentracijos padidėjimo atmosferoje, užkertant kelią Žemės perkaitimui (šiltnamio efektui).

Fotosintezės metu sukurta atmosfera apsaugo gyvus daiktus nuo žalingos trumpųjų bangų UV spinduliuotės (atmosferos deguonies-ozono skydo).

Tik 1-2% saulės energijos patenka į žemės ūkio augalų derlių, nuostoliai atsiranda dėl nepilno šviesos sugerties. Todėl yra didžiulė perspektyva padidinti produktyvumą, parenkant aukšto fotosintezės efektyvumo veisles ir sukuriant šviesai sugerti palankią pasėlių struktūrą. Šiuo atžvilgiu ypač aktualus tampa teorinių fotosintezės valdymo pagrindų kūrimas.

Fotosintezės svarba yra didžiulė. Pažymėkime tik tai, kad jis tiekia kurą (energiją) ir atmosferos deguonį, reikalingą visų gyvų būtybių egzistavimui. Todėl fotosintezės vaidmuo yra planetinis.

Fotosintezės planetiškumą lemia ir tai, kad deguonies ir anglies ciklo dėka (daugiausia) išlaikoma esama atmosferos sudėtis, o tai savo ruožtu lemia tolesnį gyvybės palaikymą Žemėje. Taip pat galime pasakyti, kad energija, kuri yra saugoma fotosintezės produktuose, iš esmės yra pagrindinis energijos šaltinis, kurį dabar turi žmonija.

Bendra fotosintezės reakcija

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

Fotosintezės chemija apibūdinama tokiomis lygtimis:

Fotosintezė – 2 reakcijų grupės:

šviesos scena (priklauso nuo apšvietimas)

tamsi stadija (priklauso nuo temperatūros).

Abi reakcijų grupės vyksta vienu metu

Fotosintezė vyksta žaliųjų augalų chloroplastuose.

Fotosintezė prasideda nuo šviesos gaudymo ir sugerties pigmento chlorofilo, esančio žaliųjų augalų ląstelių chloroplastuose.

Pasirodo, kad to pakanka, kad būtų pakeistas molekulės sugerties spektras.

Chlorofilo molekulė sugeria fotonus violetinėje ir mėlynoje, o paskui raudonojoje spektro dalyje ir nesąveikauja su fotonais žaliojoje ir geltonojoje spektro dalyje.

Štai kodėl chlorofilas ir augalai atrodo žaliai – jie tiesiog negali pasinaudoti žaliaisiais spinduliais ir palikti juos klajoti po pasaulį (taip daro jį žalesnį).

Fotosintetiniai pigmentai yra vidinėje tilakoidinės membranos pusėje.

Pigmentai yra suskirstyti į fotosistemos(antenos laukai šviesai fiksuoti) – turi 250–400 skirtingų pigmentų molekulių.

Fotosistemą sudaro:

reakcijos centras fotosistemos (chlorofilo molekulė A),

antenos molekulės

Visi fotosistemos pigmentai gali perduoti sužadintos būsenos energiją vienas kitam. Vienos ar kitos pigmento molekulės sugerta fotono energija perduodama kaimyninei molekulei, kol pasiekia reakcijos centrą. Kai reakcijos centro rezonansinė sistema pereina į sužadinimo būseną, ji perduoda du sužadintus elektronus į akceptoriaus molekulę ir taip oksiduojasi bei įgauna teigiamą krūvį.

Augaluose:

fotosistema 1(didžiausia šviesos sugertis, kai bangos ilgis 700 nm – P700)

fotosistema 2(didžiausia šviesos sugertis, kai bangos ilgis 680 nm – P680

Sugerties optimalumo skirtumai atsiranda dėl nedidelių pigmento struktūros skirtumų.

Abi sistemos veikia kartu, kaip dviejų dalių konvejeris, vadinamas neciklinis fotofosforilinimas .

Suvestinė lygtis neciklinis fotofosforilinimas:

Ф - fosforo rūgšties likučio simbolis

Ciklas prasideda fotosistema 2.

1) antenos molekulės fiksuoja fotoną ir perduoda sužadinimą aktyvaus centro molekulei P680;

2) sužadinta molekulė P680 atiduoda du elektronus kofaktoriui Q, kol oksiduojasi ir įgauna teigiamą krūvį;

Kofaktorius(kofaktorius). Kofermentas arba bet kuri kita medžiaga, reikalinga fermentui atlikti savo funkciją

Kofermentai (kofermentai)[iš lat. co (cum) – kartu ir fermentai], nebaltyminės prigimties organiniai junginiai, dalyvaujantys fermentinėje reakcijoje kaip atskirų atomų ar atominių grupių, kurias fermentas atskiria nuo substrato molekulės, akceptoriai, t.y. atlikti katalizinį fermentų veikimą. Šios medžiagos, priešingai nei baltyminis fermento komponentas (apofermentas), turi santykinai mažą molekulinę masę ir, kaip taisyklė, yra termostabilios. Kartais kofermentai reiškia bet kokias mažos molekulinės masės medžiagas, kurių dalyvavimas būtinas, kad vyktų katalizinis fermento veikimas, įskaitant, pavyzdžiui, jonus. K+, Mg2+ ir Mn2+. Fermentai yra. aktyviajame fermento centre ir kartu su substratu bei aktyvaus centro funkcinėmis grupėmis sudaro aktyvuotą kompleksą.

Daugumai fermentų reikalingas kofermentas, kad būtų rodomas katalizinis aktyvumas. Išimtis yra hidroliziniai fermentai (pavyzdžiui, proteazės, lipazės, ribonukleazė), kurie savo funkciją atlieka nesant kofermento.

Molekulė redukuojama P680 (veikiant fermentams). Tokiu atveju vanduo disocijuoja į protonus ir molekulinis deguonis, tie. vanduo yra elektronų donoras, kuris užtikrina elektronų papildymą P 680.

FOTOLIZE VANDUO- vandens molekulės skilimas, ypač fotosintezės metu. Dėl vandens fotolizės susidaro deguonis, kurį šviesoje išskiria žali augalai.

Svarbiausias organinis procesas, be kurio būtų abejojama visų gyvų būtybių egzistavimu mūsų planetoje, yra fotosintezė. Kas yra fotosintezė? Visi tai žino iš mokyklos laikų. Grubiai tariant, tai yra organinių medžiagų susidarymo iš anglies dioksido ir vandens procesas, vykstantis šviesoje ir kartu su deguonies išsiskyrimu. Sudėtingesnis apibrėžimas yra toks: fotosintezė yra procesas, kai šviesos energija paverčiama organinės kilmės medžiagų cheminių ryšių energija, dalyvaujant fotosintezės pigmentams. Šiuolaikinėje praktikoje fotosintezė paprastai suprantama kaip šviesos absorbcijos, sintezės ir panaudojimo procesų visuma endergoninių reakcijų metu, iš kurių viena yra anglies dioksido pavertimas organinėmis medžiagomis. Dabar išsiaiškinkime išsamiau, kaip vyksta fotosintezė ir į kokias fazes šis procesas yra padalintas!

bendrosios charakteristikos

Chloroplastai, kurių turi kiekvienas augalas, yra atsakingi už fotosintezę. Kas yra chloroplastai? Tai ovalūs plastidai, kuriuose yra pigmento, pavyzdžiui, chlorofilo. Būtent chlorofilas lemia žalią augalų spalvą. Dumbliuose šio pigmento yra chromatoforuose – pigmento turinčiose įvairių formų šviesą atspindinčiose ląstelėse. Rudieji ir raudonieji dumbliai, gyvenantys dideliame gylyje, kur saulės šviesa nepasiekia gerai, turi skirtingus pigmentus.

Fotosintezės medžiagos yra autotrofų - organizmų, galinčių sintetinti organines medžiagas iš neorganinių medžiagų, dalis. Jie yra žemiausias maisto piramidės lygis, todėl yra įtraukti į visų gyvų organizmų racioną Žemės planetoje.

Fotosintezės privalumai

Kodėl reikalinga fotosintezė? Fotosintezės metu iš augalų išsiskiriantis deguonis patenka į atmosferą. Kylant į viršutinius sluoksnius, susidaro ozonas, apsaugantis žemės paviršių nuo stiprios saulės spinduliuotės. Ozono ekrano dėka gyvi organizmai gali patogiai išbūti sausumoje. Be to, kaip žinia, deguonis reikalingas gyvų organizmų kvėpavimui.

Proceso eiga

Viskas prasideda nuo šviesos patekimo į chloroplastus. Jo įtakoje organelės ištraukia vandenį iš dirvožemio, taip pat padalija jį į vandenilį ir deguonį. Taigi vyksta du procesai. Augalų fotosintezė prasideda tuo metu, kai lapai jau yra sugėrę vandenį ir anglies dioksidą. Šviesos energija kaupiasi tilakoiduose – specialiuose chloroplastų skyriuose ir padalija vandens molekulę į du komponentus. Dalis deguonies patenka į augalų kvėpavimą, o likusi dalis patenka į atmosferą.

Tada anglies dioksidas patenka į pirenoidus – baltymų granules, apsuptas krakmolo. Čia ateina ir vandenilis. Sumaišytos viena su kita, šios medžiagos sudaro cukrų. Ši reakcija taip pat vyksta, kai išsiskiria deguonis. Sumaišius cukrų (bendras paprastųjų angliavandenių pavadinimas) su azotu, siera ir fosforu, kurie patenka į augalą iš dirvožemio, susidaro krakmolas (sudėtingas angliavandenis), baltymai, riebalai, vitaminai ir kitos augalams būtinos medžiagos. Daugeliu atvejų fotosintezė vyksta natūralaus apšvietimo sąlygomis. Tačiau jame gali dalyvauti ir dirbtinis apšvietimas.

Iki XX amžiaus 60-ųjų mokslas žinojo vieną anglies dioksido mažinimo mechanizmą – C 3 -pentozės fosfato keliu. Neseniai Australijos mokslininkai įrodė, kad kai kuriose augalų rūšyse šis procesas gali vykti per C4-dikarboksirūgšties ciklą.

Augaluose, kurie sumažina anglies dioksido kiekį C 3 keliu, fotosintezė geriausiai vyksta esant vidutinei temperatūrai ir silpnam apšvietimui, miškuose ar tamsiose vietose. Šie augalai apima didžiąją kultūrinių augalų dalį ir beveik visas daržoves, kurios yra mūsų mitybos pagrindas.

Antroje augalų klasėje fotosintezė aktyviausiai vyksta aukštos temperatūros ir stiprios šviesos sąlygomis. Šiai grupei priklauso augalai, augantys atogrąžų ir šilto klimato zonose, pavyzdžiui, kukurūzai, cukranendrės, sorgai ir kt.

Augalų metabolizmas, beje, buvo atrastas visai neseniai. Mokslininkams pavyko išsiaiškinti, kad kai kurie augalai turi specialius audinius vandens atsargoms išsaugoti. Juose anglies dioksidas kaupiasi organinių rūgščių pavidalu ir tik po 24 valandų virsta angliavandeniais. Šis mechanizmas leidžia augalams taupyti vandenį.

Kaip vyksta procesas?

Mes jau žinome bendrais bruožais, kaip vyksta fotosintezės procesas ir kokia fotosintezė vyksta, dabar susipažinkime su juo giliau.

Viskas prasideda nuo to, kad augalas sugeria šviesą. Tam jai padeda chlorofilas, kuris chloroplastų pavidalu yra augalo lapuose, stiebuose ir vaisiuose. Pagrindinis šios medžiagos kiekis yra sutelktas lapuose. Reikalas tas, kad dėl savo plokščios struktūros lakštas pritraukia daug šviesos. Ir kuo daugiau šviesos, tuo daugiau energijos fotosintezei. Taigi, augalo lapai veikia kaip savotiški lokatoriai, fiksuojantys šviesą.

Kai šviesa absorbuojama, chlorofilas yra sužadintos būsenos. Jis perduoda energiją kitiems augalų organams, dalyvaujantiems kitame fotosintezės etape. Antrasis proceso etapas vyksta nedalyvaujant šviesai ir susideda iš cheminės reakcijos, kurioje dalyvauja vanduo, gaunamas iš dirvožemio, ir anglies dioksidas, gaunamas iš oro. Šiame etape sintetinami angliavandeniai, kurie yra būtini bet kurio organizmo gyvybei. Tokiu atveju jie ne tik maitina patį augalą, bet ir perduodami jį valgantiems gyvūnams. Šių medžiagų žmonės gauna ir vartodami augalinius ar gyvūninius produktus.

Proceso fazės

Kadangi fotosintezė yra gana sudėtingas procesas, jis skirstomas į dvi fazes: šviesiąją ir tamsiąją. Kaip rodo pavadinimas, pirmajai fazei reikalinga saulės spinduliuotė, o antrajame – ne. Šviesos fazės metu chlorofilas sugeria šviesos kvantą, sudarydamas ATP ir NADH molekules, be kurių neįmanoma fotosintezė. Kas yra ATP ir NADH?

ATP (adenozinis trifosfatas) yra nukleino kofermentas, kuriame yra didelės energijos jungčių ir kuris yra energijos šaltinis bet kokioje organinėje transformacijoje. Jungtis dažnai vadinama energine voliuta.

NADH (nikotinamido adenino dinukleotidas) yra vandenilio šaltinis, naudojamas angliavandeniams sintetinti, dalyvaujant anglies dioksidui antroje proceso fazėje, pavyzdžiui, fotosintezėje.

Šviesos fazė

Chloroplastuose yra daug chlorofilo molekulių, kurių kiekviena sugeria šviesą. Kiti pigmentai taip pat jį sugeria, tačiau jie nepajėgūs fotosintezei. Procesas vyksta tik dalyje chlorofilo molekulių. Likusios molekulės sudaro antenos ir šviesos surinkimo kompleksus (LHC). Jie kaupia šviesos spinduliuotės kvantus ir perduoda juos į reakcijos centrus, kurie dar vadinami spąstais. Reakcijos centrai yra fotosistemose, iš kurių fotosintetinis augalas turi du. Pirmajame yra chlorofilo molekulė, galinti sugerti šviesą, kurios bangos ilgis yra 700 nm, o antrasis - 680 nm.

Taigi, dviejų tipų chlorofilo molekulės sugeria šviesą ir susijaudina, todėl elektronai pereina į aukštesnį energijos lygį. Sužadinti elektronai, turintys didelį energijos kiekį, yra atplėšiami ir patenka į transportavimo grandinę, esančią tilaoidinėse membranose (vidinės chloroplastų struktūros).

Elektronų perėjimas

Pirmosios fotosistemos elektronas iš chlorofilo P680 pereina į plastochinoną, o elektronas iš antrosios sistemos – į ferredoksiną. Tokiu atveju elektronų pašalinimo vietoje susidaro laisva erdvė chlorofilo molekulėje.

Kad kompensuotų trūkumą, chlorofilo P680 molekulė priima elektronus iš vandens, sudarydama vandenilio jonus. O antroji chlorofilo molekulė kompensuoja trūkumą per nešėjų sistemą iš pirmosios fotosistemos.

Taip vyksta šviesi fotosintezės fazė, kurios esmė – elektronų perdavimas. Lygiagretus elektronų pernešimui yra vandenilio jonų judėjimas per membraną. Tai veda prie jų kaupimosi tilakoido viduje. Susikaupę dideliais kiekiais, jie išleidžiami į išorę konjugavimo faktoriaus pagalba. Elektronų pernešimo rezultatas yra junginio NADH susidarymas. O vandenilio jonų perdavimas lemia energijos valiutos ATP susidarymą.

Šviesos fazės pabaigoje deguonis patenka į atmosferą, o žiedlapio viduje susidaro ATP ir NADH. Tada prasideda tamsioji fotosintezės fazė.

Tamsi fazė

Šiai fotosintezės fazei reikalingas anglies dioksidas. Augalas nuolat jį sugeria iš oro. Šiuo tikslu lapo paviršiuje yra stomos - specialios struktūros, kurios, atidarytos, sugeria anglies dioksidą. Patekęs į lapą, jis ištirpsta vandenyje ir dalyvauja šviesos fazės procesuose.

Daugumoje augalų šviesos fazės metu anglies dioksidas jungiasi su organiniu junginiu, kuriame yra 5 anglies atomai. Rezultatas yra trijų anglies junginių, vadinamų 3-fosfoglicerino rūgštimi, molekulių pora. Būtent todėl, kad šis junginys yra pagrindinis proceso rezultatas, augalai su tokio tipo fotosinteze vadinami C 3 augalais.

Tolesni chloroplastuose vykstantys procesai nepatyrusiems žmonėms yra labai sudėtingi. Galutinis rezultatas yra šešių anglies junginys, kuris sintezuoja paprastus arba sudėtingus angliavandenius. Būtent angliavandenių pavidalu augalas kaupia energiją. Nedidelė dalis medžiagų lieka lape ir tenkina jo poreikius. Likę angliavandeniai cirkuliuoja visame augale ir pristatomi ten, kur jų labiausiai reikia.

Fotosintezė žiemą

Daugelis žmonių bent kartą gyvenime susimąstė, iš kur šaltuoju metų laiku atsiranda deguonis. Pirma, deguonį gamina ne tik lapuočiai, bet ir spygliuočiai bei jūros augalai. O jei lapuočių augalai žiemą nušąla, spygliuočiai ir toliau kvėpuoja, nors ir ne taip intensyviai. Antra, deguonies kiekis atmosferoje nepriklauso nuo to, ar medžiai numetė lapus. Deguonis užima 21% atmosferos, bet kurioje mūsų planetos vietoje bet kuriuo metų laiku. Ši vertė nesikeičia, nes oro masės juda labai greitai, o žiema ne visose šalyse vyksta vienu metu. Na, ir trečia, žiemą žemesniuose oro sluoksniuose, kuriuos įkvepiame, deguonies kiekis net didesnis nei vasarą. Šio reiškinio priežastis yra žema temperatūra, dėl kurios deguonis tampa tankesnis.

Išvada

Šiandien prisiminėme, kas yra fotosintezė, kas yra chlorofilas ir kaip augalai, sugerdami anglies dioksidą, išskiria deguonį. Žinoma, fotosintezė yra svarbiausias procesas mūsų gyvenime. Tai primena mums, kad reikia rūpintis gamta.

2014 m. vasario 27 d. | Vienas komentaras | Lolita Okolnova

Fotosintezė- organinių medžiagų susidarymo iš anglies dioksido ir vandens procesas šviesoje, dalyvaujant fotosintezės pigmentams.

Chemosintezė- autotrofinės mitybos metodas, kai energijos šaltinis organinių medžiagų sintezei iš CO 2 yra neorganinių junginių oksidacijos reakcijos

Paprastai visi organizmai, galintys sintetinti organines medžiagas iš neorganinių medžiagų, t.y. organizmai, galintys fotosintezė ir chemosintezė, atsižvelgti į .

Kai kurie tradiciškai klasifikuojami kaip autotrofai.

Trumpai kalbėjome apie augalo ląstelės sandarą, pažvelkime į visą procesą plačiau...

Fotosintezės esmė

(suvestinė lygtis)

Pagrindinė medžiaga, dalyvaujanti daugiapakopiame fotosintezės procese, yra chlorofilas. Būtent tai saulės energiją paverčia chemine energija.

Paveiksle pavaizduota schematiškai pavaizduota chlorofilo molekulė, beje, molekulė labai panaši į hemoglobino molekulę...

Chlorofilas yra įmontuotas chloroplasto grana:

Šviesioji fotosintezės fazė:

(atliekama ant tilakoidinių membranų)

• Šviesa, pataikyta į chlorofilo molekulę, yra absorbuojama ir perkeliama į sužadinimo būseną – molekulės dalis esantis elektronas, sugėręs šviesos energiją, pereina į aukštesnį energijos lygį ir dalyvauja sintezės procesuose;
• Šviesos įtakoje taip pat vyksta vandens skilimas (fotolizė):

Tokiu atveju deguonis pašalinamas į išorinę aplinką, o protonai kaupiasi tilakoido viduje „protonų rezervuare“.

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

NADP yra specifinė medžiaga, kofermentas, t.y. katalizatorius, šiuo atveju vandenilio nešiklis.

• sintezuota (energija)

Tamsioji fotosintezės fazė

(atsiranda chloroplastų stromoje)

tikroji gliukozės sintezė

vyksta reakcijų ciklas, kurio metu susidaro C 6 H 12 O 6. Šiose reakcijose naudojama šviesos fazėje susidariusių ATP ir NADPH 2 energija; Be gliukozės, fotosintezės metu susidaro ir kiti kompleksinių organinių junginių monomerai – aminorūgštys, glicerolis ir riebalų rūgštys, nukleotidai.

Atkreipkite dėmesį: ši fazė yra tamsi jis vadinamas ne todėl, kad tai vyksta naktį - gliukozės sintezė paprastai vyksta visą parą, bet tamsiajai fazei šviesios energijos nebereikia.

„Fotosintezė yra procesas, nuo kurio galiausiai priklauso visos mūsų planetos gyvybės apraiškos.

K. A. Timiriazevas.

Dėl fotosintezės Žemėje susidaro apie 150 milijardų tonų organinių medžiagų ir per metus išsiskiria apie 200 milijardų tonų laisvo deguonies. Be to, augalai į ciklą įtraukia milijardus tonų azoto, fosforo, sieros, kalcio, magnio, kalio ir kitų elementų. Nors žalias lapas sunaudoja tik 1-2% ant jo krentančios šviesos, augalo sukurtos organinės medžiagos ir apskritai deguonies.

Chemosintezė

Chemosintezė vyksta dėl įvairių neorganinių junginių cheminių oksidacijos reakcijų metu išsiskiriančios energijos: vandenilio, sieros vandenilio, amoniako, geležies (II) oksido ir kt.

Pagal medžiagas, įtrauktas į bakterijų metabolizmą, yra:

• sieros bakterijos - vandens telkinių mikroorganizmai, kuriuose yra H 2 S - šaltiniai, turintys labai būdingą kvapą,
• geležies bakterijos,
• nitrifikuojančios bakterijos - oksiduoja amoniaką ir azoto rūgštį,
• azotą fiksuojančios bakterijos - praturtina dirvą, labai padidina produktyvumą,
• vandenilį oksiduojančios bakterijos

Tačiau esmė išlieka ta pati – tai taip pat

Kaip trumpai ir aiškiai paaiškinti tokį sudėtingą procesą kaip fotosintezė? Augalai yra vieninteliai gyvi organizmai, galintys patys gaminti maistą. Kaip jie tai padaro? Visas augimui reikalingas medžiagas jie gauna iš aplinkos: anglies dvideginio iš oro, vandens ir dirvožemio. Jiems taip pat reikia energijos, kurią jie gauna iš saulės spindulių. Ši energija sukelia tam tikras chemines reakcijas, kurių metu anglies dioksidas ir vanduo paverčiami gliukoze (maistu) ir yra fotosintezė. Proceso esmę galima trumpai ir aiškiai paaiškinti net mokyklinio amžiaus vaikams.

„Kartu su šviesa“

Žodis „fotosintezė“ kilęs iš dviejų graikų kalbos žodžių – „foto“ ir „sintezė“, kurių derinys reiškia „kartu su šviesa“. Saulės energija paverčiama chemine energija. Cheminė fotosintezės lygtis:

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

Tai reiškia, kad gliukozei gaminti (kartu su saulės šviesa) naudojamos 6 anglies dioksido molekulės ir dvylika molekulių vandens, todėl susidaro šešios deguonies ir šešios vandens molekulės. Jei tai pateikiate kaip žodinę lygtį, gausite:

Vanduo + saulė => gliukozė + deguonis + vanduo.

Saulė yra labai galingas energijos šaltinis. Žmonės visada stengiasi jį panaudoti gamindami elektrą, apšiltindami namus, šildydami vandenį ir pan. Augalai „suprato“, kaip panaudoti saulės energiją prieš milijonus metų, nes tai buvo būtina jų išlikimui. Fotosintezę galima trumpai ir aiškiai paaiškinti taip: augalai naudoja saulės šviesos energiją ir paverčia ją chemine energija, kurios rezultatas – cukrus (gliukozė), kurio perteklius kaupiamas kaip krakmolas lapuose, šaknyse, stiebuose. ir augalo sėklos. Saulės energija perduodama augalams, taip pat gyvūnams, kurie minta šiais augalais. Kai augalui reikia maistinių medžiagų augimui ir kitiems gyvenimo procesams, šios atsargos yra labai naudingos.

Kaip augalai sugeria saulės energiją?

Trumpai ir aiškiai kalbant apie fotosintezę, verta atkreipti dėmesį į klausimą, kaip augalai sugeba įsisavinti saulės energiją. Taip nutinka dėl ypatingos lapų struktūros, į kurią įeina žaliosios ląstelės – chloroplastai, kuriuose yra specialios medžiagos, vadinamos chlorofilu. Būtent tai suteikia lapams žalią spalvą ir yra atsakinga už saulės šviesos energijos sugėrimą.

Kodėl dauguma lapų yra platūs ir plokšti?

Fotosintezė vyksta augalų lapuose. Nuostabus faktas yra tai, kad augalai yra labai gerai prisitaikę gaudyti saulės šviesą ir sugerti anglies dioksidą. Dėl plataus paviršiaus bus užfiksuota daug daugiau šviesos. Būtent dėl ​​šios priežasties saulės baterijos, kurios kartais įrengiamos ant namų stogų, taip pat yra plačios ir plokščios. Kuo didesnis paviršius, tuo geriau sugeriama.

Kas dar svarbu augalams?

Kaip ir žmonėms, augalams taip pat reikia naudingų maistinių medžiagų, kad jie išliktų sveiki, augtų ir gerai atliktų savo gyvybines funkcijas. Vandenyje ištirpintus mineralus jie gauna iš dirvožemio per savo šaknis. Jei dirvoje trūksta mineralinių maisto medžiagų, augalas normaliai vystysis. Ūkininkai dažnai išbando dirvožemį, kad įsitikintų, jog jame yra pakankamai maistinių medžiagų pasėliams augti. Priešingu atveju naudokite trąšas, kuriose yra būtinų mineralų augalų mitybai ir augimui.

Kodėl fotosintezė tokia svarbi?

Norint trumpai ir aiškiai paaiškinti vaikams fotosintezę, verta pasakyti, kad šis procesas yra viena iš svarbiausių cheminių reakcijų pasaulyje. Kokios yra tokio garsaus pareiškimo priežastys? Pirma, fotosintezė maitina augalus, kurie savo ruožtu maitina visus kitus planetos gyvius, įskaitant gyvūnus ir žmones. Antra, dėl fotosintezės į atmosferą patenka kvėpavimui reikalingas deguonis. Visi gyvi daiktai įkvepia deguonį ir iškvepia anglies dioksidą. Laimei, augalai elgiasi priešingai, todėl yra labai svarbūs žmonėms ir gyvūnams, nes suteikia jiems galimybę kvėpuoti.

Nuostabus procesas

Augalai, pasirodo, irgi moka kvėpuoti, tačiau, skirtingai nei žmonės ir gyvūnai, iš oro sugeria anglies dvideginį, o ne deguonį. Augalai taip pat geria. Štai kodėl reikia juos laistyti, kitaip jie mirs. Šaknų sistemos pagalba vanduo ir maisto medžiagos pernešamos į visas augalo kūno dalis, o anglies dvideginis absorbuojamas per mažas lapų skylutes. Cheminės reakcijos pradžios veiksnys yra saulės šviesa. Visus gautus medžiagų apykaitos produktus augalai naudoja mitybai, į atmosferą išleidžiamas deguonis. Taip galite trumpai ir aiškiai paaiškinti, kaip vyksta fotosintezės procesas.

Fotosintezė: šviesioji ir tamsioji fotosintezės fazės

Nagrinėjamas procesas susideda iš dviejų pagrindinių dalių. Yra dvi fotosintezės fazės (aprašas ir lentelė toliau). Pirmasis vadinamas šviesos faze. Tai atsiranda tik esant šviesai tilaoidinėse membranose, dalyvaujant chlorofilui, elektronų transportavimo baltymams ir fermentui ATP sintetazei. Ką dar slepia fotosintezė? Dienos ir nakties eigoje apšvieskite ir pakeiskite vienas kitą (Calvin ciklai). Tamsiosios fazės metu susidaro ta pati gliukozė, maistas augalams. Šis procesas dar vadinamas nuo šviesos nepriklausoma reakcija.

Išvada

Iš viso to, kas išdėstyta pirmiau, galima padaryti tokias išvadas:

• Fotosintezė yra procesas, kurio metu gaunama energija iš saulės.
• Saulės šviesos energiją chlorofilas paverčia chemine energija.
• Chlorofilas suteikia augalams žalią spalvą.
• Fotosintezė vyksta augalų lapų ląstelių chloroplastuose.
• Anglies dioksidas ir vanduo yra būtini fotosintezei.
• Anglies dioksidas į augalą patenka per mažytes skylutes, stomatas, o pro jas išeina deguonis.
• Vanduo į augalą įsigeria per jo šaknis.
• Be fotosintezės pasaulyje nebūtų maisto.

Vandenį ir mineralus augalai gauna iš savo šaknų. Lapai suteikia augalams organinę mitybą. Skirtingai nuo šaknų, jos yra ne dirvoje, o ore, todėl maitina ne dirvą, o orą.

Iš augalų mitybos iš oro tyrimo istorijos

Žinios apie augalų mitybą kaupėsi palaipsniui.

Maždaug prieš 350 metų olandų mokslininkas Janas Helmontas pirmą kartą eksperimentavo su augalų mitybos tyrimais. Jis augino gluosnį moliniame vazone, pripildytame žemės, pilant tik vandenį. Mokslininkas kruopščiai pasvėrė nukritusius lapus. Po penkerių metų gluosnio masė kartu su nukritusiais lapais padidėjo 74,5 kg, o dirvos masė sumažėjo tik 57 g.. Remdamasis tuo Helmontas padarė išvadą, kad visos augale esančios medžiagos susidaro ne iš dirvožemio. , bet iš vandens. Nuomonė, kad augalas didėja tik dėl vandens, išliko iki XVIII amžiaus pabaigos.

1771 m. anglų chemikas Josephas Priestley ištyrė anglies dioksidą arba, kaip jis vadino, „sugadintą orą“ ir padarė nuostabų atradimą. Jei uždegsite žvakę ir uždengsite ją stikliniu dangteliu, tada šiek tiek sudegus ji užges.

Pelė po tokiu gaubtu ima dusti. Tačiau jei po kepure su pele pakišite mėtų šakelę, pelė neuždūsta ir gyvena toliau. Tai reiškia, kad augalai „pataiso“ gyvūnų kvėpavimo sugadintą orą, ty anglies dioksidą paverčia deguonimi.

1862 metais vokiečių botanikas Julius Sachsas eksperimentais įrodė, kad žalieji augalai ne tik gamina deguonį, bet ir sukuria organines medžiagas, kurios tarnauja kaip maistas visiems kitiems organizmams.

Fotosintezė

Pagrindinis skirtumas tarp žaliųjų augalų ir kitų gyvų organizmų yra tai, kad jų ląstelėse yra chloroplastų, kuriuose yra chlorofilo. Chlorofilas turi savybę sugauti saulės spindulius, kurių energija būtina organinėms medžiagoms kurti. Organinių medžiagų susidarymo procesas iš anglies dioksido ir vandens naudojant saulės energiją vadinamas fotosinteze (gr. pbo1os light). Vykstant fotosintezei susidaro ne tik organinės medžiagos – cukrūs, bet išsiskiria ir deguonis.

Schematiškai fotosintezės procesą galima pavaizduoti taip:

Vandenį sugeria šaknys ir laidžia šaknų ir stiebo sistema juda į lapus. Anglies dioksidas yra oro sudedamoji dalis. Jis patenka į lapus per atviras stomatas. Anglies dioksido įsisavinimą palengvina lapo struktūra: plokščias lapų ašmenų paviršius, dėl kurio padidėja sąlyčio su oru plotas, ir daug stomatelių odoje.

Cukrus, susidaręs dėl fotosintezės, paverčiamas krakmolu. Krakmolas yra organinė medžiaga, kuri netirpsta vandenyje. Kgo galima lengvai nustatyti naudojant jodo tirpalą.

Įrodymai apie krakmolo susidarymą šviesoje veikiamuose lapuose

Įrodykime, kad žaliuose augalų lapuose krakmolas susidaro iš anglies dvideginio ir vandens. Norėdami tai padaryti, apsvarstykite eksperimentą, kurį kažkada atliko Julius Sachs.

Kambarinis augalas (pelargonija ar raktažolė) dvi paras laikomas tamsoje, kad visas krakmolas būtų sunaudotas gyvybiniams procesams. Tada keli lapai iš abiejų pusių padengiami juodu popieriumi, kad būtų padengta tik dalis. Dieną augalą apšviečia šviesa, o naktį papildomai apšviečiama staline lempa.

Po paros tiriami lapai nupjaunami. Norint išsiaiškinti, kurioje lapų dalyje susidaro krakmolas, lapai verdami vandenyje (kad išbrinktų krakmolo grūdeliai), o po to laikomi karštame alkoholyje (tirpsta chlorofilas ir lapas pakeičia spalvą). Tada lapai nuplaunami vandenyje ir apdorojami silpnu jodo tirpalu. Taigi, lapų sritys, kurios buvo veikiamos šviesoje, veikiant jodui įgauna mėlyną spalvą. Tai reiškia, kad šviečiančios lapo dalies ląstelėse susidarė krakmolas. Todėl fotosintezė vyksta tik šviesoje.

Anglies dioksido poreikio fotosintezei įrodymai

Norint įrodyti, kad anglies dioksidas reikalingas krakmolui lapuose susidaryti, kambarinis augalas taip pat pirmiausia laikomas tamsoje. Tada vienas iš lapų dedamas į kolbą su nedideliu kiekiu kalkių vandens. Kolba uždaroma medvilniniu tamponu. Augalas yra veikiamas šviesos. Anglies dioksidą sugeria kalkių vanduo, todėl kolboje jo nebus. Lapas nupjaunamas ir, kaip ir ankstesniame eksperimente, tiriamas, ar nėra krakmolo. Jis laikomas karštame vandenyje ir alkoholyje ir apdorojamas jodo tirpalu. Tačiau šiuo atveju eksperimento rezultatas bus kitoks: lapas nepamėlynuoja, nes jame nėra krakmolo. Todėl krakmolui susidaryti, be šviesos ir vandens, reikalingas anglies dioksidas.

Taigi, mes atsakėme į klausimą, kokį maistą augalas gauna iš oro. Patirtis rodo, kad tai anglies dioksidas. Tai būtina organinių medžiagų susidarymui.

Organizmai, kurie savarankiškai sukuria organines medžiagas savo kūnui kurti, vadinami autotrofamnais (graikiškai autos – pats, trofė – maistas).

Deguonies gamybos fotosintezės metu įrodymai

Norėdami įrodyti, kad fotosintezės metu augalai išskiria deguonį į išorinę aplinką, apsvarstykite eksperimentą su vandens augalu Elodea. Elodea ūgliai panardinami į indą su vandeniu ir uždengiami piltuvu viršuje. Piltuvo gale įdėkite vandens pripildytą mėgintuvėlį. Augalas dvi ar tris dienas veikiamas šviesoje. Šviesoje elodea gamina dujų burbulus. Jie kaupiasi mėgintuvėlio viršuje, išstumdami vandenį. Norint išsiaiškinti, kokios tai dujos, mėgintuvėlis atsargiai išimamas ir į jį įleidžiama rūkstanti skeveldra. Spindulys ryškiai mirksi. Tai reiškia, kad kolboje susikaupė deguonis, palaikantis degimą.

Kosminis augalų vaidmuo

Augalai, kuriuose yra chlorofilo, gali sugerti saulės energiją. Todėl K.A. Timiriazevas jų vaidmenį Žemėje pavadino kosminiu. Dalis saulės energijos, sukauptos organinėse medžiagose, gali būti saugoma ilgą laiką. Anglis, durpės, nafta susidaro iš medžiagų, kurios senovėje geologiniais laikais buvo sukurtos žaliųjų augalų ir sugerdavo Saulės energiją. Deginant natūralias degias medžiagas, žmogus išskiria energiją, sukauptą prieš milijonus metų žaliuosiuose augaluose.

Fotosintezė (testai)

1. Organizmai, kurie organines medžiagas sudaro tik iš organinių:

1.heterotrofai

2.autotrofai

3.chemotrofai

4.miksotrofai

2. Fotosintezės šviesos fazės metu įvyksta:

1.ATP susidarymas

2.gliukozės susidarymas

3.anglies dioksido išmetimas

4. angliavandenių susidarymas

3. Fotosintezės metu susidaro deguonis, kuris išsiskiria proceso metu:

1.baltymų biosintezė

2.fotolizė

3.chlorofilo molekulės sužadinimas

4.jungia anglies dioksidą ir vandenį

4. Dėl fotosintezės šviesos energija paverčiama:

1. šiluminė energija

2.neorganinių junginių cheminė energija

3. elektros energija šiluminė energija

4.organinių junginių cheminė energija

5. Gyvų organizmų anaerobų kvėpavimas vyksta procese:

1.deguonies oksidacija

2.fotosintezė

3.fermentacija

4.chemosintezė

6. Galutiniai angliavandenių oksidacijos produktai ląstelėje yra:

1.ADP ir vanduo

2.amoniakas ir anglies dioksidas

3.vanduo ir anglies dioksidas

4.amoniakas, anglies dioksidas ir vanduo

7. Parengiamajame angliavandenių skaidymo etape vyksta hidrolizė:

1. celiuliozė į gliukozę

2. baltymai į aminorūgštis

3.DNR į nukleotidus

4.riebalai gliceroliui ir karboksirūgštims

8. Fermentai užtikrina deguonies oksidaciją:

1.virškinimo traktas ir lizosomos

2.citoplazma

3.mitochondrija

4.plastidas

9. Glikolizės metu 3 mol gliukozės kaupiasi ATP pavidalu:

10. Gyvūnų ląstelėje visiškai oksidavosi du moliai gliukozės ir išsiskyrė anglies dioksidas:

11. Chemosintezės procese organizmai paverčia oksidacinę energiją:

1.sieros junginiai

2.organiniai junginiai

3.krakmolo

12. Vienas genas atitinka informaciją apie molekulę:

1.amino rūgštys

2.krakmolo

4.nukleotidas

13. Genetinis kodas susideda iš trijų nukleotidų, o tai reiškia:

1. specifinis

2.perteklinis

3.universalus

4.tripletenas

14. Genetiniame kode viena aminorūgštis atitinka 2-6 tripletus, tai pasireiškia:

1.tęstinumas

2.atleidimas

3. universalumas

4.specifiškumas

15. Jei DNR nukleotidų sudėtis yra ATT-CHC-TAT, tai i-RNR nukleotidų sudėtis yra:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.UAA-GTG-AUA

3.UAA-CHTs-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

16. Baltymų sintezė nevyksta savo ribosomose:

1.tabako mozaikos virusas

2. Drosophila

3.skruzdė

4. Vibrio cholerae

17. Antibiotikas:

1. yra apsauginis kraujo baltymas

2.sintezuoja naujus baltymus organizme

3.yra susilpnėjęs patogenas

4.slopina patogeno baltymų sintezę

18. DNR molekulės dalis, kurioje vyksta replikacija, turi 30 000 nukleotidų (abi grandines). Replikacijai jums reikės:

19. Kiek skirtingų aminorūgščių gali pernešti viena t-RNR:

1.visada po vieną

2.visada du

3.visada trys

4.kai kurie gali gabenti vieną, kai kurie gali vežti kelis.

20. DNR sekcijoje, iš kurios vyksta transkripcija, yra 153 nukleotidai; ši sekcija koduoja polipeptidą iš:

1,153 aminorūgštys

2,51 aminorūgšties

3,49 aminorūgštys

4459 aminorūgštys

21. Fotosintezės metu dėl to susidaro deguonis

1. fotosintetinis vanduo

2. anglies dujų skilimas

3.​ anglies dioksido redukcija į gliukozę

4.​ ATP sintezė

Vyksta fotosintezės procesas

1.​ angliavandenių sintezė ir deguonies išsiskyrimas

2. vandens išgarinimas ir deguonies absorbcija

3. Dujų mainai ir lipidų sintezė

4.​ anglies dioksido išsiskyrimas ir baltymų sintezė

23. Fotosintezės šviesos fazės metu saulės šviesos energija naudojama molekulėms sintetinti

1. lipidai

2. baltymai

3. nukleino rūgštis

24. Veikiamas saulės šviesos energijos, elektronas molekulėje pakyla į aukštesnį energijos lygį

1. voverė

2. gliukozė

3. chlorofilas

4.​ baltymų biosintezė

25. Augalų ląstelė, kaip ir gyvūno ląstelė, proceso metu gauna energiją. .

1. organinių medžiagų oksidacija

2.​ baltymų biosintezė

3. lipidų sintezė

4.nukleorūgščių sintezė

Fotosintezė vyksta augalų ląstelių chloroplastuose. Chloroplastuose yra pigmento chlorofilo, kuris dalyvauja fotosintezės procese ir suteikia augalams žalią spalvą. Iš to išplaukia, kad fotosintezė vyksta tik žaliosiose augalų dalyse.

Fotosintezė yra organinių medžiagų susidarymo iš neorganinių medžiagų procesas. Visų pirma, organinė medžiaga yra gliukozė, o neorganinės medžiagos yra vanduo ir anglies dioksidas.

Saulės šviesa taip pat svarbi fotosintezei. Šviesos energija kaupiama organinių medžiagų cheminiuose ryšiuose. Tai yra pagrindinis fotosintezės tikslas: surišti energiją, kuri vėliau bus naudojama augalo ar gyvūnų, kurie minta šį augalą, gyvybei palaikyti. Organinės medžiagos veikia tik kaip forma, būdas kaupti saulės energiją.

Kai ląstelėse vyksta fotosintezė, chloroplastuose ir ant jų membranų vyksta įvairios reakcijos.

Ne visiems jiems reikia šviesos. Todėl yra dvi fotosintezės fazės: šviesioji ir tamsioji. Tamsi fazė nereikalauja šviesos ir gali atsirasti naktį.

Anglies dioksidas į ląsteles patenka iš oro per augalo paviršių. Vanduo ateina iš šaknų išilgai stiebo.

Dėl fotosintezės proceso susidaro ne tik organinės medžiagos, bet ir deguonis. Deguonis patenka į orą per augalo paviršių.

Dėl fotosintezės susidariusi gliukozė perkeliama į kitas ląsteles, paverčiama krakmolu (saugoma) ir naudojama gyvybiniams procesams.

Pagrindinis organas, kuriame daugumoje augalų vyksta fotosintezė, yra lapas. Būtent lapuose yra daug fotosintetinių ląstelių, kurios sudaro fotosintetinį audinį.

Kadangi saulės šviesa yra svarbi fotosintezei, lapai paprastai turi didelį paviršiaus plotą. Kitaip tariant, jie yra plokšti ir ploni. Kad šviesa pasiektų visus augalų lapus, jie išdėstomi taip, kad beveik neužtemdytų vienas kito.

Taigi, kad vyktų fotosintezės procesas, jums reikia anglies dioksidas, vanduo ir šviesa. Fotosintezės produktai yra organinės medžiagos (gliukozė) ir deguonis. Chloroplastuose vyksta fotosintezė, kurių gausiausia lapuose.

Fotosintezė augaluose (daugiausia jų lapuose) vyksta šviesoje. Tai procesas, kurio metu iš anglies dioksido ir vandens susidaro organinė medžiaga gliukozė (viena iš cukrų rūšių). Tada gliukozė ląstelėse paverčiama sudėtingesne medžiaga – krakmolu. Ir gliukozė, ir krakmolas yra angliavandeniai.

Fotosintezės procese ne tik susidaro organinės medžiagos, bet ir kaip šalutinis produktas gamina deguonį.

Anglies dioksidas ir vanduo yra neorganinės medžiagos, o gliukozė ir krakmolas yra organinės.

Todėl dažnai sakoma, kad fotosintezė yra organinių medžiagų susidarymo procesas iš neorganinių medžiagų šviesoje. Fotosintezę gali atlikti tik augalai, kai kurie vienaląsčiai eukariotai ir kai kurios bakterijos. Gyvūnų ir grybų ląstelėse tokio proceso nevyksta, todėl jie yra priversti iš aplinkos pasisavinti organines medžiagas. Šiuo atžvilgiu augalai vadinami autotrofais, o gyvūnai ir grybai – heterotrofais.

Augalų fotosintezės procesas vyksta chloroplastuose, kuriuose yra žalio pigmento chlorofilo.

Taigi, kad vyktų fotosintezė, jums reikia:

chlorofilas,

anglies dioksidas.

Fotosintezės metu susidaro:

organinės medžiagos,

deguonies.

Augalai yra pritaikyti gaudyti šviesą. Daugelyje žolinių augalų lapai renkami į vadinamąją bazinę rozetę, kai lapai vienas kito neužgožia. Medžiams būdinga lapų mozaika, kurioje lapai auga taip, kad vienas kitą kuo mažiau šešėliuotų. Augalų lapų geležtės gali pasisukti į šviesą dėl lapų lapkočių linkimo. Dėl viso to atsiranda pavėsį mėgstančių augalų, kurie gali augti tik pavėsyje.

Vanduofotosintezeiatvykstaį lapusnuo šaknųpalei stiebą. Todėl svarbu, kad augalas gautų pakankamai drėgmės. Trūkstant vandens ir tam tikrų mineralų, fotosintezės procesas stabdomas.

Anglies dioksidaspaimtas fotosintezeitiesiogiaiiš orolapai. Deguonis, kurį augalas gamina fotosintezės metu, atvirkščiai, patenka į orą. Dujų mainus palengvina tarpląstelinės erdvės (tarpai tarp ląstelių).

Fotosintezės procese susidariusios organinės medžiagos iš dalies panaudojamos pačiuose lapuose, tačiau daugiausia patenka į visus kitus organus ir virsta kitomis organinėmis medžiagomis, naudojamos energijos apykaitoje ir paverčiamos atsarginėmis maisto medžiagomis.

Fotosintezė

Fotosintezė- organinių medžiagų sintezės procesas naudojant šviesos energiją. Organizmai, galintys sintetinti organines medžiagas iš neorganinių junginių, vadinami autotrofiniais. Fotosintezė būdinga tik autotrofinių organizmų ląstelėms. Heterotrofiniai organizmai nepajėgūs sintetinti organinių medžiagų iš neorganinių junginių.
Žaliųjų augalų ir kai kurių bakterijų ląstelės turi specialias struktūras ir cheminių medžiagų kompleksus, leidžiančius sugauti saulės spindulių energiją.

Chloroplastų vaidmuo fotosintezėje

Augalų ląstelėse yra mikroskopinių darinių – chloroplastų. Tai organelės, kuriose energija ir šviesa sugeriama ir paverčiama ATP bei kitų molekulių – energijos nešėjų – energija. Chloroplastų granulėse yra chlorofilo, sudėtingos organinės medžiagos. Chlorofilas sugauna šviesos energiją, skirtą naudoti gliukozės ir kitų organinių medžiagų biosintezei. Gliukozės sintezei būtini fermentai taip pat yra chloroplastuose.

Šviesioji fotosintezės fazė

Chlorofilo sugertas raudonos šviesos kvantas perkelia elektroną į sužadinimo būseną. Šviesos sužadintas elektronas įgauna didelį energijos atsargą, ko pasekoje pereina į aukštesnį energijos lygį. Šviesos sužadintą elektroną galima palyginti su į aukštį iškeltu akmeniu, kuris taip pat įgyja potencialią energiją. Jis jį pameta, krisdamas iš aukščio. Sužadintas elektronas, tarsi žingsniais, juda sudėtingų organinių junginių grandine, įmontuota į chloroplastą. Eidamas iš vieno žingsnio į kitą, elektronas praranda energiją, kuri naudojama ATP sintezei. Energiją švaistęs elektronas grįžta į chlorofilą. Nauja šviesos energijos dalis vėl sužadina chlorofilo elektroną. Jis vėl eina tuo pačiu keliu, eikvodamas energiją ATP molekulėms formuoti.
Vandenilio jonai ir elektronai, būtini energiją nešančių molekulių atstatymui, susidaro skylant vandens molekulėms. Vandens molekulių skilimą chloroplastuose atlieka specialus baltymas, veikiamas šviesos. Šis procesas vadinamas vandens fotolizė.
Taigi augalų ląstelė saulės spindulių energiją tiesiogiai naudoja:
1. chlorofilo elektronų, kurių energija toliau eikvojama ATP ir kitų energijos nešėjų molekulių susidarymui, sužadinimas;
2. vandens fotolizė, tiekiant vandenilio jonus ir elektronus į šviesiąją fotosintezės fazę.
Tai išskiria deguonį kaip šalutinį fotolizės reakcijų produktą.

Etapas, kurio metu dėl šviesos energijos susidaro daug energijos turintys junginiai – ATP ir energiją nešančios molekulės, paskambino šviesioji fotosintezės fazė.

Tamsioji fotosintezės fazė

Chloroplastuose yra penkių anglies cukrų, iš kurių vienas ribulozės difosfatas, yra anglies dioksido akceptorius. Specialus fermentas sujungia penkių anglies cukrų su anglies dioksidu ore. Tokiu atveju susidaro junginiai, kurie, naudojant ATP ir kitų energijos nešėjų molekulių energiją, redukuojami iki šešių anglies gliukozės molekulės.

Taigi šviesos energija, paversta šviesos fazės metu į ATP ir kitų energijos nešėjų molekulių energiją, naudojama gliukozės sintezei.

Šie procesai gali vykti tamsoje.
Pavyko išskirti chloroplastus iš augalų ląstelių, kurios mėgintuvėlyje, veikiamos šviesos, vykdė fotosintezę – suformavo naujas gliukozės molekules ir absorbavo anglies dioksidą. Jei chloroplastų apšvietimas buvo sustabdytas, sustojo ir gliukozės sintezė. Tačiau jei ATP ir redukuotos energijos nešiklio molekulės buvo pridėtos prie chloroplastų, gliukozės sintezė atnaujinama ir galėtų vykti tamsoje. Tai reiškia, kad šviesos iš tikrųjų reikia tik ATP sintezei ir energiją nešančioms molekulėms įkrauti. Anglies dioksido absorbcija ir gliukozės susidarymas augaluose paskambino tamsi fotosintezės fazė nes ji gali vaikščioti tamsoje.
Intensyvus apšvietimas ir padidėjęs anglies dioksido kiekis ore padidina fotosintezės aktyvumą.

Kitos pastabos apie biologiją

Daugiau įdomių straipsnių: