Fotosynteza zachodzi w komórkach jakiej tkanki. Pojęcie fotosyntezy, gdzie i co dzieje się podczas lekkiej fazy fotosyntezy. Znaczenie fotosyntezy w życiu człowieka

Fotosynteza to synteza związków organicznych w liściach roślin zielonych z wody i atmosferycznego dwutlenku węgla przy wykorzystaniu energii słonecznej (światła) zaadsorbowanej przez chlorofil w chloroplastach.

Dzięki fotosyntezie energia światła widzialnego jest wychwytywana i przekształcana w energię chemiczną, która jest magazynowana (magazynowana) w substancjach organicznych powstałych podczas fotosyntezy.

Za datę odkrycia procesu fotosyntezy można uznać rok 1771. Angielski naukowiec J. Priestley zwrócił uwagę na zmiany w składzie powietrza w wyniku życiowej aktywności zwierząt. W obecności roślin zielonych powietrze ponownie stało się odpowiednie zarówno do oddychania, jak i spalania. Następnie w pracach szeregu naukowców (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J.B. Boussingault) ustalono, że rośliny zielone pochłaniają CO 2 z powietrza, z którego przy udziale wody w świetle tworzy się materia organiczna . To właśnie ten proces w 1877 roku niemiecki naukowiec W. Pfeffer nazwał fotosyntezą. Duże znaczenie dla poznania istoty fotosyntezy miało sformułowane przez R. Mayera prawo zachowania energii. W 1845 r. R. Mayer zaproponował, że energią zużywaną przez rośliny jest energia Słońca, którą rośliny przekształcają w energię chemiczną w procesie fotosyntezy. Stanowisko to zostało rozwinięte i potwierdzone eksperymentalnie w badaniach wybitnego rosyjskiego naukowca K.A. Timiryazev.

Główna rola organizmów fotosyntetyzujących:

1) przemiana energii światła słonecznego w energię wiązań chemicznych związków organicznych;

2) nasycenie atmosfery tlenem;

W wyniku fotosyntezy na Ziemi powstaje 150 miliardów ton materii organicznej i rocznie uwalnia się około 200 miliardów ton wolnego tlenu. Zapobiega wzrostowi stężenia CO2 w atmosferze, zapobiegając przegrzaniu Ziemi (efektowi cieplarnianemu).

Atmosfera wytworzona w wyniku fotosyntezy chroni organizmy żywe przed szkodliwym krótkofalowym promieniowaniem UV (tlenowo-ozonowa osłona atmosfery).

Tylko 1-2% energii słonecznej trafia do zbiorów roślin rolniczych, straty wynikają z niepełnego pochłaniania światła. Dlatego istnieje ogromna perspektywa zwiększenia produktywności poprzez dobór odmian charakteryzujących się dużą wydajnością fotosyntezy i stworzenie struktury upraw sprzyjającej absorpcji światła. W związku z tym szczególnie istotne staje się opracowanie podstaw teoretycznych sterowania fotosyntezą.

Znaczenie fotosyntezy jest ogromne. Zauważmy tylko, że dostarcza paliwa (energii) i tlenu atmosferycznego niezbędnego do istnienia wszystkich żywych istot. Dlatego rola fotosyntezy jest planetarna.

O planetarności fotosyntezy decyduje także fakt, że dzięki obiegowi tlenu i węgla (głównie) zostaje zachowany dotychczasowy skład atmosfery, co z kolei warunkuje dalsze utrzymanie życia na Ziemi. Możemy dalej powiedzieć, że energia zmagazynowana w produktach fotosyntezy jest zasadniczo głównym źródłem energii, jakim dysponuje obecnie ludzkość.

Całkowita reakcja fotosyntezy

WSPÓŁ 2 +H 2 O = (CH 2 O) + O 2 .

Chemia fotosyntezy opisana jest następującymi równaniami:

Fotosynteza – 2 grupy reakcji:

scena świetlna (zależy od oświetlenie)

ciemna scena (w zależności od temperatury).

Obie grupy reakcji zachodzą jednocześnie

Fotosynteza zachodzi w chloroplastach roślin zielonych.

Fotosynteza rozpoczyna się od wychwytu i absorpcji światła przez pigmentowy chlorofil, znajdujący się w chloroplastach zielonych komórek roślinnych.

Okazuje się, że to wystarczy, aby przesunąć widmo absorpcji cząsteczki.

Cząsteczka chlorofilu absorbuje fotony w fioletowej i niebieskiej, a następnie w czerwonej części widma i nie oddziałuje z fotonami w zielonej i żółtej części widma.

Dlatego chlorofil i rośliny wyglądają na zielone - po prostu nie mogą skorzystać z zielonych promieni i pozwolić im wędrować po świecie (w ten sposób czyniąc go bardziej zielonym).

Pigmenty fotosyntetyczne znajdują się po wewnętrznej stronie błony tylakoidów.

Pigmenty są zorganizowane w fotosystemy(pola antenowe do wychwytywania światła) - zawierające 250–400 cząsteczek różnych pigmentów.

Fotosystem składa się z:

centrum reakcji fotosystemy (cząsteczka chlorofilu A),

cząsteczki anteny

Wszystkie pigmenty w fotosystemie są zdolne do przekazywania sobie energii stanu wzbudzonego. Energia fotonów pochłonięta przez tę lub inną cząsteczkę pigmentu jest przenoszona na sąsiednią cząsteczkę, aż dotrze do centrum reakcji. Kiedy układ rezonansowy centrum reakcji przechodzi w stan wzbudzony, przenosi dwa wzbudzone elektrony na cząsteczkę akceptora, przez co ulega utlenieniu i zyskuje ładunek dodatni.

W roślinach:

fotosystem 1(maksymalna absorpcja światła przy długości fali 700 nm – P700)

fotosystem 2(maksymalna absorpcja światła przy długości fali 680 nm - P680

Różnice w optimach absorpcji wynikają z niewielkich różnic w strukturze pigmentu.

Obydwa systemy działają w tandemie, niczym dwuczęściowy przenośnik tzw niecykliczna fotofosforylacja .

Równanie podsumowujące dla niecykliczna fotofosforylacja:

Ф - symbol reszty kwasu fosforowego

Cykl rozpoczyna się od fotosystemu 2.

1) cząsteczki anteny wychwytują foton i przekazują wzbudzenie do cząsteczki centrum aktywnego P680;

2) wzbudzona cząsteczka P680 oddaje dwa elektrony kofaktorowi Q, podczas gdy ulega utlenieniu i uzyskuje ładunek dodatni;

Kofaktor(kofaktor). Koenzym lub inna substancja niezbędna enzymowi do pełnienia swojej funkcji

Koenzymy (koenzymy)[z łac. co (cum) - razem i enzymy], związki organiczne o charakterze niebiałkowym uczestniczące w reakcji enzymatycznej jako akceptory poszczególnych atomów lub grup atomowych odszczepionych przez enzym od cząsteczki substratu, tj. do przeprowadzenia katalitycznego działania enzymów. Substancje te, w przeciwieństwie do białkowego składnika enzymu (apoenzymu), mają stosunkowo małą masę cząsteczkową i z reguły są termostabilne. Czasem przez koenzymy rozumie się wszelkie substancje niskocząsteczkowe, których udział jest niezbędny do zajścia katalitycznego działania enzymu, w tym na przykład jony. K + , Mg 2+ i Mn 2+ . Znajdują się enzymy. w centrum aktywnym enzymu i wraz z substratem i grupami funkcyjnymi centrum aktywnego tworzą aktywowany kompleks.

Większość enzymów wymaga obecności koenzymu, aby wykazywać aktywność katalityczną. Wyjątkiem są enzymy hydrolityczne (na przykład proteazy, lipazy, rybonukleaza), które spełniają swoją funkcję przy braku koenzymu.

Cząsteczka ulega redukcji pod wpływem P680 (pod wpływem enzymów). W tym przypadku woda dysocjuje na protony i tlen cząsteczkowy, te. woda jest donorem elektronów, co zapewnia uzupełnienie elektronów w P 680.

FOTOLIZA WODA- rozszczepienie cząsteczki wody, zwłaszcza podczas fotosyntezy. W wyniku fotolizy wody wytwarzany jest tlen, który jest uwalniany przez rośliny zielone w świetle.

Najważniejszym procesem organicznym, bez którego istnienie wszystkich istot żywych na naszej planecie stałoby pod znakiem zapytania, jest fotosynteza. Co to jest fotosynteza? Każdy to zna ze szkoły. Z grubsza mówiąc, jest to proces powstawania substancji organicznych z dwutlenku węgla i wody, który zachodzi pod wpływem światła i towarzyszy mu wydzielanie tlenu. Bardziej złożona definicja jest następująca: fotosynteza to proces zamiany energii świetlnej na energię wiązań chemicznych substancji pochodzenia organicznego przy udziale pigmentów fotosyntetycznych. We współczesnej praktyce fotosynteza jest zwykle rozumiana jako zespół procesów absorpcji, syntezy i wykorzystania światła w szeregu reakcji endergonicznych, z których jedną jest konwersja dwutlenku węgla w substancje organiczne. Teraz dowiedzmy się bardziej szczegółowo, jak zachodzi fotosynteza i na jakie fazy dzieli się ten proces!

ogólna charakterystyka

Chloroplasty, które posiada każda roślina, odpowiadają za fotosyntezę. Co to są chloroplasty? Są to owalne plastydy zawierające pigment, taki jak chlorofil. To chlorofil decyduje o zielonej barwie roślin. W algach pigment ten występuje w chromatoforach - zawierających pigment komórkach odbijających światło o różnych kształtach. Brązowe i czerwone algi, które żyją na znacznych głębokościach, gdzie światło słoneczne nie dociera dobrze, mają różne pigmenty.

Substancje fotosyntezujące są częścią autotrofów - organizmów zdolnych do syntezy substancji organicznych z substancji nieorganicznych. Stanowią najniższy poziom piramidy żywieniowej, dlatego wchodzą w skład diety wszystkich żywych organizmów na planecie Ziemia.

Korzyści z fotosyntezy

Dlaczego fotosynteza jest potrzebna? Tlen uwalniany przez rośliny podczas fotosyntezy przedostaje się do atmosfery. Unosząc się do górnych warstw, tworzy ozon, który chroni powierzchnię ziemi przed silnym promieniowaniem słonecznym. To właśnie dzięki ekranowi ozonowemu organizmy żywe mogą komfortowo przebywać na lądzie. Ponadto, jak wiadomo, tlen jest potrzebny do oddychania organizmów żywych.

Postęp procesu

Wszystko zaczyna się od wnikania światła do chloroplastów. Pod jego wpływem organelle pobierają wodę z gleby, a także dzielą ją na wodór i tlen. W ten sposób zachodzą dwa procesy. Fotosynteza roślin rozpoczyna się w momencie, gdy liście pochłonęły już wodę i dwutlenek węgla. Energia świetlna gromadzi się w tylakoidach – specjalnych przedziałach chloroplastów i dzieli cząsteczkę wody na dwa składniki. Część tlenu trafia do oddychania roślin, a reszta do atmosfery.

Następnie dwutlenek węgla przedostaje się do pyrenoidów – granulek białkowych otoczonych skrobią. Dociera tu także wodór. Zmieszane ze sobą substancje te tworzą cukier. Reakcja ta zachodzi również z uwolnieniem tlenu. Kiedy cukier (ogólna nazwa węglowodanów prostych) miesza się z azotem, siarką i fosforem, które dostają się do rośliny z gleby, powstaje skrobia (węglowodany złożone), białka, tłuszcze, witaminy i inne substancje niezbędne do życia roślin. W zdecydowanej większości przypadków fotosynteza zachodzi w warunkach naturalnego oświetlenia. Może jednak brać w tym udział także sztuczne oświetlenie.

Do lat 60. XX wieku nauka znała jeden mechanizm redukcji dwutlenku węgla – wzdłuż szlaku C3-pentofosforanowego. Niedawno australijscy naukowcy udowodnili, że u niektórych gatunków roślin proces ten może zachodzić poprzez cykl kwasu C4-dikarboksylowego.

U roślin redukujących dwutlenek węgla poprzez szlak C 3 fotosynteza zachodzi najlepiej w umiarkowanych temperaturach i przy słabym oświetleniu, w lasach lub ciemnych miejscach. Rośliny te obejmują lwią część roślin uprawnych i prawie wszystkie warzywa stanowiące podstawę naszej diety.

W drugiej klasie roślin fotosynteza zachodzi najaktywniej w warunkach wysokiej temperatury i silnego światła. Do tej grupy zaliczają się rośliny rosnące w klimacie tropikalnym i ciepłym, takie jak kukurydza, trzcina cukrowa, sorgo i tak dalej.

Nawiasem mówiąc, metabolizm roślin został odkryty całkiem niedawno. Naukowcom udało się odkryć, że niektóre rośliny mają specjalne tkanki chroniące zasoby wody. Dwutlenek węgla gromadzi się w nich w postaci kwasów organicznych i dopiero po 24 godzinach zamienia się w węglowodany. Mechanizm ten pozwala roślinom oszczędzać wodę.

Jak działa proces?

Wiemy już ogólnie jak przebiega proces fotosyntezy i jaki rodzaj fotosyntezy zachodzi, teraz poznajmy to głębiej.

Wszystko zaczyna się od tego, że roślina pochłania światło. Pomaga jej w tym chlorofil, który w postaci chloroplastów znajduje się w liściach, łodygach i owocach rośliny. Główna ilość tej substancji koncentruje się w liściach. Rzecz w tym, że dzięki swojej płaskiej strukturze blacha przyciąga dużo światła. A im więcej światła, tym więcej energii na fotosyntezę. Zatem liście rośliny działają jak swego rodzaju lokalizatory wychwytujące światło.

Kiedy światło jest pochłaniane, chlorofil znajduje się w stanie wzbudzonym. Przekazuje energię innym organom roślinnym, które biorą udział w kolejnym etapie fotosyntezy. Drugi etap procesu zachodzi bez udziału światła i polega na reakcji chemicznej, w której uczestniczy woda pozyskana z gleby oraz dwutlenek węgla uzyskany z powietrza. Na tym etapie syntetyzowane są węglowodany, które są niezbędne do życia każdego organizmu. W tym przypadku nie tylko odżywiają samą roślinę, ale są również przenoszone na zwierzęta, które ją jedzą. Ludzie pozyskują te substancje również poprzez spożywanie produktów roślinnych lub zwierzęcych.

Fazy ​​procesu

Będąc procesem dość złożonym, fotosynteza dzieli się na dwie fazy: jasną i ciemną. Jak sama nazwa wskazuje, pierwsza faza wymaga obecności promieniowania słonecznego, natomiast druga nie. W fazie lekkiej chlorofil pochłania kwant światła, tworząc cząsteczki ATP i NADH, bez których fotosynteza nie jest możliwa. Co to jest ATP i NADH?

ATP (adenozytrifosforan) jest koenzymem nukleinowym, który zawiera wiązania wysokoenergetyczne i służy jako źródło energii w każdej przemianie organicznej. Połączenie jest często określane jako woluta energetyczna.

NADH (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy) jest źródłem wodoru, który służy do syntezy węglowodanów przy udziale dwutlenku węgla w drugiej fazie procesu jakim jest fotosynteza.

Faza jasna

Chloroplasty zawierają wiele cząsteczek chlorofilu, z których każda pochłania światło. Inne pigmenty również go absorbują, ale nie są zdolne do fotosyntezy. Proces zachodzi tylko w części cząsteczek chlorofilu. Pozostałe cząsteczki tworzą kompleksy antenowe i zbierające światło (LHC). Gromadzą kwanty promieniowania świetlnego i przekazują je do ośrodków reakcji, zwanych także pułapkami. Centra reakcji zlokalizowane są w fotosystemach, z których w roślinie fotosyntetyzującej występują dwa. Pierwsza zawiera cząsteczkę chlorofilu zdolną do pochłaniania światła o długości fali 700 nm, a druga - 680 nm.

Zatem dwa rodzaje cząsteczek chlorofilu pochłaniają światło i ulegają wzbudzeniu, co powoduje, że elektrony przechodzą na wyższy poziom energetyczny. Wzbudzone elektrony, posiadające dużą ilość energii, zostają oderwane i przedostają się do łańcucha transportowego zlokalizowanego w błonach tylakoidów (wewnętrznych strukturach chloroplastów).

Przejście elektronowe

Elektron z pierwszego fotosystemu przechodzi z chlorofilu P680 do plastochinonu, a elektron z drugiego układu trafia do ferredoksyny. W tym przypadku w miejscu usunięcia elektronów w cząsteczce chlorofilu tworzy się wolna przestrzeń.

Aby uzupełnić niedobór, cząsteczka chlorofilu P680 przyjmuje elektrony z wody, tworząc jony wodorowe. Natomiast druga cząsteczka chlorofilu uzupełnia niedobór poprzez system nośników z pierwszego fotosystemu.

Tak przebiega lekka faza fotosyntezy, której istotą jest przenoszenie elektronów. Równolegle z transportem elektronów następuje ruch jonów wodoru przez membranę. Prowadzi to do ich akumulacji wewnątrz tylakoidu. Gromadząc się w dużych ilościach, są uwalniane na zewnątrz za pomocą czynnika koniugującego. W wyniku transportu elektronów powstaje związek NADH. A transfer jonów wodorowych prowadzi do powstania waluty energetycznej ATP.

Pod koniec fazy lekkiej tlen przedostaje się do atmosfery, a wewnątrz płatka tworzą się ATP i NADH. Następnie rozpoczyna się ciemna faza fotosyntezy.

Faza ciemna

Ta faza fotosyntezy wymaga dwutlenku węgla. Roślina stale pobiera go z powietrza. W tym celu na powierzchni liścia znajdują się szparki - specjalne struktury, które po otwarciu pochłaniają dwutlenek węgla. Wchodząc do liścia, rozpuszcza się w wodzie i bierze udział w procesach fazy lekkiej.

W fazie lekkiej u większości roślin dwutlenek węgla wiąże się ze związkiem organicznym zawierającym 5 atomów węgla. Rezultatem jest para cząsteczek trójwęglowego związku zwanego kwasem 3-fosfoglicerynowym. Właśnie dlatego, że związek ten jest pierwotnym rezultatem procesu, rośliny wykazujące ten rodzaj fotosyntezy nazywane są roślinami C3.

Dalsze procesy zachodzące w chloroplastach są dla niedoświadczonych osób bardzo skomplikowane. Efektem końcowym jest sześciowęglowy związek, który syntetyzuje proste lub złożone węglowodany. To właśnie w postaci węglowodanów roślina gromadzi energię. Niewielka część substancji pozostaje w liściu i zaspokaja jego potrzeby. Pozostałe węglowodany krążą po całej roślinie i dostarczane są tam, gdzie są najbardziej potrzebne.

Fotosynteza zimą

Wiele osób przynajmniej raz w życiu zastanawiało się, skąd bierze się tlen w zimnych porach roku. Po pierwsze, tlen wytwarzają nie tylko rośliny liściaste, ale także iglaste i rośliny morskie. A jeśli rośliny liściaste zamarzną zimą, rośliny iglaste nadal oddychają, choć już mniej intensywnie. Po drugie, zawartość tlenu w atmosferze nie zależy od tego, czy drzewa zrzuciły liście. Tlen zajmuje 21% atmosfery w dowolnym miejscu na naszej planecie, o każdej porze roku. Wartość ta nie ulega zmianie, gdyż masy powietrza przemieszczają się bardzo szybko, a zima nie występuje jednocześnie we wszystkich krajach. No i po trzecie, zimą w dolnych warstwach powietrza, które wdychamy, zawartość tlenu jest jeszcze wyższa niż latem. Przyczyną tego zjawiska jest niska temperatura, dzięki której tlen staje się gęstszy.

Wniosek

Dziś przypomnieliśmy sobie, czym jest fotosynteza, czym jest chlorofil i w jaki sposób rośliny uwalniają tlen absorbując dwutlenek węgla. Oczywiście fotosynteza jest najważniejszym procesem w naszym życiu. Przypomina o konieczności dbania o przyrodę.

27-luty-2014 | Jeden komentarz | Lolita Okolnova

Fotosynteza- proces powstawania substancji organicznych z dwutlenku węgla i wody pod wpływem światła z udziałem pigmentów fotosyntetycznych.

Chemosynteza- metoda odżywiania autotroficznego, w której źródłem energii do syntezy substancji organicznych z CO 2 są reakcje utleniania związków nieorganicznych

Zazwyczaj wszystkie organizmy zdolne do syntezy substancji organicznych z substancji nieorganicznych, tj. organizmy zdolne do fotosynteza i chemosynteza, odnosić się do .

Niektóre są tradycyjnie klasyfikowane jako autotrofy.

Pokrótce omówiliśmy budowę komórki roślinnej, przyjrzyjmy się całemu procesowi bardziej szczegółowo...

Istota fotosyntezy

(równanie podsumowujące)

Główną substancją biorącą udział w wieloetapowym procesie fotosyntezy jest chlorofil. To właśnie on przekształca energię słoneczną w energię chemiczną.

Rysunek pokazuje schematycznie cząsteczkę chlorofilu, nawiasem mówiąc, cząsteczka jest bardzo podobna do cząsteczki hemoglobiny...

Chlorofil jest wbudowany grana chloroplastowa:

Faza jasna fotosyntezy:

(przeprowadzane na błonach tylakoidów)

• Światło padające na cząsteczkę chlorofilu jest przez nią pochłaniane i wprowadza ją w stan wzbudzony - elektron wchodzący w skład cząsteczki po pochłonięciu energii światła przechodzi na wyższy poziom energetyczny i bierze udział w procesach syntezy;
• Pod wpływem światła następuje również rozszczepienie (fotoliza) wody:

W tym przypadku tlen jest usuwany do środowiska zewnętrznego, a protony gromadzą się wewnątrz tylakoidu w „zbiorniku protonów”

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

NADP to specyficzna substancja, koenzym, czyli tzw. katalizator, w tym przypadku nośnik wodoru.

• syntetyzowana (energia)

Ciemna faza fotosyntezy

(występuje w zrębie chloroplastów)

faktyczna synteza glukozy

zachodzi cykl reakcji, w którym powstaje C 6 H 12 O 6. Reakcje te wykorzystują energię ATP i NADPH 2 utworzoną w fazie lekkiej; Oprócz glukozy podczas fotosyntezy powstają inne monomery złożonych związków organicznych - aminokwasy, glicerol i kwasy tłuszczowe, nukleotydy

Uwaga: ta faza jest ciemna nazywa się to nie dlatego, że zachodzi w nocy – synteza glukozy zachodzi na ogół przez całą dobę, ale ciemna faza nie wymaga już energii świetlnej.

„Fotosynteza to proces, od którego ostatecznie zależą wszystkie przejawy życia na naszej planecie”.

K.A. Timiryazev.

W wyniku fotosyntezy rocznie na Ziemi powstaje około 150 miliardów ton materii organicznej i uwalnia się około 200 miliardów ton wolnego tlenu. Ponadto rośliny włączają do swojego cyklu miliardy ton azotu, fosforu, siarki, wapnia, magnezu, potasu i innych pierwiastków. Chociaż zielony liść wykorzystuje tylko 1-2% padającego na niego światła, materię organiczną wytwarzaną przez roślinę i ogólnie tlen.

Chemosynteza

Chemosynteza odbywa się dzięki energii uwalnianej podczas reakcji chemicznego utleniania różnych związków nieorganicznych: wodoru, siarkowodoru, amoniaku, tlenku żelaza (II) itp.

Według substancji biorących udział w metabolizmie bakterii wyróżnia się:

• bakterie siarkowe – mikroorganizmy zbiorników wodnych zawierające H 2 S – źródła o bardzo charakterystycznym zapachu,
• bakterie żelazowe,
• bakterie nitryfikacyjne - utleniają amoniak i kwas azotawy,
• bakterie wiążące azot - wzbogacają gleby, znacznie zwiększają produktywność,
• bakterie utleniające wodór

Ale istota pozostaje ta sama - to także jest

Jak krótko i jasno wytłumaczyć tak złożony proces, jakim jest fotosynteza? Rośliny to jedyne żywe organizmy, które potrafią wytwarzać własne pożywienie. Jak oni to robią? Do wzrostu otrzymują wszystkie niezbędne substancje ze środowiska: dwutlenek węgla z powietrza, wody i gleby. Potrzebują także energii, którą czerpią z promieni słonecznych. Energia ta wywołuje pewne reakcje chemiczne, podczas których dwutlenek węgla i woda przekształcają się w glukozę (pożywienie) i zachodzi fotosynteza. Istotę tego procesu można krótko i jasno wyjaśnić nawet dzieciom w wieku szkolnym.

„Razem ze Światłem”

Słowo „fotosynteza” pochodzi od dwóch greckich słów – „foto” i „synteza”, których kombinacja oznacza „razem ze światłem”. Energia słoneczna jest przekształcana w energię chemiczną. Równanie chemiczne fotosyntezy:

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

Oznacza to, że do wytworzenia glukozy wykorzystuje się 6 cząsteczek dwutlenku węgla i dwanaście cząsteczek wody (wraz ze światłem słonecznym), w wyniku czego powstaje sześć cząsteczek tlenu i sześć cząsteczek wody. Jeśli przedstawisz to jako równanie słowne, otrzymasz co następuje:

Woda + słońce => glukoza + tlen + woda.

Słońce jest bardzo potężnym źródłem energii. Ludzie zawsze próbują go używać do wytwarzania prądu, izolowania domów, podgrzewania wody i tak dalej. Rośliny „wymyśliły”, jak wykorzystywać energię słoneczną miliony lat temu, ponieważ było to konieczne do ich przetrwania. Fotosyntezę można krótko i jasno wytłumaczyć w ten sposób: rośliny wykorzystują energię świetlną słońca i przekształcają ją w energię chemiczną, w wyniku czego powstaje cukier (glukoza), którego nadmiar magazynowany jest w postaci skrobi w liściach, korzeniach, łodygach i nasiona rośliny. Energia słoneczna przekazywana jest roślinom, a także zwierzętom jedzącym te rośliny. Kiedy roślina potrzebuje składników odżywczych do wzrostu i innych procesów życiowych, rezerwy te są bardzo przydatne.

W jaki sposób rośliny czerpią energię ze słońca?

Mówiąc krótko i jasno o fotosyntezie, warto poruszyć kwestię tego, w jaki sposób rośliny radzą sobie z pobieraniem energii słonecznej. Dzieje się tak dzięki specjalnej strukturze liści, w skład której wchodzą zielone komórki - chloroplasty, które zawierają specjalną substancję zwaną chlorofilem. To ona nadaje liściom zielony kolor i odpowiada za pochłanianie energii słonecznej.

Dlaczego większość liści jest szeroka i płaska?

Fotosynteza zachodzi w liściach roślin. Zadziwiający jest fakt, że rośliny są bardzo dobrze przystosowane do wychwytywania światła słonecznego i pochłaniania dwutlenku węgla. Dzięki szerokiej powierzchni uchwycone zostanie znacznie więcej światła. Z tego powodu panele słoneczne, które czasami instaluje się na dachach domów, są również szerokie i płaskie. Im większa powierzchnia, tym lepsza absorpcja.

Co jeszcze jest ważne dla roślin?

Podobnie jak ludzie, rośliny również potrzebują korzystnych składników odżywczych, aby zachować zdrowie, rosnąć i dobrze wykonywać swoje funkcje życiowe. Pozyskują minerały rozpuszczone w wodzie z gleby poprzez korzenie. Jeśli w glebie brakuje składników mineralnych, roślina nie będzie się normalnie rozwijać. Rolnicy często badają glebę, aby upewnić się, że zawiera wystarczającą ilość składników odżywczych, aby rośliny mogły rosnąć. W przeciwnym razie zastosuj nawozy zawierające niezbędne minerały do ​​odżywiania i wzrostu roślin.

Dlaczego fotosynteza jest tak ważna?

Aby krótko i przejrzyście wytłumaczyć dzieciom fotosyntezę, warto powiedzieć, że proces ten jest jedną z najważniejszych reakcji chemicznych na świecie. Jakie są powody tak głośnego stwierdzenia? Po pierwsze, fotosynteza zasila rośliny, które z kolei żywią każdą inną żywą istotę na planecie, w tym zwierzęta i ludzi. Po drugie, w wyniku fotosyntezy do atmosfery uwalniany jest tlen niezbędny do oddychania. Wszystkie żywe istoty wdychają tlen i wydychają dwutlenek węgla. Na szczęście rośliny robią odwrotnie, dlatego są bardzo ważne dla ludzi i zwierząt, ponieważ dają im możliwość oddychania.

Niesamowity proces

Okazuje się, że rośliny też potrafią oddychać, ale w przeciwieństwie do ludzi i zwierząt pochłaniają z powietrza dwutlenek węgla, a nie tlen. Rośliny też piją. Dlatego trzeba je podlewać, inaczej umrą. Za pomocą systemu korzeniowego woda i składniki odżywcze są transportowane do wszystkich części ciała rośliny, a dwutlenek węgla jest wchłaniany przez małe otwory w liściach. Czynnikiem wyzwalającym reakcję chemiczną jest światło słoneczne. Wszystkie uzyskane produkty przemiany materii są wykorzystywane przez rośliny do odżywiania, tlen jest uwalniany do atmosfery. W ten sposób można krótko i przejrzyście wyjaśnić, jak zachodzi proces fotosyntezy.

Fotosynteza: jasna i ciemna faza fotosyntezy

Rozważany proces składa się z dwóch głównych części. Istnieją dwie fazy fotosyntezy (opis i tabela poniżej). Pierwsza nazywa się fazą świetlną. Zachodzi on jedynie w obecności światła w błonach tylakoidów przy udziale chlorofilu, białek przenoszących elektrony i enzymu syntetazy ATP. Co jeszcze kryje fotosynteza? Zapalają się i wymieniają wzajemnie w miarę postępu dnia i nocy (cykle Calvina). W fazie ciemnej następuje produkcja tej samej glukozy, pożywienia dla roślin. Proces ten nazywany jest także reakcją niezależną od światła.

Wniosek

Z powyższego można wyciągnąć następujące wnioski:

• Fotosynteza to proces, w wyniku którego powstaje energia słoneczna.
• Energia świetlna ze słońca jest przekształcana przez chlorofil w energię chemiczną.
• Chlorofil nadaje roślinom zielony kolor.
• Fotosynteza zachodzi w chloroplastach komórek liści roślin.
• Dwutlenek węgla i woda są niezbędne do fotosyntezy.
• Dwutlenek węgla dostaje się do rośliny przez maleńkie dziurki, aparaty szparkowe, a tlen przez nie wychodzi.
• Woda wchłaniana jest do rośliny przez korzenie.
• Bez fotosyntezy na świecie nie byłoby żywności.

Rośliny czerpią wodę i minerały z korzeni. Liście zapewniają roślinom organiczne odżywianie. W przeciwieństwie do korzeni nie znajdują się w glebie, ale w powietrzu, dlatego nie zapewniają gleby, ale odżywianie powietrzem.

Z historii badań nad powietrznym odżywianiem roślin

Wiedza na temat żywienia roślin gromadziła się stopniowo.

Około 350 lat temu holenderski naukowiec Jan Helmont po raz pierwszy przeprowadził eksperymenty z badaniem odżywiania roślin. Wyhodował wierzbę w glinianym garnku wypełnionym ziemią, dodając jedynie wodę. Naukowiec dokładnie zważył opadłe liście. Po pięciu latach masa wierzby wraz z opadłymi liśćmi wzrosła o 74,5 kg, a masa gleby zmniejszyła się zaledwie o 57 g. Na tej podstawie Helmont doszedł do wniosku, że wszystkie substancje w roślinie powstają nie z gleby , ale z wody. Do końca XVIII wieku utrzymywał się pogląd, że roślina powiększa się jedynie pod wpływem wody.

W 1771 roku angielski chemik Joseph Priestley badał dwutlenek węgla, czyli, jak to nazywał, „zanieczyszczone powietrze” i dokonał niezwykłego odkrycia. Jeśli zapalisz świecę i przykryjesz ją szklaną osłoną, to po lekkim spaleniu zgaśnie.

Mysz pod takim kapturem zaczyna się dusić. Jeśli jednak umieścisz gałązkę mięty pod czapką myszką, mysz nie udusi się i nadal będzie żyła. Oznacza to, że rośliny „poprawiają” powietrze zanieczyszczone oddychaniem zwierząt, czyli przekształcają dwutlenek węgla w tlen.

W 1862 roku niemiecki botanik Julius Sachs udowodnił w drodze eksperymentów, że rośliny zielone nie tylko wytwarzają tlen, ale także tworzą substancje organiczne, które służą za pokarm dla wszystkich innych organizmów.

Fotosynteza

Główną różnicą między roślinami zielonymi a innymi organizmami żywymi jest obecność w ich komórkach chloroplastów zawierających chlorofil. Chlorofil ma właściwość wychwytywania promieni słonecznych, których energia jest niezbędna do tworzenia substancji organicznych. Proces powstawania materii organicznej z dwutlenku węgla i wody przy wykorzystaniu energii słonecznej nazywa się fotosyntezą (gr. światło pbo1os). W procesie fotosyntezy powstają nie tylko substancje organiczne - cukry, ale uwalniany jest także tlen.

Schematycznie proces fotosyntezy można przedstawić w następujący sposób:

Woda jest wchłaniana przez korzenie i przemieszcza się przez system przewodzący korzeni i łodygi do liści. Dwutlenek węgla jest składnikiem powietrza. Do liści dostaje się przez otwarte aparaty szparkowe. Wchłanianie dwutlenku węgla ułatwia budowa liścia: płaska powierzchnia blaszek liściowych, co zwiększa powierzchnię kontaktu z powietrzem oraz obecność dużej liczby aparatów szparkowych w skórze.

Cukry powstałe w wyniku fotosyntezy przekształcają się w skrobię. Skrobia jest substancją organiczną, która nie rozpuszcza się w wodzie. Kgo można łatwo wykryć za pomocą roztworu jodu.

Dowody tworzenia się skrobi w liściach wystawionych na działanie światła

Udowodnijmy, że w zielonych liściach roślin skrobia powstaje z dwutlenku węgla i wody. Aby to zrobić, rozważ eksperyment przeprowadzony kiedyś przez Juliusa Sachsa.

Roślinę doniczkową (geranium lub pierwiosnek) trzyma się w ciemności przez dwa dni, aby cała skrobia została wykorzystana do procesów życiowych. Następnie kilka liści przykleja się z obu stron czarnym papierem tak, aby zakryta była tylko część z nich. W ciągu dnia roślina jest wystawiona na działanie światła, a nocą jest dodatkowo oświetlana lampą stołową.

Po dniu badane liście są odcinane. Aby dowiedzieć się, w której części powstaje skrobia liściowa, liście gotuje się w wodzie (w celu spęcznienia ziaren skrobi), a następnie trzyma w gorącym alkoholu (chlorofil rozpuszcza się i liść ulega odbarwieniu). Następnie liście myje się wodą i traktuje słabym roztworem jodu. W ten sposób obszary liści wystawione na działanie światła nabierają niebieskiego koloru w wyniku działania jodu. Oznacza to, że w komórkach oświetlonej części liścia utworzyła się skrobia. Dlatego fotosynteza zachodzi tylko w świetle.

Dowody na zapotrzebowanie dwutlenku węgla do fotosyntezy

Aby udowodnić, że dwutlenek węgla jest niezbędny do tworzenia skrobi w liściach, roślinę doniczkową również najpierw trzyma się w ciemności. Następnie jeden z liści umieszcza się w kolbie z niewielką ilością wody wapiennej. Kolbę zamyka się wacikiem. Roślina jest wystawiona na działanie światła. Dwutlenek węgla jest absorbowany przez wodę wapienną, więc nie będzie go w kolbie. Liść odcina się i podobnie jak w poprzednim doświadczeniu bada na obecność skrobi. Trzyma się go w gorącej wodzie i alkoholu i traktuje roztworem jodu. Jednak w tym przypadku wynik eksperymentu będzie inny: liść nie zmienia koloru na niebieski, ponieważ nie zawiera skrobi. Dlatego do tworzenia skrobi oprócz światła i wody potrzebny jest dwutlenek węgla.

W ten sposób odpowiedzieliśmy na pytanie, jakie pożywienie roślina otrzymuje z powietrza. Doświadczenie pokazuje, że jest to dwutlenek węgla. Jest niezbędny do tworzenia materii organicznej.

Organizmy, które samodzielnie wytwarzają substancje organiczne do budowy swojego ciała, nazywane są autotrofamami (gr. autos - samo w sobie, trofe - pożywienie).

Dowody na produkcję tlenu podczas fotosyntezy

Aby udowodnić, że podczas fotosyntezy rośliny uwalniają tlen do środowiska zewnętrznego, rozważmy eksperyment z rośliną wodną Elodea. Pędy Elodei zanurza się w naczyniu z wodą i przykrywa lejkiem na górze. Na końcu lejka umieść probówkę wypełnioną wodą. Roślina jest wystawiona na działanie światła przez dwa do trzech dni. Pod wpływem światła elodea wytwarza pęcherzyki gazu. Gromadzą się na górze probówki, wypierając wodę. Aby dowiedzieć się, jaki to rodzaj gazu, ostrożnie wyjmuje się probówkę i wprowadza do niej tlący się drzazga. Odłamek świeci jasno. Oznacza to, że w kolbie zgromadził się tlen, który wspomaga spalanie.

Kosmiczna rola roślin

Rośliny zawierające chlorofil są w stanie absorbować energię słoneczną. Dlatego też K.A. Timiryazev nazwał ich rolę na Ziemi kosmiczną. Część energii słonecznej zmagazynowanej w materii organicznej może być magazynowana przez długi czas. Węgiel, torf, ropa naftowa powstają z substancji, które w starożytnych czasach geologicznych były tworzone przez rośliny zielone i pochłaniały energię Słońca. Spalając naturalne materiały palne, człowiek uwalnia energię zmagazynowaną miliony lat temu przez zielone rośliny.

Fotosynteza (testy)

1. Organizmy tworzące substancje organiczne wyłącznie z organicznych:

1.heterotrofy

2.autotrofy

3.chemotrofy

4.miksotrofy

2. W jasnej fazie fotosyntezy zachodzi:

1. Formacja ATP

2. tworzenie glukozy

3.emisja dwutlenku węgla

4. tworzenie węglowodanów

3. Podczas fotosyntezy powstaje tlen, który jest uwalniany w procesie:

1.biosynteza białek

2.fotoliza

3.wzbudzenie cząsteczki chlorofilu

4.związki dwutlenku węgla i wody

4. W wyniku fotosyntezy energia świetlna zamieniana jest na:

1. energia cieplna

2.energia chemiczna związków nieorganicznych

3. energia elektryczna energia cieplna

4.energia chemiczna związków organicznych

5. Oddychanie u beztlenowców w organizmach żywych zachodzi w procesie:

1. utlenianie tlenu

2.fotosynteza

3.fermentacja

4.chemosynteza

6. Końcowymi produktami utleniania węglowodanów w komórce są:

1.ADP i woda

2. amoniak i dwutlenek węgla

3.woda i dwutlenek węgla

4. amoniak, dwutlenek węgla i woda

7. Na etapie przygotowawczym rozkładu węglowodanów następuje hydroliza:

1. celuloza na glukozę

2. białka na aminokwasy

3.DNA do nukleotydów

4.tłuszcz do glicerolu i kwasów karboksylowych

8. Enzymy zapewniają utlenianie tlenu:

1. przewód pokarmowy i lizosomy

2.cytoplazma

3.mitochondrium

4.plastyd

9. Podczas glikolizy 3 mole glukozy są magazynowane w postaci ATP:

10. W komórce zwierzęcej dwa mole glukozy uległy całkowitemu utlenieniu i uwolnił się dwutlenek węgla:

11. W procesie chemosyntezy organizmy przekształcają energię oksydacyjną:

1.związki siarki

2.związki organiczne

3.skrobia

12. Jeden gen odpowiada informacji o cząsteczce:

1.aminokwasy

2.skrobia

4.nukleotyd

13.Kod genetyczny składa się z trzech nukleotydów, co oznacza, że:

1. konkretny

2.zbędne

3.uniwersalny

4.tripleten

14. W kodzie genetycznym jeden aminokwas odpowiada 2-6 trójkom, objawia się to:

1.ciągłość

2.redundancja

3. wszechstronność

4.specyficzność

15. Jeżeli skład nukleotydowy DNA to ATT-CHC-TAT, to skład nukleotydowy i-RNA jest następujący:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.UAA-GTG-AUA

3.UAA-CHT-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

16. Synteza białek nie zachodzi na własnych rybosomach w:

1. wirus mozaiki tytoniowej

2. Drosophila

3.mrówka

4.Vibrio cholera

17. Antybiotyk:

1. jest ochronnym białkiem krwi

2.syntetyzuje nowe białko w organizmie

3.jest osłabionym patogenem

4.hamuje syntezę białek patogenu

18. Sekcja cząsteczki DNA, w której zachodzi replikacja, ma 30 000 nukleotydów (obie nici). Do replikacji będziesz potrzebować:

19. Ile różnych aminokwasów może transportować jeden t-RNA:

1.zawsze jeden

2.zawsze dwa

3.zawsze trzy

4. Niektórzy mogą przewieźć jeden, niektórzy mogą przewieźć kilka.

20. Sekcja DNA, z której zachodzi transkrypcja, zawiera 153 nukleotydy; ta sekcja koduje polipeptyd z:

1,153 aminokwasów

2,51 aminokwasów

3,49 aminokwasów

4459 aminokwasów

21. Podczas fotosyntezy powstaje tlen

1. woda fotosyntetyczna

2.​ rozkład gazu węglowego

3.​ redukcja dwutlenku węgla do glukozy

4.​ Synteza ATP

Podczas procesu fotosyntezy następuje

1. synteza węglowodanów i uwalnianie tlenu

2.​ parowanie wody i wchłanianie tlenu

3. Wymiana gazowa i synteza lipidów

4.​ uwolnienie dwutlenku węgla i synteza białek

23. Podczas lekkiej fazy fotosyntezy energia światła słonecznego jest wykorzystywana do syntezy cząsteczek

1. lipidy

2. białka

3.kwas nukleinowy

24. Pod wpływem energii światła słonecznego elektron wznosi się w cząsteczce na wyższy poziom energii

1. wiewiórka

2. glukoza

3. chlorofil

4. Biosynteza białek

25. Komórka roślinna, podobnie jak komórka zwierzęca, otrzymuje w tym procesie energię. .

1.​ utlenianie substancji organicznych

2. Biosynteza białek

3. synteza lipidów

4.​synteza kwasów nukleinowych

Fotosynteza zachodzi w chloroplastach komórek roślinnych. Chloroplasty zawierają pigment chlorofil, który bierze udział w procesie fotosyntezy i nadaje roślinom zielony kolor. Wynika z tego, że fotosynteza zachodzi tylko w zielonych częściach roślin.

Fotosynteza to proces powstawania substancji organicznych z nieorganicznych. W szczególności substancją organiczną jest glukoza, a substancjami nieorganicznymi są woda i dwutlenek węgla.

Światło słoneczne jest również ważne dla zajścia fotosyntezy. Energia świetlna magazynowana jest w wiązaniach chemicznych materii organicznej. Na tym polega główny cel fotosyntezy: wiązanie energii, która później zostanie wykorzystana do podtrzymania życia rośliny lub zwierząt zjadających tę roślinę. Materia organiczna pełni jedynie funkcję formy, sposobu magazynowania energii słonecznej.

Kiedy w komórkach zachodzi fotosynteza, w chloroplastach i na ich błonach zachodzą różne reakcje.

Nie wszystkie potrzebują światła. Dlatego istnieją dwie fazy fotosyntezy: jasna i ciemna. Faza ciemna nie wymaga światła i może wystąpić w nocy.

Dwutlenek węgla przedostaje się do komórek z powietrza przez powierzchnię rośliny. Woda wypływa z korzeni wzdłuż łodygi.

W wyniku procesu fotosyntezy powstaje nie tylko materia organiczna, ale także tlen. Tlen jest uwalniany do powietrza przez powierzchnię rośliny.

Glukoza powstająca w wyniku fotosyntezy jest przekazywana do innych komórek, przekształcana w skrobię (magazynowana) i wykorzystywana w procesach życiowych.

Głównym narządem, w którym u większości roślin zachodzi fotosynteza, są liście. To w liściach znajduje się wiele komórek fotosyntetycznych, które tworzą tkankę fotosyntetyczną.

Ponieważ światło słoneczne jest ważne w procesie fotosyntezy, liście mają zwykle dużą powierzchnię. Innymi słowy, są płaskie i cienkie. Aby światło docierało do wszystkich liści roślin, ustawia się je tak, aby prawie nie zacieniały się nawzajem.

Aby więc mógł nastąpić proces fotosyntezy, potrzebne jest dwutlenek węgla, woda i światło. Produkty fotosyntezy to materia organiczna (glukoza) i tlen. Fotosynteza zachodzi w chloroplastach, których jest najwięcej w liściach.

Fotosynteza zachodzi w roślinach (głównie w liściach) pod wpływem światła. Jest to proces, w którym z dwutlenku węgla i wody powstaje substancja organiczna, glukoza (jeden z rodzajów cukrów). Następnie glukoza w komórkach przekształca się w bardziej złożoną substancję, skrobię. Zarówno glukoza, jak i skrobia są węglowodanami.

W procesie fotosyntezy nie tylko powstaje materia organiczna, ale także powstaje tlen jako produkt uboczny.

Dwutlenek węgla i woda są substancjami nieorganicznymi, natomiast glukoza i skrobia są substancjami organicznymi.

Dlatego często mówi się, że fotosynteza to proces powstawania substancji organicznych z substancji nieorganicznych pod wpływem światła. Tylko rośliny, niektóre jednokomórkowe eukarionty i niektóre bakterie są zdolne do fotosyntezy. W komórkach zwierząt i grzybów nie zachodzi taki proces, dlatego są one zmuszone do wchłaniania substancji organicznych ze środowiska. Pod tym względem rośliny nazywane są autotrofami, a zwierzęta i grzyby nazywane są heterotrofami.

Proces fotosyntezy u roślin zachodzi w chloroplastach, które zawierają zielony barwnik chlorofil.

Aby więc zaszła fotosynteza, potrzebne są:

chlorofil,

dwutlenek węgla.

W procesie fotosyntezy powstają:

materia organiczna,

tlen.

Rośliny są przystosowane do wychwytywania światła. U wielu roślin zielnych liście zbiera się w tzw. rozetę podstawną, gdy liście nie zacieniają się nawzajem. Drzewa charakteryzują się mozaiką liści, w której liście rosną w taki sposób, aby jak najmniej zacieniać się nawzajem. U roślin blaszki liściowe mogą obracać się w kierunku światła z powodu wygięcia ogonków liściowych. Dzięki temu istnieją rośliny kochające cień, które mogą rosnąć tylko w cieniu.

Wodado fotosyntezyprzybywaw liścieod korzeniwzdłuż łodygi. Dlatego ważne jest, aby roślina otrzymała wystarczającą ilość wilgoci. Przy braku wody i niektórych minerałów proces fotosyntezy zostaje zahamowany.

Dwutlenek węglapobierane do fotosyntezybezpośrednioznikądliście. Przeciwnie, tlen wytwarzany przez roślinę podczas fotosyntezy jest uwalniany do powietrza. Wymianę gazową ułatwiają przestrzenie międzykomórkowe (przestrzenie między komórkami).

Substancje organiczne powstałe w procesie fotosyntezy są częściowo wykorzystywane w samych liściach, ale głównie przedostają się do wszystkich innych narządów i są przekształcane w inne substancje organiczne, wykorzystywane w metabolizmie energetycznym i przekształcane w rezerwowe składniki odżywcze.

Fotosynteza

Fotosynteza- proces syntezy substancji organicznych z wykorzystaniem energii świetlnej. Organizmy zdolne do syntezy substancji organicznych ze związków nieorganicznych nazywane są autotrofami. Fotosynteza jest charakterystyczna tylko dla komórek organizmów autotroficznych. Organizmy heterotroficzne nie są zdolne do syntezy substancji organicznych ze związków nieorganicznych.
Komórki roślin zielonych i niektórych bakterii mają specjalne struktury i kompleksy substancji chemicznych, które pozwalają im wychwytywać energię ze światła słonecznego.

Rola chloroplastów w fotosyntezie

Komórki roślinne zawierają mikroskopijne formacje - chloroplasty. Są to organelle, w których energia i światło są absorbowane i przekształcane w energię ATP i innych cząsteczek - nośników energii. Grana chloroplastów zawiera chlorofil, złożoną substancję organiczną. Chlorofil wychwytuje energię świetlną do wykorzystania w biosyntezie glukozy i innych substancji organicznych. Enzymy niezbędne do syntezy glukozy znajdują się również w chloroplastach.

Faza jasna fotosyntezy

Kwant światła czerwonego pochłonięty przez chlorofil przenosi elektron do stanu wzbudzonego. Elektron wzbudzony światłem pozyskuje duży zapas energii, w wyniku czego przechodzi na wyższy poziom energetyczny. Elektron wzbudzony światłem można porównać do podniesionego na wysokość kamienia, który również zyskuje energię potencjalną. Traci go, spadając z wysokości. Wzbudzony elektron, jakby krokami, porusza się wzdłuż łańcucha złożonych związków organicznych wbudowanych w chloroplast. Przechodząc z jednego etapu na drugi, elektron traci energię, która jest wykorzystywana do syntezy ATP. Elektron, który zmarnował energię, wraca do chlorofilu. Nowa porcja energii świetlnej ponownie wzbudza elektron chlorofilu. Ponownie podąża tą samą ścieżką, wydając energię na tworzenie cząsteczek ATP.
Jony wodoru i elektrony, niezbędne do odbudowy cząsteczek przenoszących energię, powstają w wyniku rozszczepienia cząsteczek wody. Rozkład cząsteczek wody w chloroplastach odbywa się za pomocą specjalnego białka pod wpływem światła. Proces ten nazywa się fotoliza wody.
Zatem energia światła słonecznego jest bezpośrednio wykorzystywana przez komórkę roślinną do:
1. wzbudzenie elektronów chlorofilu, których energia jest dalej wydawana na tworzenie ATP i innych cząsteczek nośników energii;
2. fotoliza wody, dostarczanie jonów wodoru i elektronów do lekkiej fazy fotosyntezy.
Powoduje to uwolnienie tlenu jako produktu ubocznego reakcji fotolizy.

Etap, w którym pod wpływem energii światła powstają związki bogate w energię – ATP i cząsteczki przenoszące energię, zwany Faza jasna fotosyntezy.

Ciemna faza fotosyntezy

Chloroplasty zawierają cukry pięciowęglowe, z których jeden difosforan rybulozy, jest akceptorem dwutlenku węgla. Specjalny enzym wiąże pięciowęglowy cukier z dwutlenkiem węgla w powietrzu. Tworzą się w tym przypadku związki, które wykorzystując energię ATP i innych cząsteczek nośników energii, ulegają redukcji do sześciowęglowej cząsteczki glukozy.

Zatem energia świetlna zamieniona w fazie świetlnej na energię ATP i innych cząsteczek nośników energii jest wykorzystywana do syntezy glukozy.

Procesy te mogą zachodzić w ciemności.
Z komórek roślinnych udało się wyizolować chloroplasty, które w probówce pod wpływem światła przeprowadziły fotosyntezę - utworzyły nowe cząsteczki glukozy i pochłonęły dwutlenek węgla. Jeśli naświetlanie chloroplastów zostanie zatrzymane, zatrzyma się także synteza glukozy. Jeśli jednak do chloroplastów dodano ATP i cząsteczki nośnika energii o zredukowanej zawartości, wówczas synteza glukozy została wznowiona i mogła przebiegać w ciemności. Oznacza to, że światło jest tak naprawdę potrzebne jedynie do syntezy ATP i ładowania cząsteczek przenoszących energię. Pochłanianie dwutlenku węgla i powstawanie glukozy w roślinach zwany ciemna faza fotosyntezy ponieważ potrafi chodzić w ciemności.
Intensywne oświetlenie i zwiększona zawartość dwutlenku węgla w powietrzu powodują wzmożoną aktywność fotosyntezy.

Inne notatki z biologii

Więcej ciekawych artykułów: