การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเซลล์ของเนื้อเยื่อ แนวคิดของการสังเคราะห์ด้วยแสง ที่ไหนและเกิดอะไรขึ้นในระหว่างระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง ความสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสงในชีวิตมนุษย์

การสังเคราะห์ด้วยแสงคือการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ในใบของพืชสีเขียวจากน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศโดยใช้พลังงานแสง (แสง) ที่ถูกดูดซับโดยคลอโรฟิลล์ในคลอโรพลาสต์

ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานแสงที่มองเห็นจะถูกจับและแปลงเป็นพลังงานเคมี ซึ่งถูกจัดเก็บ (จัดเก็บ) ในสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

วันที่ค้นพบกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงถือได้ว่าเป็นปี 1771 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ J. Priestley ดึงความสนใจไปที่การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอากาศเนื่องจากกิจกรรมสำคัญของสัตว์ เมื่อมีต้นไม้สีเขียว อากาศก็กลับมาเหมาะสำหรับทั้งการหายใจและการเผาไหม้อีกครั้ง ต่อจากนั้นงานของนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J.B. Boussingault) ได้กำหนดให้พืชสีเขียวดูดซับ CO 2 จากอากาศ ซึ่งอินทรียวัตถุจะเกิดขึ้นโดยการมีส่วนร่วมของน้ำในแสง . มันเป็นกระบวนการนี้เองที่ในปี พ.ศ. 2420 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน W. Pfeffer เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง กฎการอนุรักษ์พลังงานที่จัดทำโดย R. Mayer มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเปิดเผยแก่นแท้ของการสังเคราะห์ด้วยแสง ในปี ค.ศ. 1845 อาร์. เมเยอร์เสนอว่าพลังงานที่พืชใช้คือพลังงานของดวงอาทิตย์ ซึ่งพืชจะเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีโดยผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ตำแหน่งนี้ได้รับการพัฒนาและได้รับการยืนยันเชิงทดลองในการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้น่าทึ่ง K.A. ทิมิเรียเซฟ.

บทบาทหลักของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง:

1) การเปลี่ยนพลังงานแสงแดดเป็นพลังงานพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์

2) ความอิ่มตัวของบรรยากาศด้วยออกซิเจน

จากการสังเคราะห์ด้วยแสง สารอินทรีย์ 150 พันล้านตันถูกสร้างขึ้นบนโลก และออกซิเจนอิสระประมาณ 200 พันล้านตันต่อปี ช่วยป้องกันการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ CO2 ในชั้นบรรยากาศ และป้องกันความร้อนสูงเกินไปของโลก (ภาวะเรือนกระจก)

บรรยากาศที่สร้างขึ้นโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตจากรังสี UV คลื่นสั้นที่เป็นอันตราย (เกราะป้องกันออกซิเจนและโอโซนของบรรยากาศ)

พลังงานแสงอาทิตย์เพียง 1-2% เท่านั้นที่ถูกถ่ายโอนไปยังการเก็บเกี่ยวพืชผลทางการเกษตร การสูญเสียเกิดจากการดูดซับแสงที่ไม่สมบูรณ์ ดังนั้นจึงมีโอกาสอย่างมากที่จะเพิ่มผลผลิตโดยการเลือกพันธุ์ที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงประสิทธิภาพสูง และการสร้างโครงสร้างพืชที่เอื้อต่อการดูดซับแสง ในเรื่องนี้ การพัฒนารากฐานทางทฤษฎีสำหรับการควบคุมการสังเคราะห์ด้วยแสงกำลังมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษ

การสังเคราะห์ด้วยแสงมีความสำคัญอย่างมาก โปรดทราบว่ามันจ่ายเชื้อเพลิง (พลังงาน) และออกซิเจนในบรรยากาศที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ดังนั้นบทบาทของการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเป็นของดาวเคราะห์

การสังเคราะห์ด้วยแสงของดาวเคราะห์ยังถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าด้วยวัฏจักรของออกซิเจนและคาร์บอน (ส่วนใหญ่) ทำให้องค์ประกอบบรรยากาศในปัจจุบันยังคงอยู่ซึ่งจะกำหนดการบำรุงรักษาสิ่งมีชีวิตบนโลกต่อไป เราสามารถพูดเพิ่มเติมได้ว่าพลังงานที่ถูกเก็บไว้ในผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นเป็นแหล่งพลังงานหลักที่มนุษยชาติมีอยู่ในปัจจุบัน

ปฏิกิริยารวมของการสังเคราะห์ด้วยแสง

บจก 2 +ฮ 2 โอ = (ช 2 โอ) + โอ 2 .

เคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

การสังเคราะห์ด้วยแสง - ปฏิกิริยา 2 กลุ่ม:

เวทีแสง (ขึ้นอยู่กับ ไฟส่องสว่าง)

เวทีมืด (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ)

ปฏิกิริยาทั้งสองกลุ่มเกิดขึ้นพร้อมกัน

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ของพืชสีเขียว

การสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มต้นด้วยการจับและการดูดซับแสงโดยคลอโรฟิลล์เม็ดสีที่พบในคลอโรพลาสต์ของเซลล์พืชสีเขียว

ปรากฎว่าเพียงพอที่จะเปลี่ยนสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของโมเลกุล

โมเลกุลคลอโรฟิลล์ดูดซับโฟตอนในสีม่วงและสีน้ำเงิน จากนั้นดูดซับโฟตอนในส่วนสีแดงของสเปกตรัม และไม่มีปฏิกิริยากับโฟตอนในส่วนสีเขียวและสีเหลืองของสเปกตรัม

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมคลอโรฟิลล์และพืชจึงดูเป็นสีเขียว พวกมันไม่สามารถใช้ประโยชน์จากรังสีสีเขียวและปล่อยให้พวกมันเดินไปรอบโลกได้ (จึงทำให้สีเขียวมากขึ้น)

เม็ดสีสังเคราะห์แสงอยู่ที่ด้านในของเมมเบรนไทลาคอยด์

เม็ดสีจะถูกจัดเรียงเป็น ระบบภาพถ่าย(ช่องเสาอากาศสำหรับจับแสง) - มีโมเลกุลของเม็ดสีต่างกัน 250–400 โมเลกุล

ระบบภาพถ่ายประกอบด้วย:

ศูนย์ปฏิกิริยาระบบแสง (โมเลกุลคลอโรฟิลล์ ก)

โมเลกุลของเสาอากาศ

เม็ดสีทั้งหมดในระบบภาพถ่ายสามารถถ่ายโอนพลังงานสถานะที่ตื่นเต้นไปยังกันและกันได้ พลังงานโฟตอนที่ถูกดูดซับโดยโมเลกุลเม็ดสีอย่างใดอย่างหนึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลข้างเคียงจนกระทั่งไปถึงศูนย์กลางปฏิกิริยา เมื่อระบบเรโซแนนซ์ของศูนย์ปฏิกิริยาเข้าสู่สถานะตื่นเต้น มันจะถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นสองตัวไปยังโมเลกุลตัวรับ และด้วยเหตุนี้จึงกลายเป็นออกซิไดซ์และได้รับประจุบวก

ในพืช:

ระบบภาพถ่าย 1(การดูดกลืนแสงสูงสุดที่ความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร - P700)

ระบบภาพถ่าย 2(การดูดกลืนแสงสูงสุดที่ความยาวคลื่น 680 นาโนเมตร - P680

ความแตกต่างในการดูดซึม optima เกิดจากความแตกต่างเล็กน้อยในโครงสร้างเม็ดสี

ทั้งสองระบบทำงานควบคู่กันเหมือนกับที่เรียกว่าสายพานลำเลียงสองส่วน โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบไม่เป็นวงจร .

สมการสรุปสำหรับ โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบไม่เป็นวงจร:

Ф - สัญลักษณ์ของกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง

วงจรเริ่มต้นด้วยระบบภาพถ่าย 2

1) โมเลกุลของเสาอากาศจับโฟตอนและส่งการกระตุ้นไปยังโมเลกุลศูนย์กลางที่ใช้งาน P680

2) โมเลกุล P680 ที่ตื่นเต้นบริจาคอิเล็กตรอนสองตัวให้กับโคแฟกเตอร์ Q ในขณะที่มันถูกออกซิไดซ์และได้รับประจุบวก

ปัจจัยร่วม(โคแฟกเตอร์) โคเอ็นไซม์หรือสารอื่นใดที่จำเป็นสำหรับเอนไซม์ในการทำงาน

โคเอ็นไซม์ (โคเอ็นไซม์)[จาก lat. co (cum) - ร่วมกันและเอนไซม์] สารประกอบอินทรีย์ที่ไม่ใช่โปรตีนที่เข้าร่วมในปฏิกิริยาของเอนไซม์ในฐานะตัวรับของแต่ละอะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่แยกออกจากกันโดยเอนไซม์จากโมเลกุลของสารตั้งต้นเช่น เพื่อดำเนินการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ สารเหล่านี้ตรงกันข้ามกับส่วนประกอบโปรตีนของเอนไซม์ (apoenzyme) มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างเล็กและตามกฎแล้วสามารถทนความร้อนได้ บางครั้งโคเอ็นไซม์หมายถึงสารที่มีโมเลกุลต่ำซึ่งการมีส่วนร่วมของสารนั้นจำเป็นต่อการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่จะเกิดขึ้นรวมถึงไอออนด้วย K + , มก. 2+ และ Mn 2+ . มีเอนไซม์อยู่ ในแอคทีฟเซ็นเตอร์ของเอนไซม์ และเมื่อรวมกับสารตั้งต้นและกลุ่มการทำงานของแอคทีฟเซ็นเตอร์ จะก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้น

เอนไซม์ส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีโคเอ็นไซม์เพื่อแสดงฤทธิ์เร่งปฏิกิริยา ข้อยกเว้นคือเอนไซม์ไฮโดรไลติก (เช่นโปรตีเอส, ไลเปส, ไรโบนิวคลีเอส) ซึ่งทำหน้าที่ของมันในกรณีที่ไม่มีโคเอ็นไซม์

โมเลกุลจะลดลง P680 (ภายใต้การทำงานของเอนไซม์) ในกรณีนี้ น้ำจะแยกตัวออกเป็นโปรตอนและ โมเลกุลออกซิเจนเหล่านั้น. น้ำเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนซึ่งช่วยให้มั่นใจว่ามีการเติมเต็มอิเล็กตรอนใน P 680

โฟโตไลซิส น้ำ- การแยกโมเลกุลของน้ำโดยเฉพาะในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากโฟโตไลซิสของน้ำ ออกซิเจนจึงถูกปล่อยออกมาซึ่งพืชสีเขียวปล่อยออกมาท่ามกลางแสง

กระบวนการทางอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดซึ่งการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกของเราจะเป็นที่น่าสงสัยก็คือการสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร? ทุกคนรู้เรื่องนี้จากโรงเรียน กล่าวโดยคร่าวๆ นี่คือกระบวนการสร้างสารอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งเกิดขึ้นในแสงและมาพร้อมกับการปล่อยออกซิเจน คำจำกัดความที่ซับซ้อนมากขึ้นมีดังนี้: การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารที่มีต้นกำเนิดอินทรีย์โดยมีส่วนร่วมของเม็ดสีสังเคราะห์แสง ในทางปฏิบัติสมัยใหม่ การสังเคราะห์ด้วยแสงมักเข้าใจว่าเป็นชุดของกระบวนการดูดซับ การสังเคราะห์ และการใช้แสงในชุดของปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิก ซึ่งหนึ่งในนั้นคือการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสารอินทรีย์ ตอนนี้เรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติมว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นได้อย่างไรและกระบวนการนี้แบ่งออกเป็นขั้นตอนใด!

ลักษณะทั่วไป

คลอโรพลาสต์ซึ่งพืชทุกชนิดมีมีหน้าที่ในการสังเคราะห์แสง คลอโรพลาสต์คืออะไร? เหล่านี้เป็นพลาสติดรูปไข่ที่มีเม็ดสีเช่นคลอโรฟิลล์ เป็นคลอโรฟิลล์ที่กำหนดสีเขียวของพืช ในสาหร่าย เม็ดสีนี้มีอยู่ในโครมาโทฟอร์ ซึ่งเป็นเซลล์สะท้อนแสงที่มีรูปร่างหลากหลายที่มีเม็ดสี สาหร่ายสีน้ำตาลและสีแดงซึ่งอาศัยอยู่ที่ระดับความลึกมากซึ่งแสงแดดส่องไม่ถึงจะมีเม็ดสีต่างกัน

สารสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นส่วนหนึ่งของออโตโทรฟ - สิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ พวกมันอยู่ในระดับต่ำสุดของปิรามิดอาหาร ดังนั้นจึงรวมอยู่ในอาหารของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก

ประโยชน์ของการสังเคราะห์ด้วยแสง

เหตุใดจึงต้องมีการสังเคราะห์ด้วยแสง? ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากพืชในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อขึ้นไปถึงชั้นบนจะเกิดเป็นโอโซน ซึ่งช่วยปกป้องพื้นผิวโลกจากรังสีดวงอาทิตย์ที่รุนแรง ต้องขอบคุณม่านโอโซนที่ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถอยู่ได้อย่างสบายบนบก นอกจากนี้ ดังที่คุณทราบ ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต

ความคืบหน้าของกระบวนการ

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยแสงที่เข้าสู่คลอโรพลาสต์ ภายใต้อิทธิพลของมัน ออร์แกเนลล์ดึงน้ำจากดินและแบ่งออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนด้วย ดังนั้นจึงเกิดกระบวนการสองกระบวนการ การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเริ่มต้นในขณะที่ใบดูดซับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ไปแล้ว พลังงานแสงสะสมอยู่ในไทลาคอยด์ซึ่งเป็นส่วนพิเศษของคลอโรพลาสต์ และแบ่งโมเลกุลของน้ำออกเป็นสองส่วน ออกซิเจนส่วนหนึ่งไปสู่การหายใจของพืช และส่วนที่เหลือจะไปสู่ชั้นบรรยากาศ

จากนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเข้าสู่ไพเรนอยด์ ซึ่งเป็นเม็ดโปรตีนที่ล้อมรอบด้วยแป้ง ไฮโดรเจนก็มาด้วย เมื่อผสมกันสารเหล่านี้จะเกิดเป็นน้ำตาล ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนด้วย เมื่อน้ำตาล (ชื่อทั่วไปของคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว) ผสมกับไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัสที่เข้ามาในพืชจากดิน แป้ง (คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน) โปรตีน ไขมัน วิตามิน และสารอื่นๆ ที่จำเป็นต่อชีวิตพืชจะเกิดขึ้น ในกรณีส่วนใหญ่ การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นภายใต้สภาพแสงธรรมชาติ อย่างไรก็ตามแสงประดิษฐ์ก็สามารถมีส่วนร่วมได้เช่นกัน

จนถึงช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 วิทยาศาสตร์รู้จักกลไกหนึ่งประการในการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ตลอดเส้นทาง C 3 -เพนโตสฟอสเฟต เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลียได้พิสูจน์ว่าในพืชบางชนิดกระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ผ่านวัฏจักรกรด C 4 -ไดคาร์บอกซิลิก

ในพืชที่ลดคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านวิถี C 3 การสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดขึ้นได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิปานกลางและมีแสงน้อย ในป่าหรือในที่มืด พืชเหล่านี้รวมถึงพืชที่ได้รับการเพาะปลูกและผักเกือบทั้งหมดที่เป็นพื้นฐานของอาหารของเรา

ในพืชประเภทที่สอง การสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดขึ้นมากที่สุดภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและแสงจ้า กลุ่มนี้รวมถึงพืชที่เติบโตในภูมิอากาศเขตร้อนและอบอุ่น เช่น ข้าวโพด อ้อย ข้าวฟ่าง และอื่นๆ

เมแทบอลิซึมของพืชถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบว่าพืชบางชนิดมีเนื้อเยื่อพิเศษเพื่อรักษาแหล่งน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์สะสมอยู่ในรูปของกรดอินทรีย์และเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรตหลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมงเท่านั้น กลไกนี้ทำให้พืชสามารถประหยัดน้ำได้

กระบวนการทำงานอย่างไร?

โดยทั่วไปเรารู้แล้วว่ากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินไปอย่างไรและการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นได้อย่างไร ทีนี้เรามาทำความรู้จักให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นกัน

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยการที่พืชดูดซับแสง เธอได้รับความช่วยเหลือจากคลอโรฟิลล์ซึ่งอยู่ในรูปของคลอโรพลาสต์ซึ่งอยู่ในใบลำต้นและผลของพืช สารนี้มีปริมาณหลักอยู่ที่ใบ ประเด็นก็คือด้วยโครงสร้างที่เรียบ แผ่นจึงดึงดูดแสงได้มาก และยิ่งมีแสงมากเท่าใด พลังงานในการสังเคราะห์แสงก็จะมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นใบในต้นไม้จึงทำหน้าที่เป็นตัวระบุตำแหน่งที่จับแสง

เมื่อแสงถูกดูดซับ คลอโรฟิลล์จะอยู่ในสภาวะตื่นเต้น โดยจะถ่ายเทพลังงานไปยังอวัยวะอื่นๆ ของพืชที่มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์แสงขั้นต่อไป ขั้นตอนที่สองของกระบวนการเกิดขึ้นโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของแสงและประกอบด้วยปฏิกิริยาทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับน้ำที่ได้รับจากดินและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้รับจากอากาศ ในขั้นตอนนี้ คาร์โบไฮเดรตจะถูกสังเคราะห์ซึ่งจำเป็นต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิตใดๆ ในกรณีนี้พวกเขาไม่เพียงแต่บำรุงพืชเท่านั้น แต่ยังถ่ายทอดไปยังสัตว์ที่กินมันอีกด้วย ผู้คนยังได้รับสารเหล่านี้จากการบริโภคผลิตภัณฑ์จากพืชหรือสัตว์

ขั้นตอนกระบวนการ

เนื่องจากเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อน การสังเคราะห์ด้วยแสงจึงแบ่งออกเป็น 2 ระยะ คือ ระยะสว่างและระยะมืด ตามชื่อที่แสดง ระยะแรกจำเป็นต้องมีการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์ แต่ระยะที่สองไม่ต้องการ ในระหว่างระยะแสง คลอโรฟิลล์จะดูดซับควอนตัมแสง ทำให้เกิดโมเลกุล ATP และ NADH โดยที่การสังเคราะห์ด้วยแสงจะเป็นไปไม่ได้ ATP และ NADH คืออะไร?

ATP (adenosy triฟอสเฟต) เป็นโคเอ็นไซม์นิวคลีอิกที่มีพันธะพลังงานสูงและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานในการเปลี่ยนแปลงทางอินทรีย์ใดๆ การรวมมักเรียกว่ารูปก้นหอยที่มีพลัง

NADH (นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์) เป็นแหล่งของไฮโดรเจนที่ใช้ในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตโดยการมีส่วนร่วมของคาร์บอนไดออกไซด์ในระยะที่สองของกระบวนการ เช่น การสังเคราะห์ด้วยแสง

เฟสแสง

คลอโรพลาสต์ประกอบด้วยโมเลกุลคลอโรฟิลล์จำนวนมาก ซึ่งแต่ละโมเลกุลดูดซับแสง เม็ดสีอื่นๆ ก็ดูดซับได้เช่นกัน แต่ไม่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ กระบวนการนี้เกิดขึ้นเฉพาะในส่วนของโมเลกุลคลอโรฟิลล์เท่านั้น โมเลกุลที่เหลือจะก่อตัวเป็นเสาอากาศและสารเชิงซ้อนการเก็บเกี่ยวแสง (LHC) พวกมันสะสมควอนตัมของการแผ่รังสีแสงและถ่ายโอนไปยังศูนย์ปฏิกิริยา ซึ่งเรียกอีกอย่างว่ากับดัก ศูนย์ปฏิกิริยาตั้งอยู่ในระบบภาพถ่าย ซึ่งโรงงานสังเคราะห์แสงมีอยู่สองแห่ง อันแรกประกอบด้วยโมเลกุลคลอโรฟิลล์ที่สามารถดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตรและอันที่สอง - 680 นาโนเมตร

ดังนั้นโมเลกุลคลอโรฟิลล์สองประเภทจึงดูดซับแสงและเกิดความตื่นเต้น ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นซึ่งมีพลังงานจำนวนมากจะถูกฉีกออกและเข้าสู่ห่วงโซ่การขนส่งที่อยู่ในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ (โครงสร้างภายในของคลอโรพลาสต์)

การเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนจากระบบภาพถ่ายระบบแรกเปลี่ยนจากคลอโรฟิลล์ P680 ไปเป็นพลาสโตควิโนน และอิเล็กตรอนจากระบบที่สองไปเป็นเฟอร์ดอกซิน ในกรณีนี้ ที่บริเวณที่อิเล็กตรอนถูกกำจัดออกไป จะมีการสร้างพื้นที่ว่างในโมเลกุลคลอโรฟิลล์

เพื่อชดเชยการขาดสารอาหาร โมเลกุลคลอโรฟิลล์ P680 จะรับอิเล็กตรอนจากน้ำ เกิดเป็นไฮโดรเจนไอออน และโมเลกุลคลอโรฟิลล์ตัวที่สองชดเชยการขาดดุลผ่านระบบพาหะจากระบบภาพถ่ายระบบแรก

นี่คือวิธีที่ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินไปซึ่งสาระสำคัญคือการถ่ายโอนอิเล็กตรอน การขนส่งแบบขนานกับอิเล็กตรอนคือการเคลื่อนที่ของไฮโดรเจนไอออนผ่านเมมเบรน สิ่งนี้นำไปสู่การสะสมภายในไทลาคอยด์ เมื่อสะสมในปริมาณมาก พวกมันจะถูกปล่อยออกมาด้านนอกด้วยความช่วยเหลือของปัจจัยการผัน ผลลัพธ์ของการขนส่งอิเล็กตรอนคือการก่อตัวของสารประกอบ NADH และการถ่ายโอนไฮโดรเจนไอออนจะทำให้เกิดสกุลเงินเอทีพีของพลังงาน

เมื่อสิ้นสุดระยะแสง ออกซิเจนจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ และ ATP และ NADH จะเกิดขึ้นภายในกลีบดอก จากนั้นเข้าสู่ช่วงมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

เฟสมืด

การสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะนี้ต้องใช้คาร์บอนไดออกไซด์ พืชดูดซับจากอากาศอย่างต่อเนื่อง เพื่อจุดประสงค์นี้ บนพื้นผิวของใบจะมีปากใบ - โครงสร้างพิเศษที่เมื่อเปิดออกจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อเข้าสู่ใบไม้จะละลายในน้ำและมีส่วนร่วมในกระบวนการของระยะแสง

ในช่วงแสงในพืชส่วนใหญ่ คาร์บอนไดออกไซด์จะจับกับสารประกอบอินทรีย์ที่มีอะตอมของคาร์บอน 5 อะตอม ผลที่ได้คือคู่โมเลกุลของสารประกอบสามคาร์บอนที่เรียกว่ากรด 3-ฟอสโฟกลีเซอริก เป็นเพราะสารประกอบนี้เป็นผลลัพธ์หลักของกระบวนการที่พืชที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงชนิดนี้เรียกว่าพืช C3

กระบวนการเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์นั้นซับซ้อนมากสำหรับผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือสารประกอบคาร์บอน 6 ตัวที่สังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวหรือเชิงซ้อน อยู่ในรูปคาร์โบไฮเดรตที่พืชสะสมพลังงาน สารส่วนเล็ก ๆ ยังคงอยู่ในใบไม้และสนองความต้องการ คาร์โบไฮเดรตที่เหลือจะไหลเวียนไปทั่วโรงงานและถูกส่งไปยังสถานที่ที่มีความต้องการมากที่สุด

การสังเคราะห์ด้วยแสงในฤดูหนาว

หลายคนเคยสงสัยอย่างน้อยหนึ่งครั้งในชีวิตว่าออกซิเจนมาจากไหนในช่วงฤดูหนาว ประการแรก ออกซิเจนไม่เพียงถูกผลิตขึ้นจากพืชผลัดใบเท่านั้น แต่ยังผลิตจากต้นสนและพืชทะเลด้วย และหากพืชผลัดใบแข็งตัวในฤดูหนาว ต้นสนจะยังคงหายใจต่อไปแม้ว่าจะเข้มข้นน้อยลงก็ตาม ประการที่สอง ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าต้นไม้ผลัดใบหรือไม่ ออกซิเจนครอบครองบรรยากาศ 21% ทุกที่บนโลกของเราในช่วงเวลาใดก็ได้ของปี ค่านี้ไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากมวลอากาศเคลื่อนที่เร็วมากและฤดูหนาวไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกันในทุกประเทศ และประการที่สาม ในฤดูหนาวในอากาศชั้นล่างที่เราสูดเข้าไป ปริมาณออกซิเจนจะสูงกว่าในฤดูร้อนด้วยซ้ำ สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คืออุณหภูมิต่ำเนื่องจากออกซิเจนมีความหนาแน่นมากขึ้น

บทสรุป

วันนี้เราจำได้ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร คลอโรฟิลล์คืออะไร และพืชปล่อยออกซิเจนโดยการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างไร แน่นอนว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่สำคัญที่สุดในชีวิตของเรา มันเตือนเราถึงความจำเป็นในการดูแลธรรมชาติ

27-ก.พ.-2557 | หนึ่งความเห็น | โลลิต้า โอโกลโนวา

การสังเคราะห์ด้วยแสง- กระบวนการสร้างสารอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำในแสงโดยมีส่วนร่วมของเม็ดสีสังเคราะห์แสง

การสังเคราะห์ทางเคมี- วิธีการโภชนาการแบบออโตโทรฟิกซึ่งแหล่งพลังงานสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์จาก CO 2 คือปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์

โดยปกติแล้วสิ่งมีชีวิตทุกชนิดสามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้ เช่น สิ่งมีชีวิตที่สามารถ การสังเคราะห์ด้วยแสงและการสังเคราะห์ทางเคมี, อ้างถึง .

บางชนิดถูกจัดประเภทตามธรรมเนียมว่าเป็นออโตโทรฟ

เราได้พูดคุยกันสั้นๆ เกี่ยวกับโครงสร้างของเซลล์พืช เรามาดูรายละเอียดกระบวนการทั้งหมดกันดีกว่า...

สาระสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสง

(สมการสรุป)

สารหลักที่เกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์แสงหลายขั้นตอนคือ คลอโรฟิลล์- นี่คือสิ่งที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานเคมี

รูปนี้แสดงแผนผังของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลนั้นคล้ายกับโมเลกุลฮีโมโกลบินมาก...

คลอโรฟิลล์ถูกสร้างไว้ภายใน คลอโรพลาสกราน่า:

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง:

(ดำเนินการบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์)

• แสงที่กระทบกับโมเลกุลคลอโรฟิลล์จะถูกดูดซับและนำเข้าสู่สภาวะที่ตื่นเต้น - อิเล็กตรอนที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลเมื่อดูดซับพลังงานของแสงแล้วจะเคลื่อนไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นและมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์
• ภายใต้อิทธิพลของแสง การแยก (โฟโตไลซิส) ของน้ำก็เกิดขึ้นเช่นกัน:

ในกรณีนี้ ออกซิเจนจะถูกกำจัดออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก และโปรตอนสะสมอยู่ภายในไทลาคอยด์ใน “แหล่งเก็บโปรตอน”

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

NADP เป็นสารเฉพาะ คือ โคเอ็นไซม์ เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยา ในกรณีนี้คือตัวพาไฮโดรเจน

• สังเคราะห์ (พลังงาน)

ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

(เกิดในสโตรมาของคลอโรพลาสต์)

การสังเคราะห์กลูโคสที่เกิดขึ้นจริง

วงจรของปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยเกิด C 6 H 12 O 6 ปฏิกิริยาเหล่านี้ใช้พลังงานของ ATP และ NADPH 2 ที่เกิดขึ้นในช่วงแสง นอกจากกลูโคสแล้ว โมโนเมอร์อื่น ๆ ของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนยังเกิดขึ้นในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง - กรดอะมิโน, กลีเซอรอลและกรดไขมัน, นิวคลีโอไทด์

โปรดทราบ: เฟสนี้มืดมันถูกเรียกว่าไม่ใช่เพราะมันเกิดขึ้นในเวลากลางคืน - โดยทั่วไปการสังเคราะห์กลูโคสเกิดขึ้นตลอดเวลา แต่ช่วงมืดไม่ต้องการพลังงานแสงอีกต่อไป

“การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่การปรากฏของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกของเราขึ้นอยู่กับในที่สุด”

เค.เอ. ทิมีร์ยาเซฟ

จากการสังเคราะห์ด้วยแสง จะเกิดอินทรียวัตถุประมาณ 150 พันล้านตันบนโลก และปล่อยออกซิเจนอิสระประมาณ 200 พันล้านตันต่อปี นอกจากนี้ พืชยังเกี่ยวข้องกับไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ แคลเซียม แมกนีเซียม โพแทสเซียม และองค์ประกอบอื่น ๆ นับพันล้านตันในวัฏจักรนี้ แม้ว่าใบไม้สีเขียวจะใช้แสงที่ตกกระทบเพียง 1-2% แต่อินทรียวัตถุที่สร้างขึ้นโดยพืชและออกซิเจนโดยทั่วไป

การสังเคราะห์ทางเคมี

การสังเคราะห์ทางเคมีเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชั่นทางเคมีของสารประกอบอนินทรีย์ต่างๆ: ไฮโดรเจน, ไฮโดรเจนซัลไฟด์, แอมโมเนีย, เหล็ก (II) ออกไซด์ ฯลฯ

ตามสารที่รวมอยู่ในการเผาผลาญของแบคทีเรียมีดังนี้:

• แบคทีเรียกำมะถัน - จุลินทรีย์ในแหล่งน้ำที่มี H 2 S - แหล่งกำเนิดที่มีกลิ่นเฉพาะตัวมาก
• แบคทีเรียเหล็ก
• แบคทีเรียไนตริไฟดิ้ง - ออกซิไดซ์แอมโมเนียและกรดไนตรัส
• แบคทีเรียตรึงไนโตรเจน - เสริมสร้างดินเพิ่มผลผลิตอย่างมาก
• แบคทีเรียออกซิไดซ์ไฮโดรเจน

แต่สาระสำคัญยังคงเหมือนเดิม - นี่ก็เช่นกัน

จะอธิบายกระบวนการที่ซับซ้อนเช่นการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยย่อและชัดเจนได้อย่างไร? พืชเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวที่สามารถผลิตอาหารได้เอง พวกเขาทำมันได้อย่างไร? เพื่อการเจริญเติบโต พวกเขาจะได้รับสารที่จำเป็นทั้งหมดจากสิ่งแวดล้อม ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ น้ำ และจากดิน พวกเขายังต้องการพลังงานซึ่งได้รับจากรังสีดวงอาทิตย์ด้วย พลังงานนี้กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีบางอย่างในระหว่างที่คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำถูกแปลงเป็นกลูโคส (อาหาร) และเป็นการสังเคราะห์ด้วยแสง สาระสำคัญของกระบวนการสามารถอธิบายสั้น ๆ และชัดเจนแม้กระทั่งกับเด็กวัยเรียนก็ตาม

"ร่วมกับแสงสว่าง"

คำว่า "การสังเคราะห์ด้วยแสง" มาจากคำภาษากรีกสองคำ - "ภาพถ่าย" และ "การสังเคราะห์" ซึ่งรวมกันหมายถึง "ร่วมกับแสง" พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมี สมการทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสง:

6CO 2 + 12H 2 O + แสง = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

ซึ่งหมายความว่ามีการใช้คาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุลและน้ำ 12 โมเลกุล (พร้อมกับแสงแดด) เพื่อผลิตกลูโคส ส่งผลให้ได้ออกซิเจน 6 โมเลกุลและน้ำ 6 โมเลกุล หากคุณแสดงสิ่งนี้เป็นสมการทางวาจา คุณจะได้สิ่งต่อไปนี้:

น้ำ + แสงอาทิตย์ => กลูโคส + ออกซิเจน + น้ำ

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ทรงพลังมาก ผู้คนมักจะพยายามใช้มันเพื่อผลิตไฟฟ้า เป็นฉนวนให้กับบ้านเรือน เครื่องทำน้ำร้อน และอื่นๆ พืชค้นพบวิธีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เมื่อหลายล้านปีก่อน เพราะมันจำเป็นต่อการอยู่รอดของพวกมัน การสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถอธิบายสั้น ๆ และชัดเจนได้ด้วยวิธีนี้: พืชใช้พลังงานแสงจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานเคมี ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำตาล (กลูโคส) ซึ่งส่วนเกินจะถูกเก็บไว้เป็นแป้งในใบ ราก ลำต้น และเมล็ดพืช พลังงานของดวงอาทิตย์ถูกถ่ายโอนไปยังพืช เช่นเดียวกับสัตว์ที่กินพืชเหล่านี้ เมื่อพืชต้องการสารอาหารเพื่อการเจริญเติบโตและกระบวนการชีวิตอื่นๆ ปริมาณสำรองเหล่านี้จะมีประโยชน์มาก

พืชดูดซับพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้อย่างไร?

เมื่อพูดถึงการสังเคราะห์ด้วยแสงอย่างกระชับและชัดเจน คุ้มค่าที่จะตอบคำถามที่ว่าพืชดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างไร สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโครงสร้างพิเศษของใบซึ่งรวมถึงเซลล์สีเขียว - คลอโรพลาสต์ซึ่งมีสารพิเศษที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ นี่คือสิ่งที่ทำให้ใบไม้มีสีเขียวและมีหน้าที่ในการดูดซับพลังงานจากแสงแดด

ทำไมใบส่วนใหญ่ถึงกว้างและแบน?

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในใบของพืช ข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งก็คือ พืชได้รับการปรับให้เข้ากับแสงอาทิตย์และดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้เป็นอย่างดี ด้วยพื้นผิวที่กว้าง แสงจึงจับได้มากขึ้น ด้วยเหตุนี้แผงโซลาร์เซลล์ซึ่งบางครั้งติดตั้งบนหลังคาบ้านจึงมีความกว้างและแบนเช่นกัน ยิ่งพื้นผิวมีขนาดใหญ่เท่าใดการดูดซึมก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

มีอะไรสำคัญอีกสำหรับพืช?

เช่นเดียวกับมนุษย์ พืชก็ต้องการสารอาหารที่เป็นประโยชน์เพื่อรักษาสุขภาพให้แข็งแรง เติบโต และทำหน้าที่สำคัญได้ดี พวกมันได้รับแร่ธาตุที่ละลายในน้ำจากดินผ่านทางราก หากดินขาดธาตุอาหาร พืชจะไม่สามารถพัฒนาได้ตามปกติ เกษตรกรมักทดสอบดินเพื่อให้แน่ใจว่ามีสารอาหารเพียงพอสำหรับปลูกพืช มิฉะนั้น ให้ใช้ปุ๋ยที่มีแร่ธาตุที่จำเป็นสำหรับธาตุอาหารพืชและการเจริญเติบโต

เหตุใดการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงมีความสำคัญมาก?

เพื่ออธิบายการสังเคราะห์ด้วยแสงให้เด็กๆ เข้าใจได้อย่างกระชับและชัดเจน ควรบอกได้เลยว่ากระบวนการนี้เป็นหนึ่งในปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญที่สุดในโลก มีเหตุผลอะไรที่ต้องพูดเสียงดังเช่นนี้? ประการแรก การสังเคราะห์ด้วยแสงให้อาหารแก่พืช ซึ่งในทางกลับกันจะเป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ บนโลก รวมทั้งสัตว์และมนุษย์ด้วย ประการที่สอง จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการหายใจจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดสูดดมออกซิเจนและหายใจออกคาร์บอนไดออกไซด์ โชคดีที่พืชทำสิ่งที่ตรงกันข้าม พวกมันจึงมีความสำคัญมากสำหรับมนุษย์และสัตว์ เนื่องจากพวกมันทำให้พวกมันมีความสามารถในการหายใจ

กระบวนการที่น่าทึ่ง

ปรากฎว่าพืชรู้วิธีการหายใจเช่นกัน แต่ต่างจากมนุษย์และสัตว์ตรงที่พวกมันดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ ไม่ใช่ออกซิเจน พืชก็ดื่มด้วยเช่นกัน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมคุณต้องรดน้ำพวกมัน ไม่เช่นนั้นพวกมันจะตาย ด้วยความช่วยเหลือของระบบราก น้ำและสารอาหารจะถูกขนส่งไปยังทุกส่วนของร่างกายพืช และคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกดูดซับผ่านรูเล็กๆ บนใบ ตัวกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีคือแสงแดด พืชใช้ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมทั้งหมดเพื่อเป็นสารอาหารและออกซิเจนจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ นี่คือวิธีที่คุณสามารถอธิบายสั้น ๆ และชัดเจนได้ว่ากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นได้อย่างไร

การสังเคราะห์ด้วยแสง: การสังเคราะห์ด้วยแสงในช่วงแสงและความมืด

กระบวนการที่อยู่ระหว่างการพิจารณาประกอบด้วยสองส่วนหลัก การสังเคราะห์ด้วยแสงมีสองขั้นตอน (คำอธิบายและตารางด้านล่าง) ระยะแรกเรียกว่าระยะแสง มันเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีแสงในเยื่อหุ้ม thylakoid โดยมีส่วนร่วมของคลอโรฟิลล์โปรตีนขนส่งอิเล็กตรอนและเอนไซม์ ATP synthetase การสังเคราะห์ด้วยแสงซ่อนอะไรอีกบ้าง? สว่างและแทนที่กันตามความก้าวหน้าทั้งกลางวันและกลางคืน (วัฏจักรคาลวิน) ในช่วงมืด การผลิตกลูโคสซึ่งเป็นอาหารสำหรับพืชจะเกิดขึ้น กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง

บทสรุป

จากที่กล่าวมาทั้งหมดสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

• การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่ผลิตพลังงานจากดวงอาทิตย์
• พลังงานแสงจากดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีโดยคลอโรฟิลล์
• คลอโรฟิลล์ทำให้พืชมีสีเขียว
• การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ของเซลล์ใบพืช
• คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง
• คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่พืชผ่านรูเล็ก ๆ ปากใบ และออกซิเจนไหลผ่านพวกมัน
• น้ำถูกดูดซึมเข้าสู่พืชผ่านทางราก
• หากไม่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงก็จะไม่มีอาหารในโลกนี้

พืชได้รับน้ำและแร่ธาตุจากราก ใบไม้ให้สารอาหารอินทรีย์แก่พืช ต่างจากรากตรงที่ไม่ได้อยู่ในดิน แต่อยู่ในอากาศดังนั้นจึงไม่ได้ให้ดิน แต่เป็นสารอาหารในอากาศ

จากประวัติการศึกษาโภชนาการทางอากาศของพืช

ความรู้เรื่องธาตุอาหารพืชค่อยๆสะสม

ประมาณ 350 ปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ แจน เฮลมอนต์ ทดลองเกี่ยวกับการศึกษาธาตุอาหารพืชเป็นครั้งแรก เขาปลูกต้นวิลโลว์ในหม้อดินที่เต็มไปด้วยดิน โดยเติมแต่น้ำเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ชั่งน้ำหนักใบไม้ที่ร่วงหล่นอย่างระมัดระวัง หลังจากผ่านไปห้าปี มวลของต้นวิลโลว์และใบไม้ที่ร่วงหล่นเพิ่มขึ้น 74.5 กิโลกรัม และมวลของดินลดลงเพียง 57 กรัม จากข้อมูลนี้ เฮลมอนต์จึงได้ข้อสรุปว่าสารทั้งหมดในพืชไม่ได้เกิดจากดิน แต่มาจากน้ำ ความคิดเห็นที่ว่าพืชมีขนาดเพิ่มขึ้นเพียงเพราะน้ำยังคงอยู่จนถึงปลายศตวรรษที่ 18

ในปี พ.ศ. 2314 โจเซฟ พรีสต์ลีย์ นักเคมีชาวอังกฤษ ศึกษาคาร์บอนไดออกไซด์ หรือที่เขาเรียกว่า “อากาศเสีย” และค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง หากคุณจุดเทียนแล้วคลุมด้วยฝาแก้ว หลังจากนั้นเทียนจะไหม้เล็กน้อยก็จะดับลง

หนูที่อยู่ใต้ฝากระโปรงเริ่มหายใจไม่ออก อย่างไรก็ตามหากคุณวางกิ่งมิ้นต์ไว้ใต้หมวกด้วยเมาส์ หนูจะไม่หายใจไม่ออกและยังมีชีวิตอยู่ต่อไป ซึ่งหมายความว่าพืช "แก้ไข" อากาศที่เน่าเสียจากการหายใจของสัตว์นั่นคือพวกมันเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกซิเจน

ในปี 1862 นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน Julius Sachs พิสูจน์ผ่านการทดลองว่าพืชสีเขียวไม่เพียงแต่ผลิตออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังสร้างสารอินทรีย์ที่ทำหน้าที่เป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งหมดอีกด้วย

การสังเคราะห์ด้วยแสง

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพืชสีเขียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นคือการมีคลอโรพลาสต์ที่มีคลอโรฟิลล์อยู่ในเซลล์ คลอโรฟิลล์มีคุณสมบัติในการจับแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานที่จำเป็นสำหรับการสร้างสารอินทรีย์ กระบวนการสร้างอินทรียวัตถุจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง (แสงกรีก pbo1os) ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เพียงแต่สร้างสารอินทรีย์ - น้ำตาลเท่านั้น แต่ยังมีการปล่อยออกซิเจนด้วย

แผนผังกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถอธิบายได้ดังนี้:

น้ำถูกรากดูดซับและเคลื่อนผ่านระบบนำไฟฟ้าของรากและลำต้นไปยังใบ คาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบของอากาศ มันเข้าสู่ใบผ่านปากใบเปิด การดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยโครงสร้างของใบ: พื้นผิวเรียบของใบมีดซึ่งเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับอากาศและการมีปากใบจำนวนมากในผิวหนัง

น้ำตาลที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกแปลงเป็นแป้ง แป้งเป็นสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายในน้ำ สามารถตรวจพบ Kgo ได้อย่างง่ายดายโดยใช้สารละลายไอโอดีน

หลักฐานการเกิดแป้งในใบที่โดนแสง

ให้เราพิสูจน์ว่าในใบสีเขียวของพืชแป้งนั้นเกิดขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ หากต้องการทำเช่นนี้ ให้พิจารณาการทดลองที่ครั้งหนึ่งเคยทำโดย Julius Sachs

พืชในบ้าน (เจอเรเนียมหรือพริมโรส) จะถูกเก็บไว้ในที่มืดเป็นเวลาสองวันเพื่อให้แป้งทั้งหมดถูกใช้หมดไปในกระบวนการสำคัญ จากนั้นใบหลายใบจะถูกปิดทั้งสองด้านด้วยกระดาษสีดำเพื่อให้ครอบคลุมเพียงบางส่วนเท่านั้น ในระหว่างวัน ต้นไม้จะได้รับแสงสว่าง และในเวลากลางคืนจะมีการส่องสว่างเพิ่มเติมโดยใช้โคมไฟตั้งโต๊ะ

หลังจากผ่านไปหนึ่งวันใบที่อยู่ระหว่างการศึกษาจะถูกตัดออก หากต้องการทราบว่าแป้งในใบส่วนใดก่อตัวขึ้น ให้ต้มใบในน้ำ (เพื่อทำให้เมล็ดแป้งพองขึ้น) แล้วนำไปแช่ในแอลกอฮอล์ร้อน (คลอโรฟิลล์ละลายและใบเปลี่ยนสี) จากนั้นใบจะถูกล้างในน้ำและบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีนอ่อน ๆ ดังนั้นบริเวณใบไม้ที่ถูกแสงจะได้สีฟ้าจากการกระทำของไอโอดีน ซึ่งหมายความว่าแป้งถูกสร้างขึ้นในเซลล์ของส่วนที่ส่องสว่างของใบไม้ ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเกิดขึ้นเฉพาะในแสงเท่านั้น

หลักฐานแสดงความต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

เพื่อพิสูจน์ว่าคาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นต่อการก่อตัวของแป้งในใบ ในบ้านจึงถูกเก็บในที่มืดก่อน จากนั้นนำใบหนึ่งใบใส่ขวดใส่น้ำมะนาวเล็กน้อย ปิดขวดด้วยสำลีพันก้าน พืชได้รับแสง น้ำมะนาวจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ไว้จึงไม่อยู่ในขวด ใบไม้ถูกตัดออกและตรวจดูว่ามีแป้งอยู่เช่นเดียวกับในการทดลองครั้งก่อนหรือไม่ เก็บไว้ในน้ำร้อนและแอลกอฮอล์ และบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีน อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ผลลัพธ์ของการทดสอบจะแตกต่างออกไป: ใบไม้ไม่เปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินเพราะว่า ไม่มีแป้ง ดังนั้นสำหรับการก่อตัวของแป้ง นอกจากแสงและน้ำแล้ว ยังจำเป็นต้องมีคาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย

ดังนั้นเราจึงตอบคำถามว่าพืชได้รับอาหารอะไรจากอากาศ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ จำเป็นสำหรับการก่อตัวของอินทรียวัตถุ

สิ่งมีชีวิตที่สร้างสารอินทรีย์เพื่อสร้างร่างกายอย่างอิสระเรียกว่าออโตโทรฟามเนส (รถยนต์กรีก - ตัวมันเอง ถ้วยรางวัล - อาหาร)

หลักฐานการผลิตออกซิเจนระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

เพื่อพิสูจน์ว่าในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะปล่อยออกซิเจนออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก ให้พิจารณาการทดลองกับพืชน้ำเอโลเดีย หน่อของ Elodea จะถูกจุ่มลงในภาชนะที่มีน้ำและมีกรวยอยู่ด้านบน วางหลอดทดลองที่เต็มไปด้วยน้ำที่ปลายกรวย พืชได้รับแสงเป็นเวลาสองถึงสามวัน เมื่อสัมผัสกับแสง เอโลเดียจะเกิดฟองก๊าซ พวกมันสะสมที่ด้านบนของหลอดทดลองเพื่อแทนที่น้ำ เพื่อที่จะค้นหาว่าเป็นก๊าซชนิดใด ให้นำหลอดทดลองออกอย่างระมัดระวังและมีเศษที่คุกรุ่นอยู่เข้าไป สะเก็ดไฟกระพริบอย่างสดใส ซึ่งหมายความว่ามีออกซิเจนสะสมอยู่ในขวดซึ่งรองรับการเผาไหม้

บทบาทจักรวาลของพืช

พืชที่มีคลอโรฟิลล์สามารถดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ดังนั้น K.A. Timiryazev เรียกบทบาทของพวกเขาในจักรวาลโลก พลังงานแสงอาทิตย์บางส่วนที่เก็บไว้ในอินทรียวัตถุสามารถเก็บไว้ได้เป็นเวลานาน ถ่านหิน พีท น้ำมันเกิดจากสารที่ในสมัยทางธรณีวิทยาโบราณถูกสร้างขึ้นโดยพืชสีเขียวและดูดซับพลังงานของดวงอาทิตย์ โดยการเผาวัสดุที่ติดไฟได้ตามธรรมชาติ บุคคลจะปล่อยพลังงานที่พืชสีเขียวเก็บไว้เมื่อหลายล้านปีก่อน

การสังเคราะห์ด้วยแสง (การทดสอบ)

1. สิ่งมีชีวิตที่สร้างสารอินทรีย์จากอินทรีย์เท่านั้น:

1.เฮเทอโรโทรฟ

2.ออโตโทรฟ

3.เคมีบำบัด

4.มิกซ์โซโทรฟ

2. ในระหว่างระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง จะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

1.รูปแบบเอทีพี

2.การสร้างกลูโคส

3.การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

4. การก่อตัวของคาร์โบไฮเดรต

3. ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดออกซิเจนซึ่งถูกปล่อยออกมาในกระบวนการ:

1.การสังเคราะห์โปรตีน

2.โฟโตไลซิส

3.การกระตุ้นโมเลกุลคลอโรฟิลล์

4.สารประกอบคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

4. จากการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานแสงจะถูกแปลงเป็น:

1. พลังงานความร้อน

2.พลังงานเคมีของสารประกอบอนินทรีย์

3.พลังงานไฟฟ้าพลังงานความร้อน

4.พลังงานเคมีของสารประกอบอินทรีย์

5. การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในกระบวนการ:

1.ออกซิเดชันของออกซิเจน

2.การสังเคราะห์แสง

3.การหมัก

4.การสังเคราะห์ทางเคมี

6. ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเกิดออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรตในเซลล์คือ:

1.ADP และน้ำ

2.แอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์

3.น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์

4.แอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ

7. ในขั้นตอนเตรียมการของการสลายคาร์โบไฮเดรตการไฮโดรไลซิสจะเกิดขึ้น:

1. เซลลูโลสเป็นกลูโคส

2.โปรตีนให้เป็นกรดอะมิโน

3.DNA ถึงนิวคลีโอไทด์

4.ไขมันเป็นกลีเซอรอลและกรดคาร์บอกซิลิก

8. เอนไซม์ให้ออกซิเจนออกซิเดชัน:

1.ระบบทางเดินอาหารและไลโซโซม

2.ไซโตพลาสซึม

3.ไมโตคอนเดรีย

4.พลาสติด

9. ในระหว่างไกลโคไลซิส กลูโคส 3 โมลจะถูกเก็บในรูปของ ATP:

10. กลูโคสสองโมลเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยสมบูรณ์ในเซลล์สัตว์ และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา:

11. ในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี สิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนพลังงานออกซิเดชัน:

1.สารประกอบซัลเฟอร์

2.สารประกอบอินทรีย์

3.แป้ง

12. ยีนหนึ่งสอดคล้องกับข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุล:

1.กรดอะมิโน

2.แป้ง

4.นิวคลีโอไทด์

13. รหัสพันธุกรรมประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 3 ตัว ซึ่งหมายความว่า:

1. เฉพาะเจาะจง

2.ซ้ำซ้อน

3.สากล

4.ทริปเปิลทีน

14. ในรหัสพันธุกรรม กรดอะมิโนหนึ่งตัวสอดคล้องกับแฝด 2-6 ตัว ซึ่งแสดงออกมาใน:

1.ความต่อเนื่อง

2.ความซ้ำซ้อน

3. ความเก่งกาจ

4.ความจำเพาะ

15. หากองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของ DNA คือ ATT-CHC-TAT ดังนั้นองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของ i-RNA จะเป็น:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.UAA-GTG-AUA

3.UAA-CHTs-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

16. การสังเคราะห์โปรตีนไม่ได้เกิดขึ้นกับไรโบโซมของมันเองใน:

1.ไวรัสโมเสกยาสูบ

2. แมลงหวี่

3.มด

4.วิบริโอ อหิวาตกโรค

17. ยาปฏิชีวนะ:

1.เป็นโปรตีนป้องกันเลือด

2.สังเคราะห์โปรตีนใหม่ในร่างกาย

3.เป็นเชื้อโรคที่อ่อนแอ

4.ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของเชื้อโรค

18. ส่วนของโมเลกุล DNA ที่เกิดการจำลองนั้นมีนิวคลีโอไทด์ 30,000 ตัว (ทั้งสองสาย) สำหรับการจำลองคุณจะต้อง:

19. t-RNA หนึ่งตัวสามารถขนส่งกรดอะมิโนได้กี่ชนิด:

1.เป็นหนึ่งเดียวกันเสมอ

2.สองเสมอ

3.สามเสมอ

4.บางอันสามารถขนส่งได้บางอันสามารถขนส่งได้หลายอัน

20. ส่วนของ DNA ที่มีการถอดความประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 153 ตัว ส่วนนี้จะเข้ารหัสโพลีเปปไทด์จาก:

1.153 กรดอะมิโน

2.51 กรดอะมิโน

3.49 กรดอะมิโน

กรดอะมิโน 4,459 ชนิด

21. ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง จะเกิดออกซิเจนขึ้น

1.​ น้ำสังเคราะห์แสง

2.​ การสลายตัวของก๊าซคาร์บอน

3.​ ลดคาร์บอนไดออกไซด์เป็นกลูโคส

4.​ การสังเคราะห์เอทีพี

ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้น

1.​ การสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตและการปล่อยออกซิเจน

2.​ การระเหยของน้ำและการดูดซึมออกซิเจน

3. การแลกเปลี่ยนก๊าซและการสังเคราะห์ไขมัน

4.​ ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการสังเคราะห์โปรตีน

23. ในช่วงระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานของแสงแดดจะถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุล

1. ไขมัน

2.​ โปรตีน

3.​กรดนิวคลีอิก

24. ภายใต้อิทธิพลของพลังงานจากแสงแดด อิเล็กตรอนจะมีระดับพลังงานสูงขึ้นในโมเลกุล

1.​ กระรอก

2.​ กลูโคส

3.​ คลอโรฟิลล์

4.​ การสังเคราะห์โปรตีน

25. เซลล์พืชก็เหมือนกับเซลล์สัตว์ที่ได้รับพลังงานในกระบวนการนี้ -

1.​ ออกซิเดชันของสารอินทรีย์

2.​ การสังเคราะห์โปรตีน

3. การสังเคราะห์ไขมัน

4.​การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ของเซลล์พืช คลอโรพลาสต์ประกอบด้วยเม็ดสีคลอโรฟิลล์ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและทำให้พืชมีสีเขียว ตามมาว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นเฉพาะในส่วนสีเขียวของพืชเท่านั้น

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการสร้างสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ โดยเฉพาะสารอินทรีย์คือกลูโคส และสารอนินทรีย์คือน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์

แสงแดดก็มีความสำคัญต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงเช่นกัน พลังงานแสงจะถูกเก็บไว้ในพันธะเคมีของอินทรียวัตถุ นี่คือจุดหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง: เพื่อจับพลังงานที่จะนำไปใช้ในการดำรงชีวิตของพืชหรือสัตว์ที่กินพืชชนิดนี้ในภายหลัง อินทรียวัตถุทำหน้าที่เป็นเพียงรูปแบบหนึ่งเท่านั้น ซึ่งเป็นวิธีการกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์

เมื่อการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเซลล์ ปฏิกิริยาต่างๆ จะเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์และบนเยื่อหุ้มเซลล์

ไม่ใช่ทั้งหมดที่ต้องการแสงสว่าง ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงมีสองขั้นตอน: แสงและความมืด ระยะมืดไม่ต้องการแสงและอาจเกิดขึ้นในเวลากลางคืน

คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่เซลล์จากอากาศผ่านทางพื้นผิวของพืช น้ำมาจากรากตลอดลำต้น

อันเป็นผลมาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เพียงแต่สร้างสารอินทรีย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงออกซิเจนด้วย ออกซิเจนถูกปล่อยออกสู่อากาศผ่านพื้นผิวของพืช

กลูโคสที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์อื่น แปลงเป็นแป้ง (เก็บไว้) และใช้สำหรับกระบวนการสำคัญ

อวัยวะหลักที่การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในพืชส่วนใหญ่คือใบไม้ มันอยู่ในใบที่มีเซลล์สังเคราะห์แสงจำนวนมากที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อสังเคราะห์แสง

เนื่องจากแสงแดดมีความสำคัญต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง ใบไม้จึงมักมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือแบนและบาง เพื่อให้แน่ใจว่าแสงส่องถึงใบไม้ทั้งหมด ต้นไม้จึงถูกจัดเรียงจนแทบไม่บังซึ่งกันและกัน

ดังนั้นคุณต้องมีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงสว่าง- ผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสงได้แก่ อินทรียวัตถุ (กลูโคส) และออกซิเจน. การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ซึ่งมีมากในใบ

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในพืช (ส่วนใหญ่อยู่ที่ใบ) ท่ามกลางแสง นี่เป็นกระบวนการที่สารอินทรีย์กลูโคส (น้ำตาลชนิดหนึ่ง) เกิดขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ต่อไปกลูโคสในเซลล์จะถูกแปลงเป็นแป้งซึ่งเป็นสารที่ซับซ้อนมากขึ้น ทั้งกลูโคสและแป้งเป็นคาร์โบไฮเดรต

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เพียงแต่สร้างอินทรียวัตถุเท่านั้น แต่ยังผลิตออกซิเจนเป็นผลพลอยได้อีกด้วย

คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นสารอนินทรีย์ ในขณะที่กลูโคสและแป้งเป็นสารอินทรีย์

ดังนั้นจึงมักกล่าวกันว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการสร้างสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ในแสง มีเพียงพืช ยูคาริโอตเซลล์เดียวบางชนิด และแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้นที่สามารถสังเคราะห์แสงได้ ไม่มีกระบวนการดังกล่าวในเซลล์ของสัตว์และเชื้อราดังนั้นจึงถูกบังคับให้ดูดซับสารอินทรีย์จากสิ่งแวดล้อม ในเรื่องนี้พืชเรียกว่าออโตโทรฟ ส่วนสัตว์และเชื้อราเรียกว่าเฮเทอโรโทรฟ

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ซึ่งมีคลอโรฟิลล์เม็ดสีเขียว

ดังนั้น เพื่อให้การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น คุณต้องมี:

คลอโรฟิลล์,

คาร์บอนไดออกไซด์.

ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

อินทรียฺวัตถุ,

ออกซิเจน

พืชถูกปรับให้รับแสงในไม้ล้มลุกหลายชนิด ใบจะถูกรวบรวมไว้ในรูปแบบที่เรียกว่า basal rosette เมื่อใบไม่บังซึ่งกันและกัน ต้นไม้มีลักษณะเป็นโมเสกใบไม้ซึ่งใบไม้จะเติบโตในลักษณะที่ให้ร่มเงาซึ่งกันและกันให้น้อยที่สุด ในพืช ใบสามารถหันไปทางแสงเนื่องจากการงอของก้านใบ ด้วยเหตุนี้จึงมีพืชที่ชอบร่มเงาซึ่งสามารถเติบโตได้ในที่ร่มเท่านั้น

น้ำสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงมาถึงเข้าไปในใบจากรากตามแนวก้าน. ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่พืชจะได้รับความชื้นเพียงพอ หากขาดน้ำและแร่ธาตุบางชนิด กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกยับยั้ง

คาร์บอนไดออกไซด์นำไปสังเคราะห์ด้วยแสงโดยตรงออกจากอากาศบาง ๆออกจาก. ในทางกลับกัน ออกซิเจนซึ่งผลิตโดยพืชในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกปล่อยออกสู่อากาศ การแลกเปลี่ยนก๊าซอำนวยความสะดวกโดยช่องว่างระหว่างเซลล์ (ช่องว่างระหว่างเซลล์)

สารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงส่วนหนึ่งใช้ในใบ แต่ส่วนใหญ่จะไหลเข้าสู่อวัยวะอื่นๆ ทั้งหมด และถูกแปลงเป็นสารอินทรีย์อื่นๆ ใช้ในการเผาผลาญพลังงาน และแปลงเป็นสารอาหารสำรอง

การสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสง- กระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์โดยใช้พลังงานแสง สิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ได้เรียกว่าออโตโทรฟิก การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิคเท่านั้น สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคไม่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ได้
เซลล์ของพืชสีเขียวและแบคทีเรียบางชนิดมีโครงสร้างพิเศษและสารประกอบเชิงซ้อนของสารเคมีที่ช่วยให้พวกมันจับพลังงานจากแสงแดด

บทบาทของคลอโรพลาสต์ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

เซลล์พืชมีการก่อตัวด้วยกล้องจุลทรรศน์ - คลอโรพลาสต์ เหล่านี้เป็นออร์แกเนลล์ที่พลังงานและแสงถูกดูดซับและแปลงเป็นพลังงานของ ATP และโมเลกุลอื่น ๆ - ตัวพาพลังงาน Grana ของคลอโรพลาสต์ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่ซับซ้อน คลอโรฟิลล์จับพลังงานแสงเพื่อใช้ในการสังเคราะห์กลูโคสและสารอินทรีย์อื่นๆ เอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กลูโคสก็อยู่ในคลอโรพลาสต์เช่นกัน

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ควอนตัมของแสงสีแดงที่ถูกดูดซับโดยคลอโรฟิลล์จะถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้น อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นด้วยแสงจะได้รับพลังงานจำนวนมาก ส่งผลให้อิเล็กตรอนเคลื่อนไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นด้วยแสงสามารถเปรียบได้กับหินที่ยกขึ้นให้สูงซึ่งจะได้รับพลังงานศักย์ด้วย เขาสูญเสียมันไปโดยตกลงมาจากที่สูง อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นจะเคลื่อนที่ไปตามสายโซ่ของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งสร้างอยู่ในคลอโรพลาสต์ ราวกับกำลังก้าวเดิน อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานจากขั้นตอนหนึ่งไปอีกขั้นหนึ่งซึ่งใช้สำหรับการสังเคราะห์ ATP อิเล็กตรอนที่สูญเสียพลังงานไปจะกลับไปเป็นคลอโรฟิลล์ พลังงานแสงส่วนใหม่จะกระตุ้นคลอโรฟิลล์อิเล็กตรอนอีกครั้ง มันเป็นไปตามเส้นทางเดียวกันอีกครั้ง โดยใช้พลังงานในการก่อตัวของโมเลกุล ATP
ไอออนของไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนซึ่งจำเป็นสำหรับการฟื้นฟูโมเลกุลที่นำพาพลังงานนั้นเกิดขึ้นจากการแยกตัวของโมเลกุลของน้ำ การสลายโมเลกุลของน้ำในคลอโรพลาสต์นั้นดำเนินการโดยโปรตีนชนิดพิเศษภายใต้อิทธิพลของแสง กระบวนการนี้เรียกว่า โฟโตไลซิสของน้ำ.
ดังนั้นเซลล์พืชจึงใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงเพื่อ:
1. การกระตุ้นของคลอโรฟิลล์อิเล็กตรอน ซึ่งเป็นพลังงานที่ใช้ต่อไปในการก่อตัวของ ATP และโมเลกุลพาหะพลังงานอื่น ๆ
2. โฟโตไลซิสของน้ำ โดยส่งไอออนไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนไปยังระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง
สิ่งนี้จะปล่อยออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาโฟโตไลซิส

ระยะที่เนื่องจากพลังงานของแสง สารประกอบที่อุดมด้วยพลังงานจึงถูกสร้างขึ้น - ATP และโมเลกุลที่พาพลังงานเรียกว่า ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง.

ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

คลอโรพลาสประกอบด้วยน้ำตาลคาร์บอน 5 ชนิด ซึ่งหนึ่งในนั้น ไรบูโลส ไดฟอสเฟตเป็นตัวรับคาร์บอนไดออกไซด์ เอนไซม์พิเศษจับน้ำตาลห้าคาร์บอนกับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ในกรณีนี้ สารประกอบจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้พลังงานของ ATP และโมเลกุลตัวพาพลังงานอื่นๆ จะถูกรีดิวซ์เป็นโมเลกุลกลูโคสหกคาร์บอน

ดังนั้นพลังงานแสงที่ถูกแปลงระหว่างระยะแสงเป็นพลังงานของ ATP และโมเลกุลตัวพาพลังงานอื่นๆ จึงถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์กลูโคส

กระบวนการเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นในความมืดได้
เป็นไปได้ที่จะแยกคลอโรพลาสต์ออกจากเซลล์พืชซึ่งดำเนินการสังเคราะห์ด้วยแสงในหลอดทดลองภายใต้อิทธิพลของแสง - พวกมันสร้างโมเลกุลกลูโคสใหม่และดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ หากหยุดการส่องสว่างของคลอโรพลาสต์ การสังเคราะห์กลูโคสก็หยุดลงเช่นกัน อย่างไรก็ตาม หากเพิ่ม ATP และโมเลกุลพาหะพลังงานที่ลดลงลงในคลอโรพลาสต์ การสังเคราะห์กลูโคสก็จะกลับมาดำเนินต่อไปและอาจดำเนินต่อไปในความมืด ซึ่งหมายความว่าจริงๆ แล้วแสงจำเป็นต่อการสังเคราะห์ ATP และชาร์จโมเลกุลที่นำพาพลังงานเท่านั้น การดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์และการเกิดกลูโคสในพืชเรียกว่า ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงเพราะเธอสามารถเดินในความมืดได้
แสงที่เข้มข้นและปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในอากาศทำให้กิจกรรมการสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มขึ้น

หมายเหตุอื่น ๆ เกี่ยวกับชีววิทยา

บทความที่น่าสนใจเพิ่มเติม: