Svjetlosnu fazu fotosinteze. Proces fotosinteze: kratko i razumljivo za djecu

Fotosinteza je kombinacija procesa stvaranja svjetlosne energije u energiju kemijskih veza organskih tvari uz sudjelovanje fotosintetskih tvari za bojanje.

Ova vrsta prehrane je karakteristična za biljke, prokariote i određene vrste pojedinačnih eukariota.

S prirodnom sintezom, ugljik i voda u interakciji sa svjetlom se pretvaraju u glukozu i slobodni kisik:

6CO2 + 6H20 + svjetlosna energija → C6H12O6 + 6O2

Moderna biljna fiziologija pod konceptom fotosinteze razumije fotometnofnu funkciju, koja je skup procesa apsorpcije, transformacije i uporabe svjetleće energije quame u različitim ne-ponovnim reakcijama, uključujući konverziju ugljičnog dioksida u organski.

Faza

Fotosinteza u biljkama pojavljuje se u listovima kroz kloroplasti - polu-autonomni dvosna orgurani povezani s klasom klase. Uz ravan oblik ploča ploča, visokokvalitetno apsorpcija i potpuno korištenje svjetlosne energije i ugljičnog dioksida. Voda potrebna za prirodnu sintezu dolazi od korijena kroz tkivo vode. Razmjena plina događa se uz pomoć difuzije kroz discikciju i dijelom kroz kutikulu.

Kloroplasti su ispunjeni bezbojnom stromom i prožete lamelama, koji kada su međusobno povezani, tvore thizanje. U njima se pojavljuje fotosinteza. Cijanobakterije su same kloroplasti, stoga uređaj za prirodnu sintezu u njima nije istaknuta u odvojenoj organeli.

Fotosinteza se nastavlja uz sudjelovanje pigmenatakoji se obično poslužuju klorofile. Neki organizmi sadrže još jedan pigment - karotenoid ili fikobilin. Prokariote imaju pigment bakterio-klorofil, a ovi organizmi ne izlučuju kisik na kraju prirodne sinteze.

Fotosinteza se odvija dvije faze - svjetlo i tamno. Svaki od njih karakteriziraju određene reakcije i interakcijske tvari. Razmotrite pročitajte više procesa faze fotosinteze.

Svjetlo

Prva faza fotosinteze Karakterizira se formiranje visokoenergetskih proizvoda koji su ATP, stanični izvor energije i NADF, reducirajući agens. Na kraju pozornice, kisik se formira kao nusproizvod. Svjetlosna faza se javlja nužno sunčevom svjetlom.

Proces fotosinteze odvija se u tilakoidnim membranama uz sudjelovanje elektronskih prijevoznika, ATP-sintetaza i klorofila (ili drugog pigmenta).

Funkcioniranje elektrokemijskih lanaca, prema kojem se pojavljuju elektronski prijenos i djelomično vodikovog protoka, formira se u složenim kompleksama koje formiraju pigmenti i enzimi.

Opis procesa lake faze:

1. U slučaju sunčeve svjetlosti na pločama biljnih organizmi, pojavljuje se elektron klorofila u strukturi ploča;
2. U aktivnom stanju, čestice dolaze iz molekule pigmenta i padaju na vanjsku stranu tilacida, negativno napunjene. To se događa istovremeno s oksidacijom i naknadnom obnovom klorofila molekula, koje odabiru sljedećih elektrona iz vode unesene u lišće;
3. Zatim postoji fotografija i formiranje iona, koji daju elektrone i pretvaraju se u OH radikale koji mogu sudjelovati u reakcijama iu budućnosti;
4. Tada su ti radikali spojeni, tvoreći molekule vode i slobodni kisik, ulaze u atmosferu;
5. Thilakoid membrana dobiva pozitivan naboj zbog vodikovog iona, a na drugoj - negativno na račun elektrona;
6. S uspjehom razlika od 200 mV između strana membrane, protoni prolaze kroz enzim ATP sintetaze, koji dovodi do transformacije ADP u ATP (fosforilacijski proces);
7. S nuklearnim vodikom oslobođenim iz vode, NADF + je obnovljen u NADF · H2;

Dok slobodni kisik u reakcijskom procesu ulazi u atmosferu, ATP i NADF · H2 su uključeni u tamnu fazu prirodne sinteze.

Norma

Obvezna komponenta za ovu fazu - ugljični dioksidKoje se biljke neprestano apsorbiraju iz vanjskog okruženja kroz prašinu u lišću. Procesi tamne faze se održavaju u stromi kloroplasta. Budući da u ovoj fazi nije potrebno mnogo solarne energije i biti dovoljno dobiveno tijekom svjetlosne faze ATP i NADF · H2, reakcije u organizmi mogu se pojaviti tijekom dana, a noću. Procesi u ovoj fazi događaju se brže nego na prethodnom.

Kombinacija svih procesa koji se pojavljuju u tamnoj fazi prikazani su kao osebujni lanac uzastopnih transformacija ugljikovih dioksida primljenih od vanjskog okruženja:

1. Prva reakcija u takvom lancu je fiksiranje ugljičnog dioksida. Prisutnost enzima Ribf karboksilaze doprinosi brzom i glatku protoku reakcije, što rezultira stvaranjem šesterokutnog spoja, raspadajući se na 2 molekule fosfogliceroznih kiselina;
2. Zatim postoji prilično složen ciklus, uključujući još jedan broj reakcija, po završetku koji se fosfoglicerin kiselina pretvara u prirodni šećer - glukoza. Ovaj se proces naziva Calvinov ciklus;

Također se javljaju i šećer, masne kiseline, aminokiseline, glicerol i nukleotidi.

Bit fotosinteze

Od tablice usporedbi svjetlosnih i tamnih faza prirodne sinteze, možete ukratko opisati suštinu svakog od njih. Svjetlosna faza se javlja u kloroplastnim marinima s obveznim uključivanjem u reakciju lagane energije. U reakcijama, takve komponente su uključene kao proteini koji nose elektrone, ATP sintetaze i klorofil, koji, pri interakciji s vodom, oblikuju slobodni kisik, ATP i NAPF · H2. Za tamnu fazu koja se pojavljuje u stromi kloroplasta, sunčeva svjetlost nije obvezna. Prirodni šećer (glukoza) formiran u posljednjoj fazi ATP i NAPF · H2 u interakciji s ugljičnim dioksidom.

Kao što se može vidjeti iz prethodnog, fotosinteza izgleda prilično složen i višestupanjski fenomen, uključujući mnoštvo reakcija u kojima su uključene različite tvari. Kao rezultat prirodne sinteze dobiva se kisik, koji je potreban za disanje živih organizama i zaštititi ih od ultraljubičastog zračenja formiranjem ozonskog sloja.

Fotosinteza - Sinteza organskih spojeva od anorganske zbog lagane energije (HV). Ukupna jednadžba fotosinteze:

6CO 2 + 6H20 → C6H12O6 + 6O 2

Fotosinteza se nastavlja uz sudjelovanje fotosintetskih pigmenata s jedinstvenim vlasništvom konverzije sunčevog svjetla u kemijsku energiju u obliku ATP-a. Fotosintetski pigmenti su tvari poput proteina. Najvažnije od njih je pigment klorofil. U eukariotima, fotosintetski pigmenti ugrađeni su u unutarnju membranu plastike, u prokariotima - u davanju citoplazmatske membrane.

Struktura kloroplasta vrlo je slična strukturi mitohondrije. U unutarnjoj membrani thilakoids, žitarice sadrže fotosintetske pigmente, kao i proteine \u200b\u200blanca prijenosa elektrona i molekule ATP-sintetaze.

Proces fotosinteze sastoji se od dvije faze: svjetlo i tamno.

Lagana faza Fotosinteza se nastavlja samo u svjetlu u tilakoidnoj membrani. U ovoj fazi apsorbira se apsorpcija svjetlosne kvete, formiranje ATP molekule i fotografije i vode.

Pod djelovanjem svjetla kvantna (HV), klorofil gubi elektrone, prelazeći se na pobuđeno stanje:

Chl → chl + e -

Ovi elektroni prenose nosačima do vanjskog, tj. Tylacoid Membranska površina okrenuta prema matrici, gdje se akumuliraju.

U isto vrijeme unutar tilakoida, voda je fotografija vode, tj. njezina razgradnja pod djelovanjem svjetla

2H20 → o2 + 4H + + 4e -

Rezultirajući elektroni se prenose nosačima do molekula klorofila i vraćaju ih: molekule klorofila se vrate u stabilno stanje.

Protoni vodika nastali tijekom fotolize vode se nakupljaju unutar tilakoida, stvarajući H + -Revoire. Kao rezultat toga, unutarnja površina tilacidne membrane se tereti pozitivno (zbog H +), a vanjski negativni (zbog E -). Kako se nakupljaju s obje strane membrane suprotno nabijene čestice, potencijalna razlika se povećava. Kada se postigne kritična količina potencijalne razlike, snaga električnog polja počinje gurati protone putem ATP-sintetaze kanala. Energetska puštena se koristi za molekule fosforilacije ADP:

ADP + F → ATP

Naziva se formiranje ATP-a u procesu fotosinteze pod djelovanjem svjetlosne energije foto fosfaling.

Vodikovi ioni, pronađeni na vanjskoj površini tilakoidne membrane, nalaze se s elektronima i oblikuju atomski vodik, koji se veže za molekula-nosač vodika nadf (nikotindaendindotionfosfat):

2H + + 4E - + NADF + → NADF H 2

Dakle, tijekom lagane faze fotosinteze nastaju tri procesa: formiranje kisika zbog raspadanja vode, sinteza ATP, formiranje atoma vodika u obliku NADF H2. Kisik difundira u atmosferu, ATP i NADF H2 su uključeni u proces tamne faze.

Kvadratna faza Fotosinteza teče u clocloplast matricu u svjetlu i u mraku te je niz uzastopnih konverzija CO 2 iz zraka u ciklusu Calvina. Reakcije tamne faze zbog energije ATP-a. CO2 Calvin ciklus suradnike s vodikom iz NADF H2 da se formira glukoza.

U procesu fotosinteze, pored monosaharida (glukoza, itd.), Monomeri drugih organskih spojeva - aminokiseline, glicerin i masne kiseline su sintetizirane. Dakle, zahvaljujući fotosintezi biljke pružaju sebe i svi žive na Zemlji potrebne organske tvari i kisik.

Usporedna karakteristika fotosinteze i disanja eukariota prikazana je u tablici:

Točnije: ugljični dioksid (CO 2) se povezuje na tamnu fazu.

Ovaj višestupanjski proces, u prirodi postoje dva glavna načina: C 3-Photosynthesis i C 4-Photosynthesis. Latinski slovo C označava atom ugljika, broj ugljikovih atoma u primarnom organskom proizvodu tamne faze fotosinteze. Dakle, u slučaju C3 - primarni proizvod smatra se troboljkom fosfoglicerinskom kiselinom, naznačena kao FGK. U slučaju C4, prva organska tvar s vezanjem ugljičnog dioksida je četverokutna ugljična oksalooctena kiselina (oksaloacetat).

C 3-Photosynthesis se također naziva Calvinov ciklus u čast znanstvenika koji ga je proučavao. C 4 -Photosinteza uključuje ciklus kalvin, međutim, ne samo se sastoji samo od njega i naziva se ciklus hatch-Sabra. U umjerenim geografskim širinama, C3-testovi su uobičajeni, u tropskom - C4.

Tamne reakcije fotosinteze teče u stromi kloroplasta.

Ciklus Calvine

Prva reakcija ciklusa Calvina je karboksilacija ribuloze-1,5-biofosfata (Ribf). Karboksilacija - Ovo je dodavanje molekule CO2, što je rezultiralo karboksilnom skupinom -COOH. Ribf je riboza (peto-ugljični šećer), u kojima su fosfatne skupine (fosforna kiselina formirana fosfornom kiselinom) vezane na terminalne atome ugljika):

Kemijska formula Ribf

Reakcija je katalizirana enzimom ribuloza-1,5-bifoosfat-karboksilaze-oksigenaze ( Rubinski). Može katalizirati ne samo vezanje ugljičnog dioksida, već i kisika, kao što kaže riječ "oksinersku" u naslovu. Ako Rubisko katalizira reakciju dodavanja kisika na supstrat, tada tamna faza fotosinteze više nije na putu kalvinskog ciklusa, već na putu fotokeanDa je u načelu štetno za biljku.

CO2 kataliza CO 2 do Ribf javlja se u nekoliko koraka. Kao rezultat toga, formira se nestabilan heksagonalni organski spoj koji se odmah raspada u dvije tri-ugljikove molekule. fosfoglicerolirana kiselina (FGK).

Formula kemijske fosfoglicerozne kiseline

Nadalje, FGK za nekoliko enzimatskih reakcija koje se događaju s značajnom energijom ATP-a i smanjenjem sile NADF · H2, pretvara se u fosfoglicerin aldehid (FGA), koji se također naziva tritofosfat.

Manji dio FGA izlazi iz Calvine ciklusa i koristi se za sintezu složenijih organskih tvari, na primjer glukoze. Ona, zauzvrat, može polimerizirati na škrob. Ostale tvari (aminokiseline, masne kiseline) formiraju se uz sudjelovanje različitih izvorskih tvari. Takve reakcije se uočavaju ne samo u biljnim stanicama. Stoga, ako smatramo da je fotosynthesis kao jedinstveni fenomen klorofilnih stanica, završava sintezom FGA, a ne glukoze.

Većina FGA molekula ostaje u ciklusu Calvina. Uz njega se pojavljuju brojne transformacije, kao rezultat toga FGA se pretvara u Ribf. Također koristi ATP energiju. Tako se RIBF regenerira za vezanje novih molekula ugljičnog dioksida.

Ciklus hatch Slaka

Mnoge biljke vrućih staništa nešto su složenije u izazovu fotosinteze. U procesu evolucije, C4-fotosinteza nastala je kao učinkovitija metoda vezanja ugljičnog dioksida, kada se količina kisika povećala u atmosferi, a Rubisko je počeo trošiti novac na neučinkovitu fotografiju.

C 4-testovi Postoje dvije vrste fotosintetskih stanica. U kloroplastima mezofyll lišća, lagana faza fotosinteze i dijela mraka, naime vezanja CO2 fosfoenolpywatom (FEP). Kao rezultat toga, nastaje četverostruka organska kiselina. Zatim se ova kiselina transportira do kloroplasta kaveza provodljivog snopa. Ovdje se molekula CO 2 enzimatski cijepa od nje, što dalje ulazi u ciklus Calvina. Tri-ugljična kiselina koja ostaje nakon dekarboksilacije - pivograde - vraća se na Mesophyllske stanice, gdje se ponovno pretvara u FEP.

Iako je ciklus hatch-Slicer energetski učinkovitije verzije tamne faze fotosinteze, ali enzimski vezanje CO 2 i FPP je učinkovitiji katalizator od rubisco. Osim toga, ne reagira s kisikom. Vozila CO 2 upotreba organske kiseline u dublje stanice na koje je dotok kisika teško dovodi do činjenice da se koncentracija ugljičnog dioksida ovdje povećava, a rubiyysy se gotovo ne troši na vezanje molekularnog kisika.

Kako je transformacija sunčevog svjetla u svjetlu i tamnim fazama fotosinteze u energiju kemijskih veza glukoze? Odgovor objasnite odgovor.

Odgovor

U laganoj fazi fotosinteze, energija sunčeve svjetlosti pretvara se u energiju uzbuđenih elektrona, a zatim se energija uzbuđenih elektrona pretvara u energiju ATP i NADF-H2. U tamnoj fazi fotosinteze, energija ATP i NADF-H2 pretvara se u energiju kemijskih veza glukoze.

Što se događa u svjetlosnoj fazi fotosinteze?

Odgovor

Elektroni klorofila, pobuđeni energijom svjetla, prolaze kroz elektronske transportne lance, njihova energija se intenzivira u ATP i NADF-H2. Postoji fotografija vode, oslobađa kisik.

Koje osnovne procese javljaju u tamnoj fazi fotosinteze?

Odgovor

Od ugljičnog dioksida dobivenog iz atmosfere i vodika dobivenog u laganoj fazi, zbog energije ATP dobivenog u laganoj fazi, formira se glukoza.

Koja je funkcija klorofila u biljnoj ćeliji?

Odgovor

Klorofil je uključen u proces fotosinteze: u laganoj fazi, klorofil apsorbira svjetlo, elektron klorofila prima energiju svjetlosti, on je pojeo i prolazi kroz elektro-transportnog lanca.

Kakvu ulogu elektroni molekula klorofila igraju u fotosintezi?

Odgovor

Elektroni klorofila, pobuđeni suncem, prolaze kroz transportne lance elektrona i daju svoju energiju formiranju ATP i NADF-H2.

U kojoj se fazi fotosinteze formira slobodan kisik?

Odgovor

U laganoj fazi, tijekom fotoles vode.

Koja je faza fotosinteze sinteza ATP-a?

Odgovor

Vrhunska faza.

Koja je tvar izvor kisika tijekom fotosinteze?

Odgovor

Voda (kisik se oslobađa tijekom vodene galerije vode).

Brzina fotosinteze ovisi o ograničavajućim (ograničavajućim) čimbenicima, među kojima se razlikuje svjetlo, koncentracija ugljičnog dioksida, temperatura. Zašto se ti čimbenici ograničavaju za reakcije fotosinteze?

Odgovor

Svjetlo je potrebno za uzbuđenje klorofila, opskrbljuje energiju za proces fotosinteze. Ugljični dioksid je potreban u tamnoj fazi fotosinteze, glukoza se sintetizira iz nje. Promjena temperature dovodi do denaturacije enzima, reakcija fotosinteze usporava.

U kojoj razmjeni reakcija u biljkama ugljični dioksid je izvor tvar za sintezu ugljikohidrata?

Odgovor

U reakcijama fotosinteze.

U listovima biljaka intenzivno nastavlja proces fotosinteze. Se događa u zrelim i nezrelim plodovima? Odgovor objasnite odgovor.

Odgovor

Fotosinteza se javlja u zelenim dijelovima biljaka u svjetlu. Dakle, fotosinteza se javlja u koži zelenih plodova. Unutar plodova i na koži zrela (ne zelena) plodova, fotosinteza se ne događa.

Objašnjenje takvog volumetrijskog materijala, koja je fotosinteza, bolje je potrošiti na dvije uparene lekcije - onda je integritet percepcije teme nije izgubljen. Lekcija mora početi s poviješću proučavanja fotosinteze, strukture kloroplasta i laboratorijskog rada na proučavanju kloroplasta lista. Nakon toga, potrebno je otići na proučavanje svjetlosnih i tamnih faza fotosinteze. Kada objašnjavate reakcije koje se pojavljuju u tim fazama, potrebno je sastaviti zajedničku shemu:

Tijekom objašnjenja potrebno je crtati dijagram lagane faze fotosinteze.

1. Apsorpcija klorofila molekula svjetlosti kvantna, koja se nalazi u tilakoidnim membranama Grand, dovodi do gubitka jednog elektrona i prevodi ga u uzbuđeno stanje. Elektroni se prenose u skladu s elektronskim prometom, što dovodi do oporavka NADF + na NADF N.

2. Mjesto ispuštenih elektrona u klorofilu molekule zauzimaju elektrone molekula vode - tako da je voda pod djelovanjem svjetla izložena razgradnji (Foto galerija). Dobiveni hidroksili su radikali i kombiniraju se u reakciji 4 - → 2H20 + O2, što dovodi do oslobađanja slobodnog kisika u atmosferu.

3. Vodikov ione H + ne prodiru kroz tylacoid membranu i akumulirati unutra, napeti pozitivno, što dovodi do povećanja razlike u električnim potencijalima (RPP) na tilacidnoj membrani.

4. Nakon što dođe do kritičnog repa, protoni su pojurili duž protonskog kanala prema van. Ovaj tok pozitivno nabijenih čestica koristi se za dobivanje kemijske energije pomoću posebnog enzimskog kompleksa. Dobivene atp molekule se kreću u stromi, gdje su uključene u reakcije učvršćenja ugljika.

5. Vodikovi ioni oslobođeni na površini thizanje membrane spojene su na elektrone, formirajući atomski vodik, koji se vraćaju nadf + nosač.

Sponzor publikacije Članci Grupa tvrtki "Aris". Proizvodnja, prodaja i najam skele (okvir fasada LRSP, okvir visoke visine A - 48, itd.) I oznaka (PSRV "Aris", PSRV "Aris Compact" i "Aris-Dacha", ples). Stezaljke za skele, građevinske ograde, držače kotača za parobrod. Saznajte više o tvrtki, pogledajte katalog proizvoda i cijene, kontakti koje možete na web-lokaciji, koji se nalazi na: http://www.scaffolder.ru/.

Nakon razmatranja ovog pitanja, nakon što je ponovno analiziramo na kompiliranoj shemi, nudimo studente da popune tablicu.

Stol. Reakcije svjetlosti i tamnih faza fotosinteza

Nakon punjenja u prvom dijelu tablice možete otići na katastrofu tamna faza fotosinteze.

U stromi kloroplasta postoje stalno prisutni pentoze - ugljikohidrati koji predstavljaju petljik spojeva koji se formiraju u ciklusu Calvina (ciklus fiksacije ugljičnog dioksida).

1. Pentazni je spojen ugljični dioksid, formira se nestabilan heksagonalni spoj koji se raspada u dvije molekule 3-fosfoglicerolirane kiseline (FGK).

2. FGK molekule se uzimaju iz ATP na jednoj fosfatnoj skupini i obogaćene energijom.

3. Svaka od FGK se pridružuje jednom atomu vodika s dva nosača, pretvarajući se u triozu. Trioza, kombiniranje, oblik glukoze, a zatim škrob.

4. Molekule trioze, kombinirajući u različitim kombinacijama, tvore pentoze i ponovno su uključene u ciklus.

Ukupna reakcija fotosinteze:

Shema. Proces fotosinteze

Test

1. Fotosinteza se provodi u Organellu:

a) mitohondria;
b) ribosomi;
c) kloroplasti;
d) kromoplasti.

2. Pigment klorofil se koncentrira u:

a) ljuska kloroplasta;
b) stroma;
c) Grans.

3. Klorofil apsorbira svjetlo u području spektra:

a) crvena;
b) zeleno;
c) ljubičasta;
d) u cijelom području.

4. Slobodni kisik u fotosintezi se oslobađa tijekom cijepanja:

a) ugljični dioksid;
b) ATP;
c) NADF;
d) voda.

5. Free Kisik se formira u:

a) tamnu fazu;
b) lagana faza.

6. U svjetlosnoj fazi fotosinteze ATP:

a) sintetiziran;
b) Split.

7. U kloroplastu, primarni ugljikohidrat nastaje u:

a) lagana faza;
b) tamnu fazu.

8. Nadf u kloroplast je potrebno:

1) kao zamka za elektrone;
2) kao enzim za formiranje škroba;
3) kao sastavni dio kloroplaste membrane;
4) kao enzim za vodenu polisku.

9. Photoliz vode je:

1) akumulacija vode pod djelovanjem svjetla;
2) disocijaciju vode do iona pod djelovanjem svjetla;
3) oslobađanje vodene pare kroz prašinu;
4) ubrizgavanje vode u listove pod djelovanjem svjetla.

10. Pod utjecajem svjetlosti Quanta:

1) klorofil se pretvara u NADF;
2) elektron napušta molekulu klorofila;
3) kloroplast povećava volumen;
4) Klorofil se pretvara u ATP.

KNJIŽEVNOST

Bogdanova TP, Solodova e.a.Biologija. Priručnik za studente srednjih škola i ulazak na sveučilišta. - m.: LLC "AST-Press Škola", 2007.