Фотосинтез

Фотосинтез — синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света:

6СО2 + 6Н2О + Qсвета → С6Н12О6 + 6О2.

У высших растений органом фотосинтеза является лист, органоидами фотосинтеза — хлоропласты (строение хлоропластов — лекция №7). В мембраны тилакоидов хлоропластов встроены фотосинтетические пигменты: хлорофиллы и каротиноиды. Существует несколько разных типов хлорофилла (a, b, c, d), главным является хлорофилл a. В молекуле хлорофилла можно выделить порфириновую «головку» с атомом магния в центре и фитольный «хвост». Порфириновая «головка» представляет собой плоскую структуру, является гидрофильной и поэтому лежит на той поверхности мембраны, которая обращена к водной среде стромы. Фитольный «хвост» — гидрофобный и за счет этого удерживает молекулу хлорофилла в мембране.


Фотосинтез

Хлорофиллы поглощают красный и сине-фиолетовый свет, отражают зеленый и поэтому придают растениям характерную зеленую окраску. Молекулы хлорофилла в мембранах тилакоидов организованы в фотосистемы. У растений и синезеленых водорослей имеются фотосистема-1 и фотосистема-2, у фотосинтезирующих бактерий — фотосистема-1. Только фотосистема-2 может разлагать воду с выделением кислорода и отбирать электроны у водорода воды.

Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс; реакции фотосинтеза подразделяют на две группы: реакции световой фазы и реакции темновой фазы.

Световая фаза

Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента — АТФ-синтетазы. Под действием кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно. Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, отбирая электроны у воды, находящейся во внутритилакоидном пространстве. Это приводит к распаду или фотолизу воды:

Н2О + Qсвета → Н+ + ОН.


Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы •ОН:

ОН → •ОН + е.

Радикалы •ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:

4НО• → 2Н2О + О2.

Кислород при этом удаляется во внешнюю среду, а протоны накапливаются внутри тилакоида в «протонном резервуаре». В результате мембрана тилакоида с одной стороны за счет Н+ заряжается положительно, с другой за счет электронов — отрицательно. Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида достигает 200 мВ, протоны проталкиваются через каналы АТФ-синтетазы и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ; атомарный водород идет на восстановление специфического переносчика НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) до НАДФ·Н2:

+ + 2е + НАДФ → НАДФ·Н2.

Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами: 1) синтезом АТФ; 2) образованием НАДФ·Н2; 3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ·Н2 транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

1 — строма хлоропласта; 2 — тилакоид граны.

Темновая фаза


Эта фаза протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ.

Первая реакция в этой цепочке — фиксация углекислого газа; акцептором углекислого газа является пятиуглеродный сахар рибулозобифосфат (РиБФ); катализирует реакцию фермент рибулозобифосфат-карбоксилаза (РиБФ-карбоксилаза). В результате карбоксилирования рибулозобисфосфата образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое сразу же распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Затем происходит цикл реакций, в которых через ряд промежуточных продуктов фосфоглицериновая кислота преобразуется в глюкозу. В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н2, образованных в световую фазу; цикл этих реакций получил название «цикл Кальвина»:

6СО2 + 24Н+ + АТФ → С6Н12О6 + 6Н2О.

Кроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды. В настоящее время различают два типа фотосинтеза: С3— и С4-фотосинтез.

С3-фотосинтез

iv>

С3-фотосинтез

Это тип фотосинтеза, при котором первым продуктом являются трехуглеродные (С3) соединения. С3-фотосинтез был открыт раньше С4-фотосинтеза (М. Кальвин). Именно С3-фотосинтез описан выше, в рубрике «Темновая фаза». Характерные особенности С3-фотосинтеза: 1) акцептором углекислого газа является РиБФ, 2) реакцию карбоксилирования РиБФ катализирует РиБФ-карбоксилаза, 3) в результате карбоксилирования РиБФ образуется шестиуглеродное соединение, которое распадается на две ФГК. ФГК восстанавливается до триозофосфатов (ТФ). Часть ТФ идет на регенерацию РиБФ, часть превращается в глюкозу.

Фотодыхание

Это светозависимое поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Еще в начале прошлого века было установлено, что кислород подавляет фотосинтез. Как оказалось, для РиБФ-карбоксилазы субстратом может быть не только углекислый газ, но и кислород:

О2 + РиБФ → фосфогликолат (2С) + ФГК (3С).

Фермент при этом называется РиБФ-оксигеназой. Кислород является конкурентным ингибитором фиксации углекислого газа. Фосфатная группа отщепляется, и фосфогликолат становится гликолатом, который растение должно утилизировать.


поступает в пероксисомы, где окисляется до глицина. Глицин поступает в митохондрии, где окисляется до серина, при этом происходит потеря уже фиксированного углерода в виде СО2. В итоге две молекулы гликолата (2С + 2С) превращаются в одну ФГК (3С) и СО2. Фотодыхание приводит к понижению урожайности С3-растений на 30–40% (С3-растения — растения, для которых характерен С3-фотосинтез).

С4-фотосинтез

С4-фотосинтез — фотосинтез, при котором первым продуктом являются четырехуглеродные (С4) соединения. В 1965 году было установлено, что у некоторых растений (сахарный тростник, кукуруза, сорго, просо) первыми продуктами фотосинтеза являются четырехуглеродные кислоты. Такие растения назвали С4-растениями. В 1966 году австралийские ученые Хэтч и Слэк показали, что у С4-растений практически отсутствует фотодыхание и они гораздо эффективнее поглощают углекислый газ. Путь превращений углерода в С4-растениях стали называть путем Хэтча-Слэка.

Для С4-растений характерно особое анатомическое строение листа. Все проводящие пучки окружены двойным слоем клеток: наружный — клетки мезофилла, внутренний — клетки обкладки. Углекислый газ фиксируется в цитоплазме клеток мезофилла, акцептор — фосфоенолпируват (ФЕП, 3С), в результате карбоксилирования ФЕП образуется оксалоацетат (4С). Процесс катализируется ФЕП-карбоксилазой. В отличие от РиБФ-карбоксилазы ФЕП-карбоксилаза обладает большим сродством к СО2 и, самое главное, не взаимодействует с О2. В хлоропластах мезофилла много гран, где активно идут реакции световой фазы. В хлоропластах клеток обкладки идут реакции темновой фазы.

>

Оксалоацетат (4С) превращается в малат, который через плазмодесмы транспортируется в клетки обкладки. Здесь он декарбоксилируется и дегидрируется с образованием пирувата, СО2 и НАДФ·Н2.

Пируват возвращается в клетки мезофилла и регенерирует за счет энергии АТФ в ФЕП. СО2 вновь фиксируется РиБФ-карбоксилазой с образованием ФГК. Регенерация ФЕП требует энергии АТФ, поэтому нужно почти вдвое больше энергии, чем при С3-фотосинтезе.

С4-фотосинтез   Строение С4-растений

Строение С4-растений:
1 — наружный слой — клетки мезофилла; 2 — внут­ренний слой — клетки обкладки; 3 — «Кранц-анатомия»; 4, 5 — хлоро­пласты; 4 — много­числен­ные граны, крахмала мало; 5 — немного­числен­ные граны, крахмала много.

С4-фотосинтез:
1 — клетка мезофилла; 2 — клетка обкладки проводящего пучка.

   

Значение фотосинтеза

Благодаря фотосинтезу, ежегодно из атмосферы поглощаются миллиарды тонн углекислого газа, выделяются миллиарды тонн кислорода; фотосинтез является основным источником образования органических веществ. Из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от коротковолновой ультрафиолетовой радиации.

При фотосинтезе зеленый лист использует лишь около 1% падающей на него солнечной энергии, продуктивность составляет около 1 г органического вещества на 1 м2 поверхности в час.

Хемосинтез

Синтез органических соединений из углекислого газа и воды, осуществляемый не за счет энергии света, а за счет энергии окисления неорганических веществ, называется хемосинтезом. К хемосинтезирующим организмам относятся некоторые виды бактерий.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой, а затем до азотной кислоты (NH3 → HNO2 → HNO3).

Железобактерии превращают закисное железо в окисное (Fe2+ → Fe3+).


Серобактерии окисляют сероводород до серы или серной кислоты (H2S + ½O2 → S + H2O, H2S + 2O2 → H2SO4).

В результате реакций окисления неорганических веществ выделяется энергия, которая запасается бактериями в форме макроэргических связей АТФ. АТФ используется для синтеза органических веществ, который проходит аналогично реакциям темновой фазы фотосинтеза.

Хемосинтезирующие бактерии способствуют накоплению в почве минеральных веществ, улучшают плодородие почвы, способствуют очистке сточных вод и др.

 

Источник: licey.net

ФОТОСИНТЕЗ – образование органических веществ зелеными растениями и некоторыми бактериями с использованием энергии солнечного света.

В ходе фотосинтеза происходит поглощение из атмосферы диоксида углерода и выделение кислорода.

Первым обнаружил, что растения выделяют кислород, английский химик и философ Джозеф Пристли около 1770. Вскоре было установлено, что для этого необходим свет и что кислород выделяют только зеленые части растений. Затем исследователи нашли, что для питания растений требуется диоксид углерода и вода, из которых создается большая часть массы растений. В 1817 французские химики Пьер Жозеф Пелатье (1788–1842) и Жозеф Бьенеме Каванту (1795–1877) выделили зеленый пигмент хлорофилл (по-гречески cróz – chloros, зеленый; julln – phyllon, лист). Позднее российский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев (1843–1920) показал, что фотосинтез проходит с наибольшей интенсивностью в тех областях солнечного спектра, где находятся максимумы поглощения хлорофилла.


К середине 19 в. было установлено, что фотосинтез является процессом, как бы обратным дыхательному. Французский ученый Жан Батист Буссенго (1802–1887) в своих работах, опубликованных в это время, утверждал, что в процессе фотосинтеза происходит выделение кислорода из углекислого газа. Это мнение в научной литературе господствовало длительное время.

В 1860-х было высказано предположение, что диоксид углерода в растениях восстанавливается до органических кислот, в частности, муравьиной и щавелевой. Затем эти кислоты при дальнейшем восстановлении переходят в углеводы. В 1861 русский химик Александр Михайлович Бутлеров получил при действии известковой воды на формальдегид сиропообразное вещество, содержащее углеводы. Основываясь на этом открытии, немецкий химик Адольф Байер в 1870 высказал предположение, что первичным продуктом восстановления диоксида углерода в зеленых растениях является формальдегид, который затем превращается в углеводы. Эта гипотеза привлекла всеобщее внимание – она казалась наиболее правдоподобной. Однако она ничего не говорила о механизме выделения кислорода.


Этим вопросом занялся в конце 19 в. биохимик Алексей Николаевич Бах (1857–1946). На основе экспериментальных исследований он пришел к выводу, что при ассимиляции диоксида углерода источником выделяющегося молекулярного кислорода являются пероксиды, образующиеся из воды. Он же высказал предположение о биокаталитической роли белков-ферментов в фотосинтезе.

В 20 в. было установлено, что процесс фотосинтеза начинается на свету в фоторецепторах хлорофиллов, однако многие из последующих стадий могут протекать в темноте. Общий процесс является эндотермическим (DH° ~ 469 кДж/моль СО2). В нем участвует несколько типов хлорофилла, а также другие комплексы магния, железа и меди.

В 1941 американский биохимик Мелвин Калвин (1911–1997) показал, что первичный процесс фотосинтеза заключается в фотолизе молекул воды, в результате чего образуются кислород, выделяющийся в атмосферу, и водород, идущий на восстановление диоксида углерода до органических веществ. Используя радиоактивный изотоп углерода 14С, бумажную хроматографию и классические методы органической химии, Калвин и его группа смогли проследить биосинтетические пути фотохимических процессов. К 1956 стал ясным полный путь превращения углерода при фотосинтезе. За исследования в области ассимиляции диоксида углерода в растениях Калвин был удостоен в 1961 Нобелевской премии по химии.

Полная последовательность всех стадий фотосинтеза пока еще выяснена не до конца, однако интенсивная научная работа в этом направлении продолжается. Исследуется механизм электронного транспорта, продолжается выяснение природы комплекса, катализирующего образование кислорода, изучается структура реакционных центров и светособирающих комплексов.

В целом, химический баланс фотосинтеза может быть представлен в виде простого уравнения:

6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

Водород, необходимый для восстановления диоксида углерода до глюкозы, берется из воды, а выделяющийся в ходе фотосинтеза кислород является побочным продуктом. Процесс нуждается в энергии света, так как вода сама по себе не способна восстанавливать диоксид углерода.

В светозависимой части фотосинтеза (световой реакции) происходит расщепление молекул воды с образованием протонов, электронов и атома кислорода. Электроны, возбужденные энергией света, восстанавливают никотинадениндинуклеотидфосфат (НАДФ). Образующийся НАДФ-Н является подходящим восстановителем для перевода диоксида углерода в органические соединения. Кроме того, в световой реакции образуется аденозинтрифосфат (АТФ), который также необходим для фиксации диоксида углерода.

В световых реакциях электроны переносятся по электрон-транспортной цепи от одной окислительно-восстановительной системы к другой. Возбуждение электронов для восстановления никотинадениндинуклеотидфосфата – сложный фотохимический процесс. Он происходит в реакционных центрах (фотосистемах), которые представляют собой белковые комплексы, содержащие множество молекул хлорофилла и других пигментов. Только около 1% молекул хлорофилла участвуют непосредственно в фотохимическом переносе электронов. Основная часть связана с другими пигментами в так называемом комплексе светособирающей антенны. Энергия кванта света, накопленного в комплексе, передается на реакционный центр, где и используется.

Последующие процессы могут протекать в темноте (темновая реакция). Полная последовательность превращения диоксида углерода в органические соединения называется циклом Калвина.

В зеленых водорослях и высших растениях фотосинтез происходит в хлоропластах, которые окружены двумя мембранами и содержат собственную ДНК. Световые реакции катализируются ферментами, находящиеся в сложенных стопками утолщенных мембранных мешках, а темновые реакции происходят во внутреннем пространстве хлоропластов.

Таким образом, в основе фотосинтеза лежит превращение электромагнитной энергии света в химическую энергию. Эта энергия, в конце концов, дает возможность превращать диоксид углерода в углеводы и другие органические соединения с выделением кислорода.

Фотосинтез, являющийся одним из самых распространенных процессов на Земле, обуславливает природные круговороты углерода, кислорода и других элементов и обеспечивает материальную и энергетическую основу жизни на нашей планете. Фотосинтез является единственным источником атмосферного кислорода.

Процесс фотосинтеза является основой питания всех живых существ, а также снабжает человечество топливом (древесина, уголь, нефть), волокнами (целлюлоза) и бесчисленными полезными химическими соединениями. Из диоксида углерода и воды, связанных из воздуха в ходе фотосинтеза, образуется около 90–95% сухого веса урожая. Остальные 5–10% приходятся на минеральные соли и азот, полученные из почвы.

Человек использует около 7% продуктов фотосинтеза в пищу, в качестве корма для животных и в виде топлива и строительных материалов.

Елена Савинкина

ЛИТЕРАТУРА

Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. Oxford: Butterworth, 1997
Я иду на урок химии: Летопись важнейших открытий в химии. XVII–XIX вв. М., Издательство «Первое сентября», 1999
Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия. Пер. с нем. М., Мир, 2000

Источник: encyclopaedia.biga.ru

Ответы фотосинтез

1. Все при­ведённые ниже при­зна­ки, кроме двух, можно ис­поль­зо­вать для опи­са­ния све­то­вой фазы фо­то­син­те­за в клет­ке за счет энер­гии сол­неч­но­го света. Опре­де­ли­те два при­зна­ка, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

1) об­ра­зу­ет­ся мо­ле­ку­ляр­ный кис­ло­род в ре­зуль­та­те раз­ло­же­ния мо­ле­кул воды

2) про­ис­хо­дит син­тез уг­ле­во­дов из уг­ле­кис­ло­го газа и воды

3) про­ис­хо­дит по­ли­ме­ри­за­ция мо­ле­кул глю­ко­зы с об­ра­зо­ва­ни­ем крах­ма­ла

4) осу­ществ­ля­ет­ся син­тез мо­ле­кул АТФ

5) про­ис­хо­дит раз­ло­же­ние мо­ле­кул воды на про­то­ны и атомы во­до­ро­да

По­яс­не­ние.

Ответ: 23 – про­цес­сы тем­но­вой ста­дии.

Про­цес­сы 145 — све­то­вая фаза

Ответ: 23

2. Все при­ведённые ниже при­зна­ки, кроме двух, можно ис­поль­зо­вать для опи­са­ния све­то­вой фазы фо­то­син­те­за в клет­ке. Опре­де­ли­те два при­зна­ка, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

1) фо­то­лиз воды

2) вос­ста­нов­ле­ние уг­ле­кис­ло­го газа до глю­ко­зы

3) син­тез мо­ле­кул АТФ за счет энер­гии сол­неч­но­го света

4) со­еди­не­ние во­до­ро­да с пе­ре­нос­чи­ком НАДФ+

5) ис­поль­зо­ва­ние энер­гии мо­ле­кул АТФ на син­тез уг­ле­во­дов

По­яс­не­ние.

В тем­но­вую фазу фо­то­син­те­за про­ис­хо­дит: вос­ста­нов­ле­ние уг­ле­кис­ло­го газа до глю­ко­зы; ис­поль­зо­ва­ние энер­гии мо­ле­кул АТФ на син­тез уг­ле­во­дов.

Осталь­ные пе­ре­чис­лен­ные про­цес­сы (1, 3, 4) идут в све­то­вую ста­дию.

Ответ: 25

Ответ: 25

3. Тем­но­вая фаза фо­то­син­те­за ха­рак­те­ри­зу­ет­ся

 

1) про­те­ка­ни­ем про­цес­сов на внут­рен­них мем­бра­нах хло­ро­пла­стов

2) син­те­зом глю­ко­зы

3) фик­са­ци­ей уг­ле­кис­ло­го газа

4) про­те­ка­ни­ем про­цес­сов в стро­ме хло­ро­пла­стов

5) на­ли­чи­ем фо­то­ли­за воды

6) об­ра­зо­ва­ни­ем АТФ

По­яс­не­ние.

Про­цесс фо­то­син­те­за пред­став­ля­ет собой цель окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ных ре­ак­ций, где про­ис­хо­дит вос­ста­нов­ле­ние уг­ле­кис­ло­го газа до ор­га­ни­че­ских ве­ществ. Всю со­во­куп­ность фо­то­син­те­ти­че­ских ре­ак­ций при­ня­то под­раз­де­лять на две фазы— све­то­вую и тем­но­вую.

Тем­но­вая фаза про­ис­хо­дит па­рал­лель­но све­то­вой с ис­поль­зо­ва­ни­ем про­дук­тов, об­ра­зо­ван­ных в све­то­вой фазе. Этот слож­ный про­цесс, осу­ществ­ля­е­мый в стро­ме хло­ро­пла­стов без не­по­сред­ствен­но­го по­гло­ще­ния света, вклю­ча­ет боль­шое ко­ли­че­ство ре­ак­ций, при­во­дя­щих к вос­ста­нов­ле­нию С02 до уров­ня ор­га­ни­че­ских ве­ществ, за счет ис­поль­зо­ва­ния энер­гии АТФ и НАДФ-Н + Н, син­те­зи­ро­ван­ных в све­то­вую фазу.

 

Тем­но­вая фаза фо­то­син­те­за ха­рак­те­ри­зу­ет­ся: син­те­зом глю­ко­зы, фик­са­ци­ей уг­ле­кис­ло­го газа, про­те­ка­ни­ем про­цес­сов в стро­ме хло­ро­пла­стов.

 

К све­то­вой фазе от­но­сит­ся:про­те­ка­ни­ем про­цес­сов на внут­рен­них мем­бра­нах хло­ро­пла­стов, на­ли­чи­ем фо­то­ли­за воды, об­ра­зо­ва­ни­ем АТФ.

Ответ: 234

4. Вы­бе­ри­те ор­га­но­и­ды клет­ки и их струк­ту­ры, участ­ву­ю­щие в про­цес­се фо­то­син­те­за.

 

1) ли­зо­со­мы

2) хло­ро­пла­сты

3) ти­ла­ко­и­ды

4) граны

5) ва­ку­о­ли

6) ри­бо­со­мы

По­яс­не­ние.

Хло­ро­пла­сты — внут­ри­кле­точ­ные ор­га­но­и­ды (пла­сти­ды) рас­те­ний, в ко­то­рых осу­ществ­ля­ет­ся фо­то­син­тез. Хло­ро­пла­сты от­де­ле­ны от ци­то­плаз­мы двой­ной мем­бра­ной, об­ла­да­ю­щей из­би­ра­тель­ной про­ни­ца­е­мо­стью; внут­рен­няя её часть, врас­тая в мат­рикс (стро­му), об­ра­зу­ет си­сте­му ос­нов­ных струк­тур­ных еди­ниц хло­ро­пла­стов в виде уплощённых меш­ков — ти­ла­ко­и­дов, в ко­то­рых ло­ка­ли­зо­ва­ны пиг­мен­ты: ос­нов­ные — хло­ро­фил­лы и вспо­мо­га­тель­ные — ка­ро­ти­но­и­ды. Груп­пы дис­ко­вид­ных ти­ла­ко­и­дов, свя­зан­ных друг с дру­гом таким об­ра­зом, что их по­ло­сти ока­зы­ва­ют­ся не­пре­рыв­ны­ми, об­ра­зу­ют (на­по­до­бие стоп­ки монет) граны. Све­то­вые ста­дии фо­то­син­те­за при­уро­че­ны к мем­бра­нам, ав­то­троф­ная фик­са­ция CO2 про­ис­хо­дит в стро­ме.

 

Ответ: 2, 3, 4.

Ответ: 234

5. Все при­ведённые ниже при­зна­ки, кроме двух, можно ис­поль­зо­вать для опи­са­ния про­цес­са фо­то­син­те­за. Опре­де­ли­те два при­зна­ка, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

1) Для про­те­ка­ния про­цес­са ис­поль­зу­ет­ся энер­гия света.

2) Про­цесс про­ис­хо­дит при на­ли­чии фер­мен­тов.

3) Цен­траль­ная роль в про­цес­се при­над­ле­жит мо­ле­ку­ле хло­ро­фил­ла.

4) Про­цесс со­про­вож­да­ет­ся рас­щеп­ле­ни­ем мо­ле­ку­лы глю­ко­зы.

5) Мо­но­ме­ра­ми для об­ра­зо­ва­ния мо­ле­кул слу­жат ами­но­кис­ло­ты.

По­яс­не­ние.

Фо­то­син­тез: для про­те­ка­ния про­цес­са ис­поль­зу­ет­ся энер­гия света (1), про­цесс про­ис­хо­дит при на­ли­чии фер­мен­тов (2); цен­траль­ная роль в про­цес­се при­над­ле­жит мо­ле­ку­ле хло­ро­фил­ла (3).

Ответ: 45

Ответ: 45

6. Все при­ведённые ниже при­зна­ки, кроме двух, можно ис­поль­зо­вать для опи­са­ния тем­но­вой фазы фо­то­син­те­за в клет­ке. Опре­де­ли­те два при­зна­ка, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

1) вос­ста­нов­ле­ние уг­ле­кис­ло­го газа до глю­ко­зы

2) син­тез мо­ле­кул АТФ за счет энер­гии сол­неч­но­го света

3) со­еди­не­ние во­до­ро­да с пе­ре­нос­чи­ком НАДФ+

4) ис­поль­зо­ва­ние энер­гии мо­ле­кул АТФ на син­тез уг­ле­во­дов

5) об­ра­зо­ва­ние мо­ле­кул крах­ма­ла из глю­ко­зы

По­яс­не­ние.

В тем­но­вую фазу фо­то­син­те­за про­ис­хо­дит: вос­ста­нов­ле­ние уг­ле­кис­ло­го газа до глю­ко­зы; ис­поль­зо­ва­ние энер­гии мо­ле­кул АТФ на син­тез уг­ле­во­дов; об­ра­зо­ва­ние мо­ле­кул крах­ма­ла из глю­ко­зы.

Осталь­ные пе­ре­чис­лен­ные про­цес­сы (23) идут в све­то­вую ста­дию.

Ответ: 23

Ответ: 23

7. Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между ха­рак­те­ри­сти­кой и фазой фо­то­син­те­за.

 

ХА­РАК­ТЕ­РИ­СТИ­КА

 

ФАЗА ФО­ТО­СИН­ТЕ­ЗА

А) фо­то­лиз воды

Б) фик­са­ция уг­ле­кис­ло­го газа

В) рас­щеп­ле­ние мо­ле­кул АТФ

Г) син­тез мо­ле­кул НАДФ•2Н

Д) син­тез глю­ко­зы

 

1) све­то­вая

2) тем­но­вая

 

За­пи­ши­те в ответ цифры, рас­по­ло­жив их в по­ряд­ке, со­от­вет­ству­ю­щем бук­вам: 

А

Б

В

Г

Д

 

 

 

 

 

По­яс­не­ние.

Фо­то­син­тез — про­цесс об­ра­зо­ва­ния ор­га­ни­че­ских ве­ществ из уг­ле­кис­ло­го газа и воды за счет энер­гии света, при этом вы­де­ля­ет­ся кис­ло­род.

Све­то­вая фаза про­ис­хо­дит толь­ко на свету в мем­бра­нах ти­ла­ко­и­дов. Тем­но­вая фаза про­те­ка­ет в стро­ме хло­ро­пла­ста. Для ее ре­ак­ций не нужна энер­гия света.

Све­то­вая фаза: фо­то­лиз воды, син­тез мо­ле­кул НАДФ•2Н;

Тем­но­вая фаза: фик­са­ция уг­ле­кис­ло­го газа, рас­щеп­ле­ние мо­ле­кул АТФ, син­тез глю­ко­зы.

Ответ: 12212

8. Уста­но­ви­те пра­виль­ную по­сле­до­ва­тель­ность про­цес­сов, про­те­ка­ю­щих при фо­то­син­те­зе.

 

1) ис­поль­зо­ва­ние уг­ле­кис­ло­го газа

2) об­ра­зо­ва­ние кис­ло­ро­да

3) син­тез уг­ле­во­дов

4) син­тез мо­ле­кул АТФ

5) воз­буж­де­ние хло­ро­фил­ла

По­яс­не­ние.

245 — про­цес­сы све­то­вой ста­дии, 13 — ре­ак­ции тем­но­вой ста­дии.

 

Ответ:52413

Ответ: 52413

9. Уста­но­ви­те пра­виль­ную по­сле­до­ва­тель­ность про­цес­сов фо­то­син­те­за.

 

1) Пре­об­ра­зо­ва­ние сол­неч­ной энер­гии в энер­гию АТФ.

2) Воз­буж­де­ние све­том элек­тро­нов хло­ро­фил­ла.

3) Фик­са­ция уг­ле­кис­ло­го газа.

4) Об­ра­зо­ва­ние крах­ма­ла.

5) Ис­поль­зо­ва­ние энер­гии АТФ для син­те­за глю­ко­зы.

По­яс­не­ние.

В све­то­вую ста­дию воз­буж­да­ет­ся элек­трон хло­ро­фил­ла, пре­об­ра­зу­ет­ся сол­неч­ная энер­гия в АТФ, в тем­но­вую ста­дию ис­поль­зу­ет­ся уг­ле­кис­лый газ и АТФ для об­ра­зо­ва­нии глю­ко­зы, затем глю­ко­за об­ра­зу­ет крах­мал и от­кла­ды­ва­ет­ся в запас у рас­те­ний.

 

Ответ:21354

Ответ: 21354

10. Ука­жи­те пра­виль­ную по­сле­до­ва­тель­ность ре­ак­ций фо­то­син­те­за

 

1) об­ра­зо­ва­ние глю­ко­зы

2) об­ра­зо­ва­ние за­пас­но­го крах­ма­ла

3) по­гло­ще­ние мо­ле­ку­ла­ми хло­ро­фил­ла фо­то­нов (кван­тов света)

4) со­еди­не­ние СО2 с ри­бу­ло­зо­ди­фос­фа­том

5) об­ра­зо­ва­ние АТФ и НАДФ*Н

По­яс­не­ние.

В све­то­вую ста­дию воз­буж­да­ет­ся элек­трон хло­ро­фил­ла,пре­об­ра­зу­ет­ся сол­неч­ная энер­гия в АТФ, в тем­но­вую ста­дию ис­поль­зу­ет­ся уг­ле­кис­лый газ, ко­то­рый за­хва­ты­ва­ет­ся ри­бу­ле­зо­ди­фос­фа­том и об­ра­зу­ет­ся глю­ко­за, затем глю­ко­за об­ра­зу­ет крах­мал и от­кла­ды­ва­ет­ся в запас у рас­те­ний.

 

Ответ:35412

Ответ: 35412

11. В каких ре­ак­ци­ях об­ме­на пер­вич­ным ве­ще­ством для син­те­за уг­ле­во­дов яв­ля­ет­ся вода?

По­яс­не­ние.

1) В ре­ак­ци­ях фо­то­син­те­за.

2) В све­то­вой фазе фо­то­син­те­за про­ис­хо­дит фо­то­лиз воды.

12. В каких ре­ак­ци­ях об­ме­на у рас­те­ний уг­ле­кис­лый газ яв­ля­ет­ся ис­ход­ным ве­ще­ством для син­те­за уг­ле­во­дов?

По­яс­не­ние.

1) В ре­ак­ци­ях фо­то­син­те­за.

2) В тем­но­вой фазе фо­то­син­те­за в ходе ряда по­сле­до­ва­тель­ных фер­мен­та­тив­ных ре­ак­ций из уг­ле­кис­ло­го газа и воды (про­то­на во­до­ро­да) об­ра­зу­ет­ся глю­ко­за, слу­жа­щая ис­ход­ным ма­те­ри­а­лом для био­син­те­за дру­гих ор­га­ни­че­ских ве­ществ рас­те­ний.

13. В какую фазу фо­то­син­те­за про­ис­хо­дит син­тез АТФ?

По­яс­не­ние.

1) В све­то­вой фазе про­ис­хо­дит по­гло­ще­ние фо­то­син­те­ти­че­ски­ми пиг­мен­та­ми энер­гии кван­тов света.

2) И пре­об­ра­зо­ва­ние по­гло­щен­ной энер­гии в энер­гию хи­ми­че­ских свя­зей вы­со­ко­энер­ге­ти­че­ско­го со­еди­не­ния АТФ.

14. Какое ве­ще­ство слу­жит ис­точ­ни­ком кис­ло­ро­да во время фо­то­син­те­за?

По­яс­не­ние.

1) Вода.

2) В ре­зуль­та­те фо­то­ли­за — рас­па­да под дей­стви­ем света в све­то­вой фазе, про­ис­хо­дит вы­де­ле­ние кис­ло­ро­да.

15. Что про­ис­хо­дит в све­то­вую фазу фо­то­син­те­за?

По­яс­не­ние.

1) Син­тез АТФ и вы­со­ко­энер­ге­ти­че­ских ато­мов во­до­ро­да.

2) Фо­то­лиз (рас­пад воды под дей­стви­ем света при­во­дя­щий к вы­де­ле­нию кис­ло­ро­да).

16. В чем за­клю­ча­ет­ся био­ло­ги­че­ский смысл окис­ли­тель­но­го фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния?

По­яс­не­ние.

1) В ре­зуль­та­те ре­ак­ции окис­ли­тель­но­го фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния из АДФ и остат­ка фос­фор­ной кис­ло­ты об­ра­зу­ет­ся мо­ле­ку­ла АТФ.

2) АТФ яв­ля­ет­ся ис­точ­ни­ком энер­гии для всех про­цес­сов жиз­не­де­я­тель­но­сти клет­ки.

17. Какую роль иг­ра­ют элек­тро­ны мо­ле­кул хло­ро­фил­ла в фо­то­син­те­зе?

По­яс­не­ние.

1) По­гло­ща­ют све­то­вую энер­гию.

2) Пре­об­ра­зу­ют ее в энер­гию хи­ми­че­ских свя­зей.

 

Ва­ри­ант от­ве­та от со­зда­те­лей сайта.

1) Мо­ле­ку­лы хло­ро­фил­ла по­гло­ща­ют квант света.

2) Элек­тро­ны хло­ро­фил­ла, воз­буж­ден­ные сол­неч­ным све­том, про­хо­дят по элек­тро­но­транс­порт­ным цепям и от­да­ют свою энер­гию на об­ра­зо­ва­ние АТФ.

18. Изу­чи­те гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти фо­то­син­те­за от раз­лич­ных фак­то­ров. Вы­бе­ри­те утвер­жде­ния, ко­то­рые можно сфор­му­ли­ро­вать на ос­но­ва­нии ана­ли­за пред­ло­жен­но­го гра­фи­ка. За­пи­ши­те в от­ве­те но­ме­ра вы­бран­ных утвер­жде­ний.

 

1) Ско­рость фо­то­син­те­за при ин­тен­сив­но­сти осве­ще­ния воз­рас­та­ет.

2) Ско­рость фо­то­син­те­за не за­ви­сит от кон­цен­тра­ции угар­но­го газа.

3) Ско­рость фо­то­син­те­за за­ви­сит от кон­цен­тра­ции уг­ле­кис­ло­го газа.

Источником молекулярного кислорода образующегося в процессе фотосинтеза

По­яс­не­ние.

Утвер­жде­ние 2 не­вер­ное. Нель­зя ана­ли­зи­ро­вать дан­ные, ко­то­рых нет на гра­фи­ке. На гра­фи­ке по­ка­за­на за­ви­си­мость от уг­ле­кис­ло­го газа (СО2), а в утвер­жде­нии от угар­но­го (СО)

Ответ: 13

Ответ: 13

19. Во время экс­пе­ри­мен­та учёный из­ме­рял ско­рость фо­то­син­те­за в за­ви­си­мо­сти от света. Кон­цен­тра­цию уг­ле­кис­ло­го газа и тем­пе­ра­ту­ру он под­дер­жи­вал по­сто­ян­ны­ми. Объ­яс­ни­те, по­че­му при по­вы­ше­нии ин­тен­сив­но­сти света ак­тив­ность фо­то­син­те­за сна­ча­ла растёт, но на­чи­ная с опре­делённой ин­тен­сив­но­сти пе­ре­стаёт расти и вы­хо­дит на плато (см. гра­фик).

Источником молекулярного кислорода образующегося в процессе фотосинтеза

По­яс­не­ние.

1) в све­то­вой ста­дии фо­то­син­те­за энер­гия света пре­вра­ща­ет­ся в энер­гию АТФ, ис­поль­зу­е­мую в тем­но­вой ста­дии;

2) со­от­вет­ствен­но, чем боль­ше света, тем боль­ше энер­гии и тем быст­рее идёт фо­то­син­тез;

3) од­на­ко на­чи­ная с опре­делённой ин­тен­сив­но­сти света уже так много, что быст­рее ско­рость фо­то­син­те­за быть не может, все белки ра­бо­та­ют с мак­си­маль­ной ско­ро­стью

20. Во время экс­пе­ри­мен­та учёный из­ме­рял ско­рость фо­то­син­те­за в за­ви­си­мо­сти от тем­пе­ра­ту­ры. Кон­цен­тра­цию уг­ле­кис­ло­го газа и ин­тен­сив­ность осве­ще­ния он под­дер­жи­вал по­сто­ян­ны­ми. Объ­яс­ни­те, по­че­му при по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры ак­тив­ность фо­то­син­те­за сна­ча­ла растёт, но на­чи­ная с опре­делённой тем­пе­ра­ту­ры на­чи­на­ет стре­ми­тель­но сни­жать­ся (см. гра­фик).

Источником молекулярного кислорода образующегося в процессе фотосинтеза

По­яс­не­ние.

1) Тем­но­вая ста­дия фо­то­син­те­за – это цикл ре­ак­ций, ка­та­ли­зи­ру­е­мых фер­мен­та­ми.

2) Ак­тив­ность фер­мен­тов при по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры воз­рас­та­ет,

3) пока не начнётся де­на­ту­ра­ция фер­мен­тов под воз­дей­стви­ем вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры, и тогда ско­рость ре­ак­ции па­да­ет.

Источник: multiurok.ru

Определение фотосинтеза

Фотосинтез — это химический процесс, посредством которого растения, некоторые бактерии и водоросли производят глюкозу и кислород из углекислого газа и воды, используя только свет в качестве источника энергии.

Этот процесс чрезвычайно важен для жизни на Земле, поскольку благодаря ему выделяется кислород, от которого зависит вся жизнь.

Зачем растениям нужна глюкоза (пища)?

Подобно людям и другим живым существам, растения также нуждаются в питании для поддержания жизнедеятельности. Значение глюкозы для растений заключается в следующем:

  • Глюкоза, полученная в результате фотосинтеза, используется во время дыхания для высвобождения энергии, необходимой растению для других жизненно важных процессов.
  • Растительные клетки также превращают часть глюкозы в крахмал, который используют по мере необходимости. По этой причине мертвые растения используются в качестве биомассы, ведь в них хранится химическая энергия.
  • Глюкоза также необходима, чтобы производить другие химические вещества, такие как белки, жиры и растительные сахара, необходимые для обеспечения роста и других важных процессов.

Фазы фотосинтеза

Процесс фотосинтеза разделен на две фазы: световую и темновую.

Источником молекулярного кислорода образующегося в процессе фотосинтеза

Световая фаза фотосинтеза

Как следует из названия, световые фазы нуждаются в солнечном свете. В светозависимых реакциях энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и преобразуется в запасенную химическую энергию в виде молекулы электронного носителя НАДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) и молекулы энергии АТФ (аденозинтрифосфат). Световые фазы протекают в тилакоидных мембранах в пределах хлоропласта.

Темновая фаза фотосинтеза или цикл Кальвина

В темновой фазе или цикле Кальвина возбужденные электроны из световой фазы обеспечивают энергию для образования углеводов из молекул углекислого газа. Не зависящие от света фазы иногда называют циклом Кальвина из-за цикличности процесса.

Хотя темновые фазы не используют свет в качестве реагента (и, как результат, могут происходить днем или ночью), им необходимо, чтобы продукты светозависимых реакций функционировали. Независимые от света молекулы зависят от молекул энергоносителей — АТФ и НАДФН — для создания новых молекул углеводов. После передачи энергии молекулы энергоносители возвращаются к световым фазам для получения более энергичных электронов. Кроме того, несколько ферментов темновой фазы активируются с помощью света.

Схема фаз фотосинтеза

Заметка: Это означает, что темновые фазы не будут продолжаться, если растения будут лишены света слишком долго, так как они используют продукты световых фаз.

Строение листьев растений

Мы не можем полностью изучить фотосинтез, не зная больше о строении листа. Лист адаптирован для того, чтобы играть жизненно важную роль в процессе фотосинтеза.

Внешнее строение листьев

  • Площадь

Одной из самых главных особенностей растений является большая площадь поверхности листьев. Большинство зеленых растений имеют широкие, плоские и открытые листья, которые способны захватывать столько солнечной энергии (солнечного света), сколько необходимо для фотосинтеза.

  • Центральная жилка и черешок

Центральная жилка и черешок соединяются вместе и являются основанием листа. Черешок располагает лист таким образом, чтобы он получал как можно больше света.

  • Листовая пластинка

Простые листья имеют одну листовую пластину, а сложные — несколько. Листовая пластинка — одна из самых главных составляющих листа, которая непосредственно участвует в процессе фотосинтеза.

  • Жилы

Сеть жилок в листьях переносит воду от стеблей к листьям. Выделяемая глюкоза также направляется в другие части растения из листьев через жилки. Кроме того, эти части листа поддерживают и удерживают листовую пластину плоской для большего захвата солнечного света. Расположение жилок (жилкование) зависит от вида растения.

  • Основание листа

Основанием листа выступает самая нижняя его часть, которая сочленена со стеблем. Зачастую, у основания листа располагается парное количество прилистников.

  • Край листа

В зависимости от вида растения, край листа может иметь различную форму, включая: цельнокрайнюю, зубчатую, пильчатую, выемчатую, городчатую и т.п.

  • Верхушка листа

Как и край листа, верхушка бывает различной формы, включая: острую, округлую, туповатую, вытянутую, оттянутою и т.д.

Внутреннее строение листьев

Ниже представлена ​​близкая схема внутреннего строения тканей листьев:

  • Кутикула

Кутикула выступает главным, защитным слоем на поверхности растения. Как правило, она толще на верхней части листа. Кутикула покрыта веществом, похожим на воск, благодаря которому защищает растение от воды.

  • Эпидермис

Эпидермис — слой клеток, который является покровной тканью листа. Его главная функция — защита внутренних тканей листа от обезвоживания, механических повреждений и инфекций. Он также регулирует процесс газообмена и транспирации.

  • Мезофилл

Мезофилл — это основная ткань растения. Здесь происходит процесс фотосинтеза. У большинства растений мезофилл разделен на два слоя: верхний — палисадный и нижний — губчатый.

  • Защитные клетки

Защитные клетки — специализированные клетки в эпидермисе листьев, которые используются для контроля газообмена. Они выполняют защитную функцию для устьица. Устьичные поры становятся большими, когда вода есть в свободном доступе, в противном случае, защитные клетки становятся вялыми.

  • Устьице

Фотосинтез зависит от проникновения углекислого газа (CO2) из воздуха через устьица в ткани мезофилла. Кислород (O2), полученный как побочный продукт фотосинтеза, выходит из растения через устьица. Когда устьица открытые, вода теряется в результате испарения и должна быть восполнена через поток транспирации, водой, поглощенной корнями. Растения вынуждены уравновешивать количество поглощенного СО2 из воздуха и потерю воды через устьичные поры.

Условия, необходимые для фотосинтеза

Ниже приведены условия, которые необходимы растениям для осуществления процесса фотосинтеза:

  • Углекислый газ. Бесцветный природный газ без запаха, обнаруженный в воздухе и имеет научное обозначение CO2. Он образуется при горении углерода и органических соединений, а также возникает в процессе дыхания.
  • Вода. Прозрачное жидкое химическое вещество без запаха и вкуса (в нормальных условиях).
  • Свет. Хотя искусственный свет также подходит для растений, естественный солнечный свет, как правило, создает лучшие условия для фотосинтеза, потому что в нем присутствует природное ультрафиолетовое излучение, которое оказывает положительное влияние на растения.
  • Хлорофилл. Это зеленый пигмент, найденный в листьях растений.
  • Питательные вещества и минералы. Химические вещества и органические соединения, которые корни растений поглощают из почвы.

Что образуется в результате фотосинтеза?

  • Глюкоза;
  • Кислород.

Заметка: Растения получают CO2 из воздуха через их листья, и воду из почвы через корни. Световая энергия исходит от Солнца. Полученный кислород выделяется в воздух из листьев. Получаемую глюкозу можно превратить в другие вещества, такие как крахмал, который используется как запас энергии.

Если факторы, способствующие фотосинтезу, отсутствуют или присутствуют в недостаточном количестве, это может негативно повлиять на растение. Например, меньшее количество света создает благоприятные условия для насекомых, которые едят листья растения, а недостаток воды замедляет.

Где происходит фотосинтез?

Фотосинтез происходит внутри растительных клеток, в мелких пластидах, называемых хлоропластами. Хлоропласты (в основном встречающиеся в слое мезофилла) содержат зеленое вещество, называемое хлорофиллом. Ниже приведены другие части клетки, которые работают с хлоропластом, чтобы осуществить фотосинтез.

Строение растительной клетки

Функции частей растительной клетки

  • Клеточная стенка: обеспечивает структурную и механическую поддержку, защищает клетки от патогенов, фиксирует и определяет форму клетки, контролирует скорость и направление роста, а также придает форму растениям.
  • Цитоплазма: обеспечивает платформу для большинства химических процессов, контролируемых ферментами.
  • Мембрана: действует как барьер, контролируя движение веществ в клетку и из нее.
  • Хлоропласты: как было описано выше, они содержат хлорофилл, зеленое вещество, которое поглощает световую энергию в процессе фотосинтеза.
  • Вакуоль: полость внутри клеточной цитоплазмы, которая накапливает воду.
  • Клеточное ядро: содержит генетическую марку (ДНК), которая контролирует деятельность клетки.

Хлорофилл поглощает световую энергию, необходимую для фотосинтеза. Важно отметить, что поглощаются не все цветовые длины волны света. Растения в основном поглощают красную и синюю волны — они не поглощают свет в зеленом диапазоне.

Углекислый газ в процессе фотосинтеза

Растения получают углекислый газ из воздуха через их листья. Углекислый газ просачивается через маленькое отверстие в нижней части листа — устьицу.

Нижняя часть листа имеет свободно расположенные клетки, чтобы углекислый газ достиг других клеток в листьях. Это также позволяет кислороду, образующемуся при фотосинтезе, легко покидать лист.

Углекислый газ присутствует в воздухе, которым мы дышим, в очень низких концентрациях и служит необходимым фактором темновой фазы фотосинтеза.

Свет в процессе фотосинтеза

Лист обычно имеет большую площадь поверхности, поэтому он может поглощать много света. Его верхняя поверхность защищена от потери воды, болезней и воздействия погоды восковым слоем (кутикулой). Верх листа находится там, где падает свет. Этот слой мезофилла называется палисадным. Он приспособлен для поглощения большого количества света, ведь в нем находится много хлоропластов.

В световых фазах, процесс фотосинтеза увеличивается с большим количеством света. Больше молекул хлорофилла ионизируется, и больше генерируется АТФ и НАДФН, если световые фотоны сосредоточены на зеленом листе. Хотя свет чрезвычайно важен в световых фазах, необходимо отметить, что чрезмерное его количество может повредить хлорофилл, и уменьшить процесс фотосинтеза.

Световые фазы не слишком сильно зависят от температуры, воды или углекислого газа, хотя все они нужны для завершения процесса фотосинтеза.

Вода в процессе фотосинтеза

Растения получают воду, необходимую для фотосинтеза через свои корни. Они имеют корневые волоски, которые разрастаются в почве. Корни характеризуются большой площадью поверхности и тонкими стенками, что позволяет воде легко проходить сквозь них.

На изображении представлены растения и их клетки с достаточным количеством воды (слева) и ее нехваткой (справа).

Заметка: Корневые клетки не содержат хлоропластов, поскольку они, как правило, находятся в темноте и не могут фотосинтезировать.

Если растение не впитывает достаточное количество воды, оно увядает. Без воды, растение будет не способно фотосинтезировать достаточно быстро, и может даже погибнуть.

Какое значение имеет вода для растений?

  • Обеспечивает растворенными минералами, которые поддерживают здоровье растений;
  • Является средой для транспортировки минеральных ресурсов;
  • Поддерживает устойчивость и прямостояние;
  • Охлаждает и насыщает влагой;
  • Дает возможность проводить различные химические реакции в растительных клетках.

Значение фотосинтеза в природе

Биохимический процесс фотосинтеза использует энергию солнечного света для преобразования воды и углекислого газа в кислород и глюкозу. Глюкоза используется в качестве строительных блоков в растениях для роста тканей. Таким образом, фотосинтез — это способ, благодаря которому формируются корни, стебли, листья, цветы и плоды. Без процесса фотосинтеза растения не смогут расти или размножаться.

  • Продуценты

Из-за фотосинтетической способности, растения известны как продуценты и служат основой почти каждой пищевой цепи на Земле. (Водоросли являются эквивалентом растений в водных экосистемах). Вся пища, которую мы едим, происходит от организмов, являющихся  фотосинтетиками. Мы питаемся этими растениями напрямую или едим животных, таких как коровы или свиньи, которые потребляют растительную пищу.

  • Основа пищевой цепи

Внутри водных систем, растения и водоросли также составляют основу пищевой цепи. Водоросли служат пищей для беспозвоночных, которые, в свою очередь, выступают источником питания для более крупных организмов. Без фотосинтеза в водной среде жизнь была бы невозможна.

  • Удаление углекислого газа

Фотосинтез превращает углекислый газ в кислород. Во время фотосинтеза углекислый газ из атмосферы поступает в растение, а затем выделяется в виде кислорода. В сегодняшнем мире, где уровни двуокиси углерода растут ужасающими темпами, любой процесс, который устраняет углекислый газ из атмосферы, является экологически важным.

  • Круговорот питательных веществ

Растения и другие фотосинтезирующие организмы играют жизненно важную роль в круговороте питательных веществ. Азот в воздухе фиксируется в растительных тканях и становится доступным для создания белков. Микроэлементы, находящиеся в почве, также могут быть включены в растительную ткань и стать доступными для травоядных животных, дальше по пищевой цепи.

  • Фотосинтетическая зависимость

Фотосинтез зависит от интенсивности и качества света. На экваторе, где солнечный свет обилен весь год и вода не является ограничивающим фактором, растения имеют высокие темпы роста, и могут стать довольно большими. И наоборот, фотосинтез в более глубоких частях океана встречается реже, поскольку свет не проникает в эти слои, и в результате эта экосистема оказывается более бесплодной.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info