10 класс. Тема урока: Фотосинтез -тайна зеленого растения Цель: изучить сущность процесса фотосинтеза, показать его важность для жизни на Земле. Задачи: 1.Выявить приспособления растений к процессу фотосинтеза и необходимые условия для его протекания, научиться определять продукты фотосинтеза, выяснить значимость фотосинтеза для жизни на Земле. 2.Продолжить формирование экспериментальных умений учащихся, навыков наблюдения, прогнозирования, умения делать выводы и объяснять результаты своих наблюдений. 3.Воспитывать уважение к труду других людей, культуру учебного труда, чувство патриотизма на примере трудов К.Тимирязева, развивать познавательный интерес к предмету. Оборудование: табл. «Строение растительной клетки» и «Строение хлоропласта»; компьютер, проектор, экран, живые экземпляры растений, спирт, соляная кислота, пипетки, покровные стекла, иглы, ножницы, микроскоп, вода, йод, пробирки, ацетат свинца, фильтровальная бумага, пинцет, ступка с пестиком, Ход урока 1.Орг.момент(постановка цели и задач урока) «Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, солнечного света и целую речку чистой воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил вам сахар, крахмал, жиры и зерно – он решит, что вы над ним смеётесь».  

писал К. Тимирязев. Как вы думаете, что он имел в виду? Голландский естествоиспытатель Ван-Гельмонт не только занимался врачебной практикой, но и экспериментировал с растениями. Он решил узнать, как питается растение. «Как лишенное рта растение питается? Как поступают в его организм питательные вещества?» Сегодня на уроке мы должны ответить на следующий вопрос:Можно ли считать фотосинтез гениальным изобретением природы? Для чего нам следует решить ряд ситуационных задач. 1.В чем сущность процесса фотосинтеза? 2.Какие приспособления имеют растения для протекания данного процесса? 3.Можно ли управлять процессом фотосинтеза? 4.Может ли человек извлечь пользу для себя из данного процесса? 5.Могут ли растения питаться другими способами? 6.Могут ли животные питаться с помощью фотосинтеза? 7.Какова роль фотосинтеза для жизни на Земле? Какие приспособления имеют растения для фотосинтеза? 1 Каждая пара учащихся получает свою задачу для решения. 1. Лаб. работа. Рассмотреть внешнее строение листьев нескольких комнатных растений. Вывод: Растения имеют плоскую листовую пластинку, черешок для прикрепления листа к побегу, в основном имеют зелёную окраску.

Лаб. работа. Рассмотреть положение листьев комнатного растения по направлению к окну. Развернуть растение в противоположную сторону. Наблюдение. Через два дня листья растения были вновь направлены в строну окна. Вывод: Черешок служит для поворачивания листовой пластинки к свету. 3.Лаб. работа. Рассмотреть порядок расположения листьев на нескольких комнатных растениях. Наблюдение. Растения имеют большое количество листьев, расположенных на побеге мозаично, не затеняя друг друга. Вывод: Листья растения располагаются таким образом, чтобы как можно больше света попадало на листовые пластинки. 4.Лаб. работа. Приготовить и рассмотреть под микроскопом микропрепарат кожицы листа лука, амариллиса и др. Вывод: Плотное расположение клеток кожицы листа предохраняет лист от механических повреждений, прозрачные, неокрашенные клетки способствуют проникновению света, а наличие устьиц обеспечивает газообмен. 5.Лаб. работа. Рассмотреть под микроскопом микропрепарат листа камелии. Вывод: Клетки мякоти листа ярко – зеленые, т. к. содержат зеленые пластиды – хлоропласты; расположены рыхло, между ними есть пространства, заполненные воздухом. 6.Лаб. работа. Измельчить листья зеленого растения, поместить в колбу, влить спирт и осторожно нагреть на спиртовке. Наблюдение. Спирт окрасился в изумрудно –зеленый цвет. Вывод: Листья растений содержат пигмент хлорофилл, который придает зеленый цвет растениям. 7.Лаб. работа. С обильно политого растения пестролистной герани или бегонии, стоящей на свету срезают листочек, опускают в кипящую воду, а затем в стакан с горячим спиртом для обесцвечивания.

есцвеченный лист обливают раствором йода. Наблюдение. Не весь лист окрасился в синий цвет. Вывод: Только зеленые пластиды принимают участие в процессе фотосинтеза. Какие приспособления имеют растения для фотосинтеза? Выводы:  множество листьев с плоской поверхностью;  черешок для поворачивания листьев к свету;  мозаичное расположение листьев;  прозрачные, неокрашенные клетки кожицы листа для проникновения света;  устьица, обеспечивающие газообмен;  особые пластиды хлоропласты, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, способный улавливать солнечный свет. 2 Какие условия необходимы для фотосинтеза? Предварительно класс разбивается на группы, которые получают задания. Ответы учащихся: 1. Опыт. Два растения герани обильно поливают, одно из них ставят в темное место, а другое оставляют на свету. Через трое суток срезают по одному листочку с каждого растения, опускают в кипящую воду, а затем в стакан с горячим спиртом для обесцвечивания. Обесцвеченные листья и дольку картофеля обливают раствором йода. Наблюдение. Лист с растения из темного места остался светлым, а другой и долька картофеля окрасились в синий цвет. Вывод: При помощи солнечного света в клетках растений образуется крахмал. 2. Опыт. Одно из растений герани обильно поливают, а другое оставляют сухим, оставляют оба растения на свету. Через трое суток срезают по одному листочку с каждого растения, опускают в кипящую воду, а затем в стакан с горячим спиртом для обесцвечивания.
iv>
есцвеченные листья и дольку картофеля обливают раствором йода. Наблюдение. Листья политого растения имеют более интенсивную синюю окраску. Вывод: Вода необходима для образования крахмала и выделения кислорода. Опыт. В две банки из светлого стекла помещают по 5-6 веточек герани, доливают немного воды, затем опускают зажженные свечи, укрепленные на проволоке и закрывают. Когда свечи погаснут, их вынимают. Одну банку ставят на свет, а другую в темное место. На следующий день банки открывают и вносят зажженные свечи. Наблюдение. В банке, стоящей на свету свеча горит, а в другой гаснет. Вывод: растения на свету в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Выводы: Углекислый газ, вода, солнечный свет-необходимые условия для фотосинтеза. Какие продукты образуются в процессе фотосинтеза? Ответы учащихся: крахмал и кислород. В чем же сущность процесса фотосинтеза? Процесс фотосинтеза включает следующие этапы: фотохимический (световой) и ферментативный (темновой). Фотохимический (световой) этап фотосинтеза. Так как весь кислород фотосинтеза выделяется из воды, общее уравнение фотосинтеза имеет следующий вид: Фотосинтез представляет собой окислительно-восстановительный процесс, в котором вода окисляется до О2 ,а углекислый газ восстанавливается до углеводов. Сущность происходящих реакций фотосинтеза на свету была выяснена в 50-х годах американским физиологом и биохимиком растений Д.И.

ноном. Им было высказано предположение о том, что в процессе фотосинтеза происходит не фотолиз воды (разрыв молекулы Н-О-Н на два радикала Η и ОН), требующий большого количества 3 энергии (110 ккал/моль), а фотоокисление, т.е. мобилизация электрона. В других опытах, проведенных в лаборатории Д.И. Арнона, было показано, что выделенные из листьев шпината хлоропласты под действием света способны восстанавливать НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат окисленный) и фосфорилировать АДФ (аденозиндифосфат). Эти процессы протекают в тилакоидах хлоропластов. Полученный из стромы хлоропластов гомогенат, лишенный мембран, ассимилировал СО2, если в реакционной среде присутствовали НАДФ.Η (никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный) и АТФ (аденозинтрифосфат): В этих опытах было открыто явление фотофосфорилирования и показано, что НАДФ.Н и АТФ — конечные продукты световой фазы фотосинтеза, а также установлено протекание световой фазы в тилакоидах хлоропласта, а темновой — в его строме. Различают циклическое и нециклическое фотофосфорилирование, соответственно двум типам потока электронов. При циклическом потоке электроны, переданные от молекулы хлорофилла первичному акцептору, возвращаются к ней обратно, а при нециклическом — происходит фотоокисление воды и передача электрона от воды к НАДФ. Энергия, выделяемая в ходе этой окислительно-восстановительной реакции, частично используется на синтез АТФ. Оба типа фотофосфорилирования принято включать в световую фазу фотосинтеза, однако свет необходим только на первых этапах этих процессов (перенос электрона по цепи переносчиков может происходить в темноте).
>
зависимости от состояния хлоропластов расположение и набор переносчиков в электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) могут меняться (Якушкина, 1993). Ферментативный (темновой) этап фотосинтеза. Сущность темновых реакций процесса фотосинтеза была раскрыта в исследованиях М. Кальвина. Он установил, что в присутствии СО2 в темноте используется для образования фосфоглицериновой кислоты (ФГК), дальнейшее превращение которой требует света. На основании полученных данных предложена следующая схема процесса фотосинтеза: На схеме видно, что РДФ является акцептором, который присоединяет CO2 с образованием фосфоглицериновой кислоты. В отсутствие света РДФ быстро используется, при этом накапливается определенное количество ФГК. На свету при участии продуктов световой фазы ФГК восстанавливается до фосфоглицеринового 4 альдегида (ФГА). Частично ФГА путем ряда превращений используется на регенерацию акцептора (РДФ). Для регенерации РДФ также используете АТФ, образующаяся на световой фазе, что обеспечивает поддержание количества РДФ на свету на постоянном уровне. Таким образом, в каждом цикле принимают участие 3 молекулы РДФ и образуется 6 молекул триозы (ФГА). Из них 5 молекул ФГА идет на регенерацию акцептора через ряд промежуточных продуктов, обозначенных на схеме А, Б, В. Как показано на схеме, каждая 6-я молекула ФГА выходит из цикла и используется для построения углеводов.

жно ли управлять процессом фотосинтеза? Домашний эксперимент. 1.Условия минерального питания Опыт: В один ящик с богато удобренной почвой, а в другой с обедненной почвой высадим рассаду томатов и оставим на две недели. В течение этого срока будем поливать первый ящик обильно, а второй как обычно. Наблюдение: Во втором ящике у томатов листовая пластинка уже и бледнее. Вывод: Для ускорения процесса фотосинтеза необходимо хорошее минеральное питание и достаточная влажность 2. Опыт: Одно из растений томатов оставить в классе на подоконнике, а другое, внешне одинаковое, поместить под полиэтиленовый колпак и оставить на две недели. В течение этого времени периодически сжигать опилки под колпаком для увеличения концентрации СО2. Наблюдение: Томаты, растущие под колпаком развиваются лучше. Вывод: Для увеличения продуктивности растений в теплицах необходимо повышенное содержание углекислого газа. Для решения этой проблемы на открытых полях—активизация деятельности почвенных микроорганизмов путем внесения органических удобрений. 3.Оптимизация посадки Опыт: В один ящик высадим рассаду томатов густо, а в другой на оптимальном расстоянии и оставим на две недели. Наблюдение: Во втором ящике растения развиваются лучше. Вывод: Необходимо высаживать растения на оптимальном расстоянии для лучшего обеспечения солнечным светом. Какое значение имеет фотосинтез для Земли? Нам всегда говорят, что зеленые растения очищают воздух. Но так ли это? Интересно, что различные породы деревьев способны поглощать различное количество углекислого газа: Зная это, можно выбирать растения для озеленения городов.

что же с выделением кислорода? Ученые подсчитали: 1 га кукурузных посевов выделяет в год 15 тонн кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек, а дерево средней величины обеспечивает трех человек. Однако, не следует забывать, что дыхание, процесс, обратный фотосинтезу. Таким образом, сколько кислорода выделилось при фотосинтезе, столько же его израсходовалось при дыхании. Кроме того, кислород расходуется и животными для дыхания, при горении и гниении. Оказывается, основное возмещение кислорода происходит за счет деятельности фитопланктона, так как в глубоких 5 водоемах отмершие организмы оседают глубоко на дно и разлагаются там без доступа кислорода. Поэтому, в водоемах доля кислорода значительно больше, чем в атмосфере. Сегодня много говорят и пишут о абиогенном происхождении кислорода атмосферы, исключающим участие живых организмов в этом процессе. Рассмотрим долю различных источников поступления кислорода в атмосферу Земли. Известно, что кислород выделяется в атмосферу в процессе фотосинтеза. Но где же первые растения брали кислород для дыхания? Оказывается, еще в очень древних геологических слоях Земли обнаружены сине зеленые водоросли (сейчас их чаще называют циан бактериями), которые не обладали способностью дышать, а механизм распада органических веществ у них напоминал процесс брожения. Таким образом, сине-зеленые водоросли имея способность к фотосинтезу и не используя кислород для дыхания, явились его накопителями.

копление кислорода на нашей планете стало мощным стимулом для появления принципиально новых организмов, способных существовать в различных условиях. Могут ли растения питаться другим способом? Рассказ о растениях- хищниках. Итоги урока: 1.Назовите приспособления растений к процессу фотосинтеза. 2.Укажите условия, необходимые для процесса фотосинтеза. 3.Назовите продукты фотосинтеза. 4.В чем заключается сущность процесса фотосинтеза? 5.Каково значение процесса фотосинтеза для Земли? Когда-то, где-то на Землю упал луч Солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервные клетки. Этот луч Солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу. К. Тимирязев. Д.З. Выучить конспект 6

Источник: studydoc.ru

Фотосинтез — это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света. В подавляющем большинстве случаев фотосинтез осуществляют растения с помощью таких клеточных органелл как хлоропласты, содержащих зеленый пигмент хлорофилл.


Если бы растения не были способны к синтезу органики, то почти всем остальным организмам на Земле нечем было бы питаться, так как животные, грибы и многие бактерии не могут синтезировать органические вещества из неорганических. Они лишь поглощают готовые, расщепляют их на более простые, из которых снова собирают сложные, но уже характерные для своего тела.

Так обстоит дело, если говорить о фотосинтезе и его роли совсем кратко. Чтобы понять фотосинтез, нужно сказать больше: какие конкретно неорганические вещества используются, как происходит синтез?

Для фотосинтеза нужны два неорганических вещества — углекислый газ (CO2) и вода (H2O). Первый поглощается из воздуха надземными частями растений в основном через устьица. Вода — из почвы, откуда доставляется в фотосинтезирующие клетки проводящей системой растений. Также для фотосинтеза нужна энергия фотонов (hν), но их нельзя отнести к веществу.

Общая схема фотосинтеза

В общей сложности в результате фотосинтеза образуется органическое вещество и кислород (O2). Обычно под органическим веществом чаще всего имеют в виду глюкозу (C6H12O6).

Органические соединения большей частью состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Именно они содержатся в углекислом газе и воде. Однако при фотосинтезе происходит выделение кислорода. Его атомы берутся из воды.

Кратко и обобщенно уравнение реакции фотосинтеза принято записывать так:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Уравнение реакции фотосинтеза

Но это уравнение не отражает сути фотосинтеза, не делает его понятным. Посмотрите, хотя уравнение сбалансированно, в нем общее количество атомов в свободном кислороде 12. Но мы сказали, что они берутся из воды, а там их только 6.

На самом деле фотосинтез протекает в две фазы. Первая называется световой, вторая — темновой. Такие названия обусловлены тем, что свет нужен только для световой фазы, темновая фаза независима от его наличия, но это не значит, что она идет в темноте. Световая фаза протекает на мембранах тилакоидов хлоропласта, темновая — в строме хлоропласта.

В световую фазу связывания CO2 не происходит. Происходит лишь улавливание солнечной энергии хлорофилльными комплексами, запасание ее в АТФ, использование энергии на восстановление НАДФ до НАДФ*H2. Поток энергии от возбужденного светом хлорофилла обеспечивается электронами, передающимися по электрон-транспортной цепи ферментов, встроенных в мембраны тилакоидов.

Водород для НАДФ берется из воды, которая под действием солнечного света разлагается на атомы кислорода, протоны водорода и электроны. Этот процесс называется фотолизом. Кислород из воды для фотосинтеза не нужен. Атомы кислорода из двух молекул воды соединяются с образованием молекулярного кислорода. Уравнение реакции световой фазы фотосинтеза кратко выглядит так:

H2O + (АДФ+Ф) + НАДФ → АТФ + НАДФ*H2 + ½O2

Таким образом, выделение кислорода происходит в световую фазу фотосинтеза. Количество молекул АТФ, синтезированных из АДФ и фосфорной кислоты, приходящихся на фотолиз одной молекулы воды, может быть различным: одна или две.

Краткая и понятная схема взаимосвязи световой и темновой фаз фотосинтеза

Итак, из световой фазы в темновую поступают АТФ и НАДФ*H2. Здесь энергия первого и восстановительная сила второго тратятся на связывание углекислого газа. Этот этап фотосинтеза невозможно объяснить просто и кратко, потому что он протекает не так, что шесть молекул CO2 объединяются с водородом, высвобождаемым из молекул НАДФ*H2, и образуется глюкоза:

6CO2 + 6НАДФ*H2 →С6H12O6 + 6НАДФ
(реакция идет с затратой энергии АТФ, которая распадается на АДФ и фосфорную кислоту).

Приведенная реакция – лишь упрощение для облегчения понимания. На самом деле молекулы углекислого газа связываются по одной, присоединяются к уже готовому пятиуглеродному органическому веществу. Образуется неустойчивое шестиуглеродное органическое вещество, которое распадается на трехуглеродные молекулы углевода. Часть этих молекул используется на ресинтез исходного пятиуглеродного вещества для связывания CO2. Такой ресинтез обеспечивается циклом Кальвина. Меньшая часть молекул углевода, включающего три атома углерода, выходит из цикла. Уже из них и других веществ синтезируются все остальные органические вещества (углеводы, жиры, белки).

То есть на самом деле из темновой фазы фотосинтеза выходят трехуглеродные сахара, а не глюкоза.

Источник: scienceland.info

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.

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтеза

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.

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтезаСветовая 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

Охарактеризуйте сущность процесса 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

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтеза

  • 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:

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтеза

  • 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.

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтеза

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

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтеза

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.

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтезаУглекислый 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.

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтеза

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.

Охарактеризуйте сущность процесса фотосинтезаНа 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.

Источник: natworld.info