История открытия фотосинтеза

В начале XVII в. фламандский врач Ван Гельмонт вырастил в кадке с землёй дерево, которое он поливал только дождевой водой. Он заметил, что спустя пять лет, дерево выросло до больших размеров, хотя количество земли в кадке практически не уменьшилось. Ван Гельмонт, естественно, сделал вывод, что материал, из которого образовалось дерево произошел из воды, использованной для полива.

В 1777 английский ботаник Стивен Хейлс опубликовал книгу, в которой сообщалось, что в качестве питательного вещества, необходимого для роста, растения используют главным образом воздух. В тот же период знаменитый английский химик Джозеф Пристли (он был одним из первооткрывателей кислорода) провел серию опытов по горению и дыханию и пришел к выводу о том, что зелёные растения способны совершать все те дыхательные процессы, которые были обнаружены в тканях животных. Пристли сжигал свечу в замкнутом объёме воздуха, и обнаруживал, что получавшийся при этом воздух уже не может поддерживать горение. Мышь, помещенная в такой сосуд, умирала. Однако веточка мяты продолжала жить в воздухе неделями.


В заключение Пристли обнаружил, что в воздухе, восстановленном веточкой мяты, вновь стала гореть свеча, могла дышать мышь. Теперь мы знаем, что свеча, сгорая, потребляла кислород из замкнутого объема воздуха, но затем воздух снова насыщался кислородом благодаря фотосинтезу, происходившему в оставленной веточке мяты. Спустя несколько лет голландский врач Ингенхауз обнаружил, что растения окисляют кислород лишь на солнечном свету и что только их зелёные части обеспечивают выделение кислорода. В 1817 г. два французских химика, Пельтье и Каванту, выделили из листьев зелёное вещество и назвали его хлорофиллом. Следующей важной вехой в истории изучения фотосинтеза было сделанное в 1845 г. немецким физиком Робертом Майером утверждение о том, что зеленые растения преобразуют энергию, солнечного света в химическую энергию.

Лимитирующие факторы

Интенсивность, или скорость процесса фотосинтеза в растении зависит от ряда внутренних и внешних факторов. Из внутренних факторов наиболее важное значение имеют структура листа и содержание в нем хлорофилла, скорость накопления продуктов фотосинтеза в хлоропластах, влияние ферментов, а также наличие малых концентраций необходимых неорганических веществ. Внешние параметры — это количество и качество света, попадающего на листья, температура окружающей среды, концентрация углекислоты и кислорода в атмосфере вблизи растения.


Скорость фотосинтеза возрастает линейно, или прямо пропорционально увеличению интенсивности света. По мере дальнейшего увеличения интенсивности света нарастание фотосинтеза становится все менее и менее выраженным, и, наконец, прекращается, когда освещенность достигает определенного уровня 10000 люкс. Дальнейшее увеличение интенсивности света уже не влияет на скорость фотосинтеза. Область стабильной скорости фотосинтеза называется областью светонасыщения. Если нужно увеличить скорость фотосинтеза в этой области, следует изменять не интенсивность света, а какие-либо другие факторы. Интенсивность солнечного света, попадающего в ясный летний день на поверхность земли, во многих местах нашей планеты составляет примерно 100000 люкс. Следовательно, растениям, за исключением тех, которые растут в густых лесах и в тени, падающего солнечного света бывает достаточно для насыщения их фотосинтетической активности (энергия квантов, соответствующих крайним участкам видимого диапазона – фиолетового и красного, различается всего лишь в два раза, и все фотоны этого диапазона в принципе способны осуществить запуск фотосинтеза).

В случае низких интенсивностей света скорость фотосинтеза при 15 и 25°С одинакова. Реакции, протекающие при таких интенсивностях света, которые соответствуют области лимитирования света, подобно истинным фотохимическим реакциям, не чувствительны к температурам. Однако при более высоких интенсивностях скорость фотосинтеза при 25°С гораздо выше, чем при 15°С. Следовательно, в области светового насыщения уровень фотосинтеза зависит не только от поглощения фотонов, но и от других факторов. Большинство растений в умеренном климате хорошо функционируют в интервале температур от 10 до 35°С, наиболее благоприятные условия — это температура около 25°С.


В области лимитирования светом скорость фотосинтеза не изменяется при уменьшении концентрации СО2 . Отсюда можно сделать вывод, что СO2 участвует непосредственно в фотохимической реакции. В то же время при более высоких интенсивностях освещения, лежащих за пределами области лимитирования, фотосинтез существенно возрастает при увеличении концентрации СО2. У некоторых зерновых культур фотосинтез линейно возрастал при увеличении концентрации СО2 до 0,5%. (эти измерения проводили в кратковременных опытах, поскольку длительное воздействие высоких концентраций СО2 повреждает листы). Высоких значений скорость фотосинтеза достигает при содержании СO2 около 0,1%.

Средняя концентрация углекислоты в атмосфере составляет от 0,03%. Поэтому в обычных условиях растениям не хватает СО2 для того, чтобы с максимальной эффективностью использовать попадающий на них солнечный свет. Если помещенное в замкнутый объем растение освещать светом насыщающей интенсивности, то концентрация СО2 в объеме воздуха будет постепенно уменьшаться и достигнет постоянного уровня, известного под названием «СO2 компенсационного пункта». В этой точке появление СО2 при фотосинтезе уравновешивается выделением О2 в результате дыхания (темнового и светового). У растений разных видов положения компенсационных пунктов различны.

Световые и темновые реакции

iv>

Еще в 1905 г. английский физиолог растений Ф. Ф. Блекмэн, интерпретируя форму кривой светового насыщения фотосинтеза, высказал предположение, что фотосинтез представляет собой двухстадийный процесс, включающий фотохимическую, т.е. светочувствительную реакцию и нефотохимическую, т. е. темновую, реакцию. Темновая реакция, будучи ферментативной, протекает медленнее, чем световая реакция, и поэтому при высоких интенсивностях света скорость фотосинтеза полностью определяется скоростью темновой реакции. Световая реакция либо вообще не зависит от температуры, либо зависимость эта выражена очень слабо, тогда темновая реакция, как и все ферментативные процессы, зависит от температуры в довольно значительно и степени.

Следует ясно представлять себе, что реакция, называемая темновой, может протекать как в темноте, так и на свету. Световую и темновую реакции можно разделить, используя вспышки света, длящиеся краткие доли секунды. Вспышки света длительностью меньше одной миллисекунды (10-3 с) можно получить либо с помощью механического приспособления, поставив на пути пучка постоянного света вращающийся диск со щелью, либо электрически, заряжая конденсатор и разряжая его через вакуумную или газоразрядную лампу.


качестве источников света пользуются также рубиновыми лазерами с длиной волны излучения 694 нм. В 1932 г. Эмерсон и Арнольд освещали суспензию клеток вспышками света от газоразрядной лампы с длительностью около 10-3с. Они измеряли скорость выделения кислорода в зависимости от энергии вспышек, длительности темнового промежутка между вспышками и температуры суспензии клеток. При увеличении интенсивности вспышек насыщение фотосинтеза в нормальных клетках наступало, когда выделялась одна молекула O2 на 2500 молекул хлорофилла. Эмерсон и Арнольд сделали вывод, что максимальный выход фотосинтеза определяется не числом молекул хлорофилла, поглощающих свет, а числом молекул фермента, катализирующего темновую реакцию.

Они также обнаружили, что при увеличении темновых интервалов между последовательными вспышками за пределы 0,06 с выход кислорода в расчете на одну вспышку уже не зависел от длительности темнового интервала, тогда как при более коротких промежутках он возрастал с увеличением длительности темнового интервала (от 0 до 0,06 с). Таким образом, темновая реакция, которая определяет уровень насыщения фотосинтеза, завершается примерно за 0,06 с. На основе этих данных было рассчитано, что среднее время, характеризующее скорость реакции, составило около 0,02 с при 25°С.

© greenmile

Источник:
Www.Newreferat.Com.

В начало

Источник: evmhistory.ru

История открытия, изучения фотосинтеза

>

История изучения фотосинтеза начинается с момента обнаружения известным английским химиком Джозефом Пристли факта, что зеленые растения в отличие от животных организмов способны исправлять испорченный последними воздух, делая его вновь пригодным для поддержания жизни.

Это событие относится к 1771 г.; оно произошло еще до того, как стало известно существование кислорода, открытого тем же Пристли лишь через несколько лет.

Исследователи, работавшие в XIX и в первой четверти XX столетия, рассматривали фотосинтез как одноактный процесс разложения СО2 или комплекса СО2 с хлорофиллом, происходящий под действием солнечного света.

К.

А. Тимирязев (1871) впервые высказал идею о непосредственном участии хлорофилла в акте фотосинтеза и о том, что в ходе этого процесса пигмент подвергается обратимым окислительно-восстановительным превращениям.

Вильштеттер (1918) в предложенной им схеме уже постулировал наличие в фотосинтезе световой и темновой (энзиматической) стадий.

Прогрессивное значение этой идеи подрывалось, однако, тем, что к темновой стадии Вильштеттер относил реакции окислительно-восстановительных превращений хлорофилла.

Все предлагавшиеся в тот период схемы исходили из того, что выделяющийся при фотосинтезе кислород образуется при разложении углекислого газа.

Второе утверждение состояло в том, что фотосинтез осуществим лишь в интактной клетке, в отсутствие каких-либо нарушений ее целостности.

Эту идею развивал и крупнейший биохимик первой четверти XX в. Р. Вильштеттер. Она опиралась на наблюдения, согласно которым разрушение хлоропластов приводило к исчезновению фотосинтеза. К такого же рода выводу пришел Р. Эмерсон, который в 1936 г. писал, что фотосинтез может протекать только в абсолютно нетронутом организме.


Вместе с тем в те же тридцатые годы стали появляться высказывания, согласно которым поглощаемая хлорофиллом энергия света должна быть направлена не на разложение СО2, а на разрыв одной связи ОН в молекуле воды.

Эта идея основывалась на чисто априорных термодинамических расчетах, путем сопоставления величин энергии связи кислорода с углеродом в молекуле СО2 с энергией любого из квантов в видимой части спектра.

Экспериментальные доказательства ее правильности были получены в 1941 г. Решающую роль при этом сыграли исследования, в которых был использован меченый кислород. Как известно, природный кислород существует в виде трех изотопов (16О, 17О и 18О), соотношение между которыми неодинаково у кислорода разного происхождения.

Наименьшее содержание 18О характерно для кислорода воды, наибольшее — для кислорода углекислого газа. Среднее положение занимает по этому признаку кислород атмосферы.

В 1945 г. А. П. Виноградова и Р. В. Тейс обнаружили совпадение изотопного состава кислорода "обычной" воды и воды, синтезированной ими из "обычного" водорода и кислорода, выделяемого зеленым листом на свету (фотосинтетического).


С.

Рубен и М. Камен применили несколько иной принцип. Они синтезировали СО2 и Н2 О с разным содержанием 18О. Давая эти соединения хлорелле на свету, авторы установили, что варьирование изотопного состава кислорода, входящего в состав СО2, на изотопном составе кислорода фотосинтеза не сказывалось. Одновременно выявилось, что состав кислорода фотосинтеза можно было произвольно изменять путем изменения доли 18О в молекуле воды.

Всем этим обосновываются представления о том, что основная масса кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, принадлежит воде, а, следовательно, в ходе фотосинтеза имеет место не разложение СО2, а диссоциация молекулы воды, вызываемая энергией кванта света.

Для преодоления других обосновавшихся в учении о фотосинтезе неправильных представлений также понадобилась напряженная работа многих ученых.

Успеху исследований способствовало широкое использование великих завоеваний физики и химии нашего времени и созданных на основе этих успехов новых, высокоэффективных методов исследования. В числе таких методов спектрометрия, включая импульсную, дифференциальную и флуоресцентную спектрофотометрию; электрометрия, включая измерения фотопроводимости, магнитные измерения, метод меченых атомов, дифференциальное центрифугирование; электронная, фазоиоконтрастная микроскопия и др.

Полученные в ходе исследований материалы легли в основу современных представлений о фотосинтезе как о сенсибилизируемой хлорофиллом системе сопряженных окислительно-восстановительных реакций. Специфика фотосинтеза состоит в том, что в ходе этого процесса имеет место превращение электромагнитной энергии света в энергию химических связей конечных фотопродуктов.


Краткая хронология главнейших открытий ХХ века в области фотосинтеза выглядит следующим образом:

1930-1940 гг.

Г. Фишер расшифровал структуру молекул хлорофиллов а и b.

1937 г. Г. А. Кребс описал цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).

1937 г. Р. Хилл показал, что при освещении суспензии хлоропластов в присутствии акцептора электронов происходит выделение кислорода.

1937-1941 гг. К. Б. ван Ниль доказал, что при фотосинтезе происходит фоторазложение Н2 О, а не СО2.

1946-1956 гг. М. Кальвин и сотр. экспериментально расшифровали основной путь углерода в процессе фотосинтеза (цикл Кальвина).

1943-1957 гг.

Р. Эмерсон на основании экспериментальных данных (эффект усиления Эмерсона) предположил, что в световой фазе фотосинтеза функционируют две пигментные системы.

фотосинтез открытие тимирязев пристли

1960 г. Р. Б. Вудворд и М. Штрель осуществили синтез молекулы хлорофилла.

1966 г. М. Д. Хетч и К. Р. Слэк экспериментально обосновали С4 -путь фотосинтеза (Полевой, 1989).

Открытие двух фаз процесса фотосинтеза

Голландский микробиолог К.

Б. Ван Ниль, изучая особенности бактериального фотосинтеза и сравнивая его с фотосинтезом у растений, в 1937-1941 гг. пришел к заключению, что первична фотохимическая реакция фотосинтеза состоит в диссоциации воды, а не в разложении СО2.


Способные к фотосинтетической ассимиляции СО2 бактерии (за исключением цианобактерий) нуждаются в восстановителях типа Н2 S, Н2, СН3 и других и не выделяют в процессе фотосинтеза кислород. Такой тип фотосинтеза был назван фоторедукцией. Ван Ниль пришел к выводу, что для пурпурных или зеленых серобактерий общее уравнение фотосинтеза может быть представлено следующим образом:

→ СО2 + H2 S  свет   + Н2 О + S2

или в общей форме:

 →CO2 + 2H2 A свет   + H2 O + 2А,

где Н2 А — окисляемый субстрат (донор водорода).

Он предположил, что для высших растений и водорослей Н2 А — это Н2 О, а 2А — это Од.

Тогда первичным фотохимическим актом в фотосинтезе растений должно быть разложение воды на окислитель и восстановитель Затем первичный восстановитель восстанавливает СО2, а первичный окислитель участвует в реакции, в которой высвобождается О2 и снова образуется Н2 О.

В соответствии с этим предположением полное уравнение фотосинтеза, по ван Нилю, можно записать так:

Открытие фотосинтеза

Прямые экспериментальные доказательства того, что кислород при фотосинтезе освобождается именно из воды, были получены в 1941 г.

независимо в СССР и в США. А. П. Виноградов и Р. В. Тейс с помощью масс-спектрометра показали, что отношение 16О: 18О в кислороде, выделяющемся при фотосинтезе, соответствует соотношению этих изотопов в воде, а не в диоксиде углерода (Лебедев, 1960).

Открытие пигментов пластид и установление структуры и состава хлорофиллов

Пигменты — важнейший компонент аппарата фотосинтеза.

Изучение растительных пигментов резко ускорилось благодаря работам русского физиолога растений М. С. Цвета. Пытаясь найти способ разделения пигментов на индивидуальные вещества, Цвет в 1901 — 1903 гг. открыл принципиально новый метод, который он назвал адсорбционной хроматографией. Через колонку с сорбентом пропускается растворитель с растворенными веществами. Так как вещества различаются по степени адсорбции, они перемещаются по колонке с разной скоростью.

В результате происходит разделение веществ. Этот прием широко используется в современной биохимии, химии и в некоторых отраслях промышленности. С помощью хроматографического метода Цвет обнаружил два хлорофилла — а и b и разделил желтые пигменты листа на три фракции (Рубин, 1975).

Пигменты пластид относятся к трем классам веществ: хлорофиллам, фикобилинам и каротиноидам.

Впервые хлорофилл в кристаллическом виде был описан русским физиологом и ботаником И. П. Бородиным в 1883 г. В дальнейшем оказалось, что это не сам хлорофилл, а несколько видоизмененная его форма — этилхлорофиллид. Польские биохимики М. Ненцкий и Л. Мархлевский (1897) обнаружили, что основу молекулы хлорофилла, как и гема гемоглобина, составляет порфириновое кольцо. Таким образом было показано принципиальное структурное сходство этих пигментов у растений и животных.

Немецкий химик Р. Вильштеттер в 1906-1914 гг. установил элементарный состав хлорофилла а — C55 H72 О5 N4 Mg и хлорофилла b — C55 H70 О6 N4 Mg, а немецкий биохимик Г. Фишер в 1930-1940 гг. полностью расшифровал структурную формулу хлорофилла.

В 1960 г. химики-органики Р. Б. Вудворд (США) и М. Штрель (ФРГ) осуществили искусственный синтез хлорофилла. Хлорофилл — сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина, у которой одна карбоксильная группа этерифицирована остатком метилового спирта, а другая — остатком одноатомного непредельного спирта фитола.

По данным А. А. Шлыка (1965), хлорофилл b может образовываться из вновь синтезированных молекул хлорофилла а.

08. История открытия и изучения фотосинтеза. Вклад отечественных ученых в развитие вопроса

( Кретович, 1971).

Впервые реакция фотовосстановления хлорофилла была осуществлена в модельных опытах А. А. Красновским в 1948 г. Хлорофилл, растворенный в пиридине, в анаэробных условиях под действием света восстанавливается аскорбиновой кислотой или другими донорами электронов. При этом образуется восстановленная ("красная") форма хлорофилла. После выключения света реакция идет в обратном направлении.

Фотовосстановленный хлорофилл в свою очередь может восстанавливать различные акцепторы электронов. В той же модельной системе, но с добавлением акцептора электронов хлорофилл при освещении действует как сенсибилизатор. В этих условиях происходит восстановление NAD+, рибофлавина, хинона, Fe3+, кислорода. Эти реакции получили название "реакций Красновского". Из всего сказанного следует, что молекула хлорофилла благодаря структурным и физико-химическим особенностям способна выполнять три важнейшие функции:

1) избирательно поглощать энергию света,

2) запасать ее в виде энергии электронного возбуждения,

3) фотохимически преобразовывать энергию возбужденного состояния в химическую энергию первичных фотовосстановленных и фотоокисленных соединений (Полевой, 1989).

Открытия в естествознании 19-20 вв.
Последствия НТР
Характеристика физических взаимодействий
Широко используемые открытия
Основы неклассической науки
Пространство и время в философии
Что такое ноосфера
Проблема разума
Биохимическая революция
Биология в додарвиновский период



Вклад Джозефа Пристли в изучение фотосинтеза

Автор: admin · Дата: 7 апреля 2015 · Прокомментировать

Открытие фотосинтеза

Чтобы новое научное представление было легко и хорошо осмыслено читателем, его изложение целесообразно представить в виде символического дерева.

Начинать нужно с почвы, затем основательно познакомиться со стволом, далее приниматься за крупные сучья, потом за мелкие ветки.

Мы последуем этому совету, почерпнутому в одной старой книге, и начнем знакомство с фотосинтезом с истории его открытия, далее рассмотрим основные черты этого процесса и лишь затем перейдем к изложению подробностей.

Для этого применяется использование принципа «сквозного действия», т.

е. на всем протяжении изложения сути фотосинтеза мы будем рассматривать поток энергии. Сначала коротко коснемся механизма зарождения фотонов на Солнце, далее проследим их судьбу до того момента, когда они будут поглощены молекулой пигмента, и т.

д.

Поскольку фотосинтез весьма многогранный процесс, включающий в себя физические, биохимические, физиологические и другие составляющие, мы сочли целесообразным ограничить себя и сосредоточить внимание на самой специфичной его особенности — превращении солнечной энергии в химическую. Поэтому ряд направлений в изучении фотосинтеза, непосредственно не связанных с этой темой, не нашел здесь (достаточного) отражения.

Краткая история фотосинтеза и его значение.

В истории науки существенно вспомнить возрастающую уверенность в истине, а не ее неисчислимые заблуждения.

Р.

Тагор

Учение о фотосинтезе насчитывает более чем двухвековую историю. У его истоков стоял великий английский естествоиспытатель-материалист Джозеф Пристли (1733—1803). Сын ткача, Пристли стал выдающимся химиком, философом, теологом, автором сочинений по грамматике, лингвистике, истории, ораторскому искусству, религиозным проблемам, психологии, почетным членом Петербургской Академии наук.

46. История открытия и изучения фотосинтеза.

Его оригинальные труды опубликованы на английском и итальянском языках. Сегодня каждый может пройти курс изучение итальянского онлайн и ознакомиться с идеями великого ученого в первоисточнике.

Нам не хотелось бы, чтобы у читателя сложилось впечатление, что Д. Пристли был дилетантом в области химического эксперимента. Наоборот, в 1772—1777 гг. он интенсивно и на высоком (по тем стандартам) уровне занимается исследованием химии газов, что позволило ему опубликовать трехтомный труд под заглавием «Опыты и наблюдения над различными видами воздуха», знакомство с которым свидетельствует о выдающихся экспериментальных способностях и заслугах этого крупного исследователя.

Открытие фотосинтеза

В 1774 г.

Пристли открыл кислород, который был получен двумя путями: нагреванием окиси ртути и нагреванием сурика. При этом автор открытия отметил, что «если направить пучок солнечных лучей при помощи сильной линзы на самоосажденную ртуть (окись ртути), получается воздух, в котором зажженная свеча горит ярко, как в селитряном воздухе».

Как восстанавливается кислород в воздухе? Первоначально Пристли предположил, что эти функции способна выполнять вода океана.

Чтобы проверить это предположение, он проводит эксперименты по улучшению «испорченного воздуха» встряхиванием его с водой. Эти опыты, которые не привели к желаемому результату, подсказали Пристли мысль насыщать воду углекислотой и послужили началом современного производства газированных вод. И лишь после этих работ Пристли предпринял свои исторические эксперименты с мятой.

Дальнейшее развитие учения о фотосинтезе связано с именами других выдающихся исследователей.

В 1796 г. голландский врач Ж. Ингенхуз опубликовал книгу «Опыты над растениями», где изложил основные черты фотосинтеза. Он установил, что выделение кислорода наблюдается лишь при освещении растений, которые теряют эту способность в темноте. Им же было показано, что фотосинтез сопровождается накоплением органических продуктов.

Тот факт, что для протекания фотосинтеза необходимо присутствие углекислоты, воздуха и воды, был продемонстрирован в опытах женевских ученых Ж.

Сенебье и Н. Соссюра.

Физическая сущность фотосинтеза как процесса накопления солнечной энергии была показана в трудах немецкого врача Р. Майера.

Таким образом был завершен, если можно так выразиться, подготовительный этап в изучении фотосинтеза, т. е. были установлены исходные и конечные участники этого процесса.

Проиллюстрируем значение фотосинтеза.

Солнечная энергия фиксировалась на поверхности Земли в течение всей ее истории (~4,5 млрд. лет). Современная же атмосфера возникла около 2 млрд.

лет назад после появления морских фотосинтезирующих организмов, а затем и растений, которые способны усваивать солнечную энергию с образованием органических веществ и выделением кислорода. Существование человечества стало возможным в связи с использованием солнечной- энергии. Около 95 % сухой массы урожаев, являющихся основой питания животных и человека, создается в результате фотосинтеза.

Рубрика: Микробиология ·

загрузка…

Фотосинтез – это процесс трансформации поглощенной организмом энергии света в химическую энергию органических (и неорганических) соединений.

Началом экспериментальных работ в области фотосинтеза послужили опыты английского химика Дж.Пристли.

В 1771 г он обнаружил, что растения мяты, помещенные в стеклянный опрокинутый кувшин, «исправляют» воздух «испорченный» горением свечи или дыханием животного. В 1774 г. Пристли открыл кислород.

Через год независимо от него кислород был открыт во Франции А.Л.Лавуазье, который и дал название этому газу.

В 1776 г. шведский химик К.В.Шееле повторил опыты Пристли, не не подтвердил их.

Растения в опытах Шееле также «портили»воздух. Объяснил противоречие между результатами опытов Пристли и Шееле голландский врач Я.Ингенгауз. Шееле и Пристли ставили свои опыты в разных условиях освещенности. Ингенгауз показал, что растения выделяют кислород только при действии света.

В 1782 г. швейцарский естествоиспытатель Ж.Сенебье установил, что растения на свету не только выделяют кислород, но и поглощают углекислый газ Сенебье назвал поглощение СО2 «углеродным питанием».

Швейцарский ученый Т.Соссюр в 1804 г.

История открытия, изучения фотосинтеза

используя количественные методы анализа, обнаружил, что для увеличения вегетативной массы растения потребляют не только углекислый газ, но и воду.

В 1817 г. французские химики П.Ж.Пельтье и Ж.Каванту выделили из листьев зеленый пигмент и назвали его хлорофиллом.

В1865 г.

немецкий физиолог растений Ю.Сакс продемонстрировал, что на свету в листьях образуется крахмал и что он локализован в хлоропластах.

Немецкий физиолог Т.В.Энгельман в 1881 г. экспериментально доказал, что кислород образуется в хлоропластах.

В середине 19 в. Появились первые сведения о роли света в процессах фотосинтеза.

Американский физик Дж.У.Дрепер, а также Ю.Сакс и Пфеффер считали, что фотосинтез лучше осуществляется в желтых лучах, что противоречило спектральным характеристикам хлорофилла. Позднее в 1875 г. К.А.Тимирязев установил, что ассимиляция углекислого газа максимальна при освещении красным светом. Он определил роль хлорофилла в процессе фотосинтеза и сформулировал идею о космической роли этого процесса.

Результаты изучения воздушного питания растений за первые сто лет после опытов Пристли нашли свое выражение в общем уравнении фотосинтеза:

Открытие фотосинтеза6СО2 + 6Н2О С6Н12О6 + 6О2

свет, хлорофилл

Из приведенной реакции непонятно, какое происхождение имеет кислород (от СО2 или Н2О).

Немецкий химик А,Байер в 1870 г. предположил, что под воздействием света происходит разложение углекислого газа и что для синтеза углеводов используются промежуточные продукты – СО и формальдегид. Но эти вещества оказались токсичными для растений и накапливаться не могли.

В 1893 г.

русский биохимик А.Н.Бах предположил, что О2 выделяется из воды через промежуточные перекисные соединения.

Голландский микробиолог К.Б.ван Ниль, изучая особенности бактериального фотосинтеза и сревнивая его с фотосинтезом у растений. В 1937-1941 гг. также пришел к выводу, что первичная фотохимическая реакция фотосинтеза состоит в диссоциации воды. Полное уравнение фотосинтеза по Ван Нилю можно представить так:

свет

Открытие фотосинтезаСО2 + 4Н2О [СН2О] + 3Н2О + О2

Хлорофилл

Причем эта суммарная реакция слагается из трех этапов:

свет, хлорофилл

Открытие фотосинтеза4Н2О 4 [ОН] + 4 [Н]

Открытие фотосинтезаСО2 + 4 [Н] [СН2О] + Н2О

Открытие фотосинтеза 4 [ОН] 2Н2О + О2

Идеи Ван Ниля были поддержаны результатами опытов английского физиолога растений Р.Хилла, который в 1937 г.

показал, что изолированные хлоропласты под действием света способны разлагать воду и выделять кислород в присутствии акцепторов электронов (феррицианида, бензохинона и др.).

Прямые экспериментальные доказательства фотолиза воды с помощью меченного кислорода были получены в 1941 г. независимо А.П.Виноградовым (СССР) и Р.В.Тейсом (США).

Уравнение Ван Ниля включает две группы реакций, причем одна связана с фотодиссоциацией воды, а другая – с восстановлением СО2 до углевода.

Первую реакцию можно назвать световой, второю – темновой. Экспериментальные доказательства реального существования двух фаз фотосинтеза были получены в опытах с мигающим светом (А.А.Рихтер в СССР, Р.Эмерсон и У.Арнольв – в США).

Величина температурных коэффициентов фаз фотосинтеза также доказывает существование двух стадий – фотохимические реакции не зависят от температуры, для энзиматических реакций температурный коэффициент составляет от 2 до 4.

Дальнейшие исследования американского биохимика и физиолога растений Д.И.Арнона (1954 г.) доказали двухэтапность фотосинтеза, было установлено, что световая фаза протекает в тиллакоидах хлоропласта, темновая – в строме и было открыто явление фотофосфорилирования.

Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 1500; Нарушение авторских прав?;

Читайте также:

Презентация ««Фотосинтез» 6 класс». Размер 284 КБ. Автор: max.

Скачать презентацию

Биология 6 класс

краткое содержание других презентаций

«Дыхание растений 6 класс» — Значение дыхания вообще и для растений, в частности.

Провести работу в парах: расставить стрелки в нужном направлении. Дыхание -. Вывод, сделанный в процессе сравнения дыхания и фотосинтеза. Сравнение процессов дыхания и фотосинтеза. Дыхание растений и обмен веществ. Взаимосвязь дыхания и фотосинтеза. Схема сравнение процессов дыхания и фотосинтеза. Проверь правильность расставления стрелок. Проверка знаний о фотосинтезе и минеральном питании растений.

«Водоросли и их значение» — Многоклеточные водоросли. Размножается бесполым и половым путем. Зигота образуется в результате слияния двух гаплоидных клеток — гамет. Одноклеточные водоросли. Хроматофор чашевидный, с пиреноидом, содержащим зерна крахмала. Размножение водорослей. Ядро одно, с маленьким ядрышком. Водоросли. Водоросли – очень древняя группа организмов на Земле. Всего насчитывают около 30 тыс.

видов водорослей. Хломидомонада поглощает углекислый газ и выделяет кислород, как и все растения .

«Клетка лука под микроскопом» — Посмотрите и сравните.

Подготовка к работе. Все ли мы нашли органоиды в растительной клетке. Я прозрачна и прочна, ни тонка, ни широка. Цель работы. Влажный препарат. Пластиды. Произведение будет указывать увеличение. Ход работы. Проверьте заполнение схемы. Клетка – основная структурная единица любого живого организма. Какие органоиды растительной клетки мы не смогли увидеть. Как определить увеличение микроскопа.

«Общая характеристика голосеменных» — Настоящие сосуды отсутствуют.

Разнополые растения. Листья у большинства хвойных узкие, игольчатые – так называемая хвоя. Хвоинки живут по 2 – 3 года, а затем опадают вместе с коротким побегом. Около 700 видов. Древесные растения, реже кустарники. Вечнозелёные растения. Самая популярная детская песня. На болотистых почвах главный корень развит плохо. Мужские гаметы – неподвижные спермии. Оплодотворение происходит без участия воды.

«Пруд» — Природное сообщество пруда. Карась золотистый. Цель. Животные. Растения в конкретном природном сообществе. Пруд – природное сообщество. Раки. Цепи питания. Природное сообщество. Стрелолит обыкновенный.

Утки. Кубышка. Ряска. Стрекоза. Животные пруда.

«Кустарники» — Черемуха обыкновенная. Знакомство с видовым разнообразием.

Растительный мир. Сирень обыкновенная. Крыжовник обыкновенный. Кустарники. Виды кустарников. Малина садовая.

Боярышник обыкновенный. Барбарис обыкновенный. Смородина черная. Рябина обыкновенная.

История открытия фотосинтеза

Видовое разнообразие кустарников. Двойное название. Вондер. Спирея гибридная. Шиповник коричный.

Всего в теме «Биология 6 класс» 104 презентации

5klass.net>Биология 6 класс> «Фотосинтез» 6 класс.ppt

Источник: ekoshka.ru

Фотосинтез – это процесс трансформации поглощенной организмом энергии света в химическую энергию органических (и неорганических) соединений.

Началом экспериментальных работ в области фотосинтеза послужили опыты английского химика Дж.Пристли. В 1771 г он обнаружил, что растения мяты, помещенные в стеклянный опрокинутый кувшин, «исправляют» воздух «испорченный» горением свечи или дыханием животного. В 1774 г. Пристли открыл кислород. Через год независимо от него кислород был открыт во Франции А.Л.Лавуазье, который и дал название этому газу.

В 1776 г. шведский химик К.В.Шееле повторил опыты Пристли, не не подтвердил их. Растения в опытах Шееле также «портили»воздух. Объяснил противоречие между результатами опытов Пристли и Шееле голландский врач Я.Ингенгауз. Шееле и Пристли ставили свои опыты в разных условиях освещенности. Ингенгауз показал, что растения выделяют кислород только при действии света.

В 1782 г. швейцарский естествоиспытатель Ж.Сенебье установил, что растения на свету не только выделяют кислород, но и поглощают углекислый газ Сенебье назвал поглощение СО2 «углеродным питанием».

Швейцарский ученый Т.Соссюр в 1804 г. используя количественные методы анализа, обнаружил, что для увеличения вегетативной массы растения потребляют не только углекислый газ, но и воду.

В 1817 г. французские химики П.Ж.Пельтье и Ж.Каванту выделили из листьев зеленый пигмент и назвали его хлорофиллом.

В1865 г. немецкий физиолог растений Ю.Сакс продемонстрировал, что на свету в листьях образуется крахмал и что он локализован в хлоропластах.

Немецкий физиолог Т.В.Энгельман в 1881 г. экспериментально доказал, что кислород образуется в хлоропластах.

В середине 19 в. Появились первые сведения о роли света в процессах фотосинтеза. Американский физик Дж.У.Дрепер, а также Ю.Сакс и Пфеффер считали, что фотосинтез лучше осуществляется в желтых лучах, что противоречило спектральным характеристикам хлорофилла. Позднее в 1875 г. К.А.Тимирязев установил, что ассимиляция углекислого газа максимальна при освещении красным светом. Он определил роль хлорофилла в процессе фотосинтеза и сформулировал идею о космической роли этого процесса.

Результаты изучения воздушного питания растений за первые сто лет после опытов Пристли нашли свое выражение в общем уравнении фотосинтеза:

Открытие фотосинтеза6СО2 + 6Н2О С6Н12О6 + 6О2

свет, хлорофилл

Из приведенной реакции непонятно, какое происхождение имеет кислород (от СО2 или Н2О). Немецкий химик А,Байер в 1870 г. предположил, что под воздействием света происходит разложение углекислого газа и что для синтеза углеводов используются промежуточные продукты – СО и формальдегид. Но эти вещества оказались токсичными для растений и накапливаться не могли.



В 1893 г. русский биохимик А.Н.Бах предположил, что О2 выделяется из воды через промежуточные перекисные соединения. Голландский микробиолог К.Б.ван Ниль, изучая особенности бактериального фотосинтеза и сревнивая его с фотосинтезом у растений. В 1937-1941 гг. также пришел к выводу, что первичная фотохимическая реакция фотосинтеза состоит в диссоциации воды. Полное уравнение фотосинтеза по Ван Нилю можно представить так:

свет

Открытие фотосинтезаСО2 + 4Н2О [СН2О] + 3Н2О + О2

Хлорофилл

Причем эта суммарная реакция слагается из трех этапов:

свет, хлорофилл

Открытие фотосинтеза2О 4 [ОН] + 4 [Н]

Открытие фотосинтезаСО2 + 4 [Н] [СН2О] + Н2О

Открытие фотосинтеза 4 [ОН] 2Н2О + О2

Идеи Ван Ниля были поддержаны результатами опытов английского физиолога растений Р.Хилла, который в 1937 г. показал, что изолированные хлоропласты под действием света способны разлагать воду и выделять кислород в присутствии акцепторов электронов (феррицианида, бензохинона и др.).

Прямые экспериментальные доказательства фотолиза воды с помощью меченного кислорода были получены в 1941 г. независимо А.П.Виноградовым (СССР) и Р.В.Тейсом (США).

Уравнение Ван Ниля включает две группы реакций, причем одна связана с фотодиссоциацией воды, а другая – с восстановлением СО2 до углевода. Первую реакцию можно назвать световой, второю – темновой. Экспериментальные доказательства реального существования двух фаз фотосинтеза были получены в опытах с мигающим светом (А.А.Рихтер в СССР, Р.Эмерсон и У.Арнольв – в США). Величина температурных коэффициентов фаз фотосинтеза также доказывает существование двух стадий – фотохимические реакции не зависят от температуры, для энзиматических реакций температурный коэффициент составляет от 2 до 4.

Дальнейшие исследования американского биохимика и физиолога растений Д.И.Арнона (1954 г.) доказали двухэтапность фотосинтеза, было установлено, что световая фаза протекает в тиллакоидах хлоропласта, темновая – в строме и было открыто явление фотофосфорилирования.

Источник: studopedia.su

Датой открытия процесса фотосинтеза можно считать 1771 г. Английский ученый Дж. Пристли обратил внимание на изменение состава воздуха вследствие жизнедеятельности животных. В присутствии зеленых растений воздух вновь становился пригодным как для дыхания, так и для горения. В дальнейшем работами ряда ученых (Я. Ингенгауз, Ж. Сенебье, Т. Соссюр, Ж. Б. Буссенго) было установлено, что зеленые растения из воздуха поглощают С02, из которого при участии воды на свету образуется органическое вещество. Именно этот процесс в 1877 г. немецкий ученый В. Пфеффер назвал фотосинтезом.

Фотосинтез — это процесс, при котором энергия солнечного света превращается в химическую энергию. В самом общем виде это можно представить следующим образом: квант света (hv) поглощается хлорофиллом, молекула которого переходит в возбужденное состояние, при этом электрон переходит на более высокий энергетический уровень. В клетках зеленых растений в процессе эволюции выработался механизм, при котором энергия электрона, возвращающегося на основной энергетический уровень, превращается в химическую энергию. Только с помощью зеленых растений энергия Солнца может накапливаться в виде энергии химических связей. Большая часть энергии, используемой человеком на заводах и фабриках, т. е. энергия, благодаря которой происходит движение различных механизмов, машин и самолетов, — это все энергия Солнца, преобразованная в зеленом листе. Запасание энергии в результате фотосинтеза происходит на различные промежутки времени: от минут, часов до сотен миллионов лет (достаточно вспомнить образование торфа и каменного угля в результате разложения растений) .

В процессе фотосинтеза из простых неорганических соединений (С02, Н20) строятся различные органические вещества. В результате происходит перестройка химических связей: вместо связей С — О и Н — О возникают связи С — С и С — Н, в которых электроны занимают более высокий энергетический уровень. Таким образом, богатые энергией органические вещества, которыми питаются и за счет которых получают энергию (в процессе дыхания) животные и человек, первоначально создаются в зеленом листе. Можно сказать, что практически вся живая материя на Земле является результатом фотосинтетической деятельности.

Исследования показали также, что почти весь кислород атмосферы фотосинтетического происхождения. Следовательно, процессы дыхания и горения стали возможны только после того, как возник фотосинтез. Все это и позволяет говорить о космическом значении фотосинтеза. Появление свободного кислорода в атмосфере Земли вызвало значительные изменения во всей живой природе. Возникли аэробные организмы, способные усваивать кислород.

На поверхности Земли процессы приняли биогеохимический характер, произошло окисление соединений железа, серы, марганца и др. Изменился состав атмосферы: содержание С02 и аммиака снизилось, а кислорода и азота возросло. Возникновение озонового экрана, который задерживает опасную для живых организмов ультрафиолетовую радиацию, также является следствием появления кислорода. Озон (03) образуется из 02 в верхних слоях атмосферы под действием солнечной радиации.

Чтобы лучше представить себе масштабы процесса фотосинтеза, приведем несколько цифр. Согласно данным французского исследователя Дювиньо (1972), ежегодно в процессе фотосинтеза растениями суши образуется 30 млрд т органического вещества, в том числе на долю лесов приходится 20,4 млрд т, лугов, степей — 3 млрд т, пустынь — 1,1 млрд т, культурных полей — 5,6 млрд т. Энергия, накапливаемая в процессе фотосинтеза за один год, приблизительно в 100 раз больше энергии сгорания всего добываемого в мире за этот же период угля. Казалось бы, что при таком колоссальном годовом потреблении углерода весь С02 воздуха должен быть израсходован в течение немногих лет. Однако содержание С02 в атмосфере непрерывно пополняется за счет растворенных в воде карбонатов и бикарбонатов.

Пожалуй на сегодня хватит! Удачи!!

Источник: otvet.mail.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.

Открытие 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