Установите последовательность процессов фотосинтеза
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.
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).
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).
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
Установите последовательность процессов, происходящих в с вестовой фазе фотосинтеза
1.переход электронов на высшие уровни.
2.поглощение квантов света
3.образование АТФ за счёт энергии возбужденных электронов
4.образование побочного продукта-свободного кислорода
5.возбуждение электронов в молекуле хлорофилла
6.фотолиз воды
Источник: tvoi-otvet.ru
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.
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:
2Н+ + 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
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. Он 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.
|
Строение С4-растений: |
|
|
С4-фотосинтез: |
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