Vielas, kas veidojas fotosintēzes ceļā. Fotosintēzes process augos

Fotosintēze ir ļoti sarežģīts bioloģisks process. Bioloģijas zinātne to ir pētījusi daudzus gadus, taču, kā liecina fotosintēzes izpētes vēsture, daži posmi joprojām ir neskaidri. Zinātniskajās uzziņu grāmatās konsekvents šī procesa apraksts aizņem vairākas lappuses. Šī raksta mērķis ir īsi un skaidri bērniem aprakstīt fotosintēzes fenomenu diagrammu un skaidrojumu veidā.

Zinātniskā definīcija

Pirmkārt, ir svarīgi zināt, kas ir fotosintēze. Bioloģijā definīcija ir šāda: tas ir organisko vielu (pārtikas) veidošanās process no neorganiskām vielām (no oglekļa dioksīda un ūdens) hloroplastos, izmantojot gaismas enerģiju.

Lai saprastu šo definīciju, mēs varam iedomāties perfektu rūpnīcu - jebkuru zaļu augu, kas ir fotosintēzes. Šīs rūpnīcas “degviela” ir saules gaisma, augi izmanto ūdeni oglekļa dioksīds un minerālvielas ražot pārtiku gandrīz visām dzīvības formām uz Zemes. Šī “rūpnīca” ir ideāla, jo atšķirībā no citām rūpnīcām tā nenodara kaitējumu, bet, gluži pretēji, ražošanas laikā atmosfērā izdala skābekli un absorbē oglekļa dioksīdu. Kā redzat, fotosintēzei ir nepieciešami noteikti nosacījumi.

Šo unikālo procesu var attēlot kā formulu vai vienādojumu:

saule + ūdens + oglekļa dioksīds = glikoze + ūdens + skābeklis

Augu lapu struktūra

Lai raksturotu fotosintēzes procesa būtību, ir jāņem vērā lapas struktūra. Ja paskatās zem mikroskopa, jūs varat redzēt caurspīdīgas šūnas, kas satur no 50 līdz 100 zaļiem plankumiem. Tie ir hloroplasti, kuros atrodas hlorofils, galvenais fotosintēzes pigments un kuros notiek fotosintēze.

Hloroplasts ir kā mazs maisiņš, un tā iekšpusē ir vēl mazāki maisiņi. Tos sauc par tilakoīdiem. Hlorofila molekulas atrodas uz tilakoīdu virsmas. un ir sakārtotas grupās, ko sauc par fotosistēmām. Lielākajai daļai augu ir divu veidu fotosistēmas (PS): fotosistēma I un fotosistēma II. Tikai šūnas, kurām ir hloroplasts, spēj fotosintēzi.

Gaismas fāzes apraksts

Kādas reakcijas notiek fotosintēzes gaismas fāzē? PSII grupā enerģija saules gaisma tiek nodots hlorofila molekulas elektroniem, kā rezultātā elektrons tiek uzlādēts, tas ir, “uzbudināts tik ļoti”, ka izlec no fotosistēmas grupas un to “uzņem” tilakoīdā esošā nesējmolekula. membrāna. Šis elektrons pārvietojas no nesēja uz nesēju, līdz tas tiek izlādēts. Pēc tam to var izmantot citā PSI grupā, lai aizstātu elektronu.

Photosystem II grupai trūkst elektrona, un tagad tas ir pozitīvi uzlādēts un nepieciešams jauns elektrons. Bet kur var iegūt šādu elektronu? Grupas apgabals, kas pazīstams kā skābekļa attīstošais komplekss, gaida, kad bezrūpīga ūdens molekula varētu pastaigāties.

Ūdens molekula satur vienu skābekļa atomu un divus ūdeņraža atomus. Skābekļa evolūcijas kompleksā PSII ir četri mangāna joni, kas ņem elektronus no ūdeņraža atomiem. Rezultātā ūdens molekula sadalās divos pozitīvos ūdeņraža jonos, divos elektronos un vienā skābekļa atomā. Ūdens molekulas sadalās, un skābekļa atomi tiek sadalīti pa pāriem, veidojot skābekļa gāzes molekulas, kas atgriež augu gaisā. Ūdeņraža joni sāk vākties tilakoīdu maisā, no šejienes augs tos var izmantot, un ar elektronu palīdzību tiek atrisināta zuduma problēma PS II kompleksā, kas ir gatavs atkārtot šo ciklu daudzas reizes sekundē.

Ūdeņraža joni uzkrājas tilakoīda maisiņā, un tie sāk meklēt izeju. Divi ūdeņraža joni, kas vienmēr veidojas ūdens molekulas sadalīšanās laikā, nav visi: pārejot no PS II kompleksa uz PS I kompleksu, elektroni piesaista maisā citus ūdeņraža jonus. Pēc tam šie joni uzkrājas tilakoīdā. Kā viņi var izkļūt no turienes?

Izrādās, ka tiem ir vienas izejas "turnikets" - enzīms, ko izmanto šūnu "degvielas" ražošanā, ko sauc par ATP (adenozīntrifosfātu). Izejot caur šo "turniketu", ūdeņraža joni nodrošina enerģiju, kas nepieciešama jau izmantoto ATP molekulu uzlādēšanai. ATP molekulas ir šūnu "baterijas". Tie nodrošina enerģiju reakcijām šūnā.

Ievācot cukuru, ir nepieciešama vēl viena molekula. To sauc par NADP (nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfātu). NADP molekulas ir “kravas automašīnas”, katra no tām piegādā ūdeņraža atomu cukura molekulas fermentam. NADP veidošanās notiek PS I kompleksā. Kamēr fotosistēma (PSII) sadala ūdens molekulas un rada no tiem ATP, fotosistēma (PS I) absorbē gaismu un atbrīvo elektronus, kas pēc tam būs nepieciešami NADP veidošanā. ATP un NADP molekulas tiek uzglabātas stromā un vēlāk tiks izmantotas cukura veidošanai.

Fotosintēzes gaismas fāzes produkti:

• skābeklis
• NADP*H 2

Nakts fāzes shēma

Pēc gaišās fāzes notiek fotosintēzes tumšā stadija. Šo fāzi pirmais atklāja Kalvins. Pēc tam šo atklājumu sauca par c3 - fotosintēzi. Dažās augu sugās tiek novērots fotosintēzes veids - c4.

Fotosintēzes gaismas fāzē cukurs netiek ražots. Gaismas iedarbībā veidojas tikai ATP un NADP. Fermenti tiek izmantoti stromā (telpā ārpus tilakoīda) cukura ražošanai. Hloroplastu var salīdzināt ar rūpnīcu, kurā komandas (PS I un PS II) tilakoīdā ražo kravas automašīnas un akumulatorus (NADP un ATP) stromas trešās komandas (īpašu fermentu) darbam.

Šī komanda veido cukuru, savienojot ūdeņraža atomus un oglekļa dioksīda molekulas, izmantojot ķīmiskas reakcijas, izmantojot fermentus, kas atrodas stromā. Visas trīs komandas strādā pa dienu, un “cukura” komanda strādā gan dienu, gan nakti, līdz tiek iztērēti ATP un NADP, kas palikuši pēc dienas maiņas.

Stromā daudzi atomi un molekulas tiek apvienoti ar enzīmu palīdzību. Daži fermenti ir proteīna molekulas, kurām ir īpaša forma, kas ļauj tiem uzņemties atomus vai molekulas, kas tām vajadzīgas konkrētai reakcijai. Pēc rodas savienojums, ferments izdalās jaunizveidota molekula, un šis process tiek pastāvīgi atkārtots. Stromā fermenti nodod tālāk savāktās cukura molekulas, pārkārto tās, uzlādē ar ATP, pievieno oglekļa dioksīdu, pievieno ūdeņradi, pēc tam nosūta trīs oglekļa cukuru uz citu šūnas daļu, kur tas tiek pārveidots par glikozi un dažādas citas vielas.

Tātad tumšo fāzi raksturo glikozes molekulu veidošanās. Un ogļhidrāti tiek sintezēti no glikozes.

Fotosintēzes gaišās un tumšās fāzes (tabula)

Loma dabā

Kāda ir fotosintēzes nozīme dabā? Varam droši teikt, ka dzīvība uz Zemes ir atkarīga no fotosintēzes.

• Ar tās palīdzību augi ražo skābekli, kas ir tik nepieciešams elpošanai.
• Elpošanas laikā izdalās oglekļa dioksīds. Ja augi to neuzsūktu, atmosfērā rastos siltumnīcas efekts. Līdz ar siltumnīcas efekta parādīšanos var mainīties klimats, izkust ledāji, kā rezultātā daudzas zemes platības var tikt appludinātas.
• Fotosintēzes process palīdz uzkurināt visas dzīvās būtnes, kā arī nodrošina degvielu cilvēcei.
• Pateicoties skābeklim, kas izdalās fotosintēzes rezultātā atmosfēras skābekļa-ozona ekrāna veidā, visas dzīvās būtnes ir aizsargātas no ultravioletā starojuma.

Atpakaļ Uz priekšu

Uzmanību! Slaidu priekšskatījumi ir paredzēti tikai informatīviem nolūkiem, un tie var neatspoguļot visas prezentācijas funkcijas. Ja jūs interesē šis darbs, lūdzu, lejupielādējiet pilno versiju.

Uzdevumi: Attīstīt zināšanas par plastmasas reakcijām un enerģijas apmaiņa un viņu attiecības; atgādināt hloroplastu struktūras iezīmes. Aprakstiet fotosintēzes gaišās un tumšās fāzes. Parādiet fotosintēzes nozīmi kā procesu, kas nodrošina organisko vielu sintēzi, oglekļa dioksīda uzsūkšanos un skābekļa izdalīšanos atmosfērā.

Nodarbības veids: lekcija.

Aprīkojums:

1. Uzskates līdzekļi: tabulas pēc vispārējā bioloģija;
2. TCO: dators; multimediju projektors.

Lekcijas konspekts:

1. Procesa izpētes vēsture.
2. Fotosintēzes eksperimenti.
3. Fotosintēze kā anabolisks process.
4. Hlorofils un tā īpašības.
5. Fotosistēmas.
6. Gaismas fāze fotosintēze.
7. Fotosintēzes tumšā fāze.
8. Fotosintēzes ierobežojošie faktori.

Lekcijas norise

Fotosintēzes izpētes vēsture

1630 gadā sākās fotosintēzes izpēte . Van Helmonts pierādīts, ka augi veido organiskas vielas un neiegūst tās no augsnes. Nosverot podiņu ar augsni un vītolu un atsevišķi pašu koku, viņš parādīja, ka pēc 5 gadiem koka masa pieauga par 74 kg, savukārt augsne zaudēja tikai 57 g. Viņš nolēma, ka koks barību iegūst no ūdens. Pašlaik mēs zinām, ka tiek izmantots oglekļa dioksīds.

IN 1804 Saussure atklāja, ka ūdens ir svarīgs fotosintēzes procesā.

IN 1887. gads Tika atklātas ķīmiskās sintētiskās baktērijas.

IN 1905. gads Blekmens konstatēts, ka fotosintēze sastāv no divām fāzēm: ātrās - gaismas un virknes secīgu lēnu tumšās fāzes reakciju.

Fotosintēzes eksperimenti

1 eksperiments pierāda saules gaismas nozīmi (1. att.)	2. eksperiments pierāda oglekļa dioksīda nozīmi fotosintēzē (2. att.)
3. pieredze pierāda fotosintēzes nozīmi (3. att.)

Fotosintēze kā anabolisks process

1. Katru gadu fotosintēzes rezultātā veidojas 150 miljardi tonnu organisko vielu un 200 miljardi tonnu brīvā skābekļa.
2. Skābekļa, oglekļa un citu fotosintēzē iesaistīto elementu cikls. Saglabā eksistencei nepieciešamo mūsdienīgo atmosfēras sastāvu mūsdienu formas dzīvi.
3. Fotosintēze novērš oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanos, neļaujot Zemei pārkarst siltumnīcas efekta dēļ.
4. Fotosintēze ir visu pārtikas ķēžu pamatā uz Zemes.
5. Produktos uzkrātā enerģija ir galvenais cilvēces enerģijas avots.

Fotosintēzes būtība sastāv no saules staru gaismas enerģijas pārvēršanas ķīmiskajā enerģijā ATP un NADPH 2 formā.

Kopējais fotosintēzes vienādojums ir:

6CO 2 + 6H 2 O→C6H12O6+6O2

Ir divi galvenie fotosintēzes veidi:

Hlorofils un tā īpašības

Hlorofila veidi

Hlorofilam ir modifikācijas a, b, c, d. Tie atšķiras pēc strukturālās struktūras un gaismas absorbcijas spektra. Piemēram: hlorofils b satur par vienu skābekļa atomu vairāk un par diviem ūdeņraža atomiem mazāk nekā hlorofils a.

Visiem augiem un oksifotobaktērijām kā galvenais pigments ir dzeltenzaļš hlorofils a un papildu pigments ir hlorofils b.

Citi augu pigmenti

Daži citi pigmenti spēj absorbēt saules enerģiju un pārnest to uz hlorofilu, tādējādi iesaistot to fotosintēzē.

Lielākajai daļai augu ir tumši oranžs pigments - karotīns, kas dzīvnieka organismā tiek pārveidots par A vitamīnu un dzelteno pigmentu - ksantofils.

Fikocianīns Un fikoeritrīns– satur sarkanās un zilaļģes. Sarkanajās aļģēs šie pigmenti aizņem vairāk aktīva līdzdalība fotosintēzes procesā nekā hlorofils.

Hlorofils minimāli absorbē gaismu spektra zili zaļajā daļā. Hlorofils a, b - spektra violetajā apgabalā, kur viļņa garums ir 440 nm. Unikāla hlorofila funkcija ir tas, ka tas intensīvi absorbē saules enerģiju un nodod to citām molekulām.

Pigmenti absorbē noteiktu viļņa garumu, tiek atspoguļotas saules spektra neabsorbētās daļas, kas nodrošina pigmenta krāsu. Zaļā gaisma netiek absorbēta, tāpēc hlorofils ir zaļš.

Pigmenti ir ķīmiski savienojumi, kas absorbē redzamo gaismu, kas izraisa elektronu ierosmi. Jo īsāks ir viļņa garums, jo lielāka ir gaismas enerģija un lielāka tās spēja pārvērst elektronus ierosinātā stāvoklī. Šis stāvoklis ir nestabils, un drīz visa molekula atgriežas normālā zemas enerģijas stāvoklī, zaudējot ierosmes enerģiju. Šo enerģiju var izmantot fluorescencei.

Fotosistēmas

Fotosintēzē iesaistītie augu pigmenti tiek “iesaiņoti” hloroplastu tilakoīdos funkcionālu fotosintēzes vienību veidā - fotosintēzes sistēmās: fotosistēma I un fotosistēma II.

Katra sistēma sastāv no palīgpigmentu komplekta (no 250 līdz 400 molekulām), kas nodod enerģiju vienai galvenā pigmenta molekulai un tiek saukta reakcijas centrs. Tā izmanto saules enerģiju fotoķīmiskām reakcijām.

Gaismas fāze obligāti notiek ar gaismas līdzdalību, tumšā fāze gan gaismā, gan tumsā. Gaismas process notiek hloroplastu tilakoīdos, tumšais process notiek stromā, t.i. šie procesi ir telpiski atdalīti.

Fotosintēzes gaismas fāze

IN 1958 Arnon un viņa līdzstrādnieki pētīja fotosintēzes gaismas fāzi. Viņi konstatēja, ka enerģijas avots fotosintēzes laikā ir gaisma, un, tā kā gaismā hlorofils tiek sintēzēts no ADP + Ph.c. → ATP, šo procesu sauc fosforilēšana. Tas ir saistīts ar elektronu pārnesi membrānās.

Gaismas reakciju loma: 1. ATP sintēze- fosforilēšana. 2. NADP.H sintēze 2.

Elektronu pārneses ceļu sauc Z-shēma.

Z-shēma. Necikliskā un cikliskā fotofosforilēšana(6. att.)

Elektronu cikliskās transportēšanas laikā nenotiek NADP.H 2 veidošanās un H 2 O fotosadalīšanās, līdz ar to O 2 izdalīšanās. Šo ceļu izmanto, ja šūnā ir NADP.H 2 pārpalikums, bet ir nepieciešams papildu ATP.

Visi šie procesi pieder pie fotosintēzes gaismas fāzes. Pēc tam ATP un NADP.H 2 enerģija tiek izmantota glikozes sintēzei. Šim procesam nav nepieciešama gaisma. Tās ir fotosintēzes tumšās fāzes reakcijas.

Fotosintēzes vai Kalvina cikla tumšā fāze

Glikozes sintēze notiek cikliskā procesā, kas nosaukts zinātnieka Melvina Kalvina vārdā, kurš to atklāja un saņēma Nobela prēmiju.

Rīsi. 8. Kalvina cikls

Katru Kalvina cikla reakciju veic savs enzīms. Glikozes veidošanai izmanto: CO 2, protonus un elektronus no NADP.H 2, enerģiju no ATP un NADP.H 2. Process notiek hloroplasta stromā. Kalvina cikla sākuma un beigu savienojums, kuram ar fermenta palīdzību ribulozes difosfāta karboksilāze tiek pievienots CO2, ir piecu oglekļa cukurs - ribulozes bifosfāts, kas satur divas fosfātu grupas. Rezultāts ir sešu oglekļa savienojums, kas nekavējoties sadalās divās trīs oglekļa molekulās fosfoglicerīnskābe, kuras pēc tam tiek atjaunotas fosfogliceraldehīds. Tajā pašā laikā daļa no izveidotā fosfogliceraldehīda tiek izmantota ribulozes bifosfāta reģenerācijai, un tādējādi cikls atsākas (5C 3 → 3C 5), bet daļa tiek izmantota glikozes un citu vielu sintēzei. organiskie savienojumi(2C3 → C6 → C6H12O6).

Lai izveidotu vienu glikozes molekulu, ir nepieciešami 6 cikla apgriezieni un nepieciešami 12 NADPH.H 2 un 18 ATP. No kopējā reakcijas vienādojuma mēs iegūstam:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

No iepriekš minētā vienādojuma ir skaidrs, ka C un O atomi glikozē iekļuvuši no CO 2, bet ūdeņraža atomi no H 2 O. Glikoze vēlāk var tikt izmantota gan komplekso ogļhidrātu (celulozes, cietes) sintēzei, gan olbaltumvielu veidošanai un lipīdi.

(C 4 - fotosintēze. 1965. gadā tika pierādīts, ka cukurniedrēs pirmie fotosintēzes produkti ir skābes, kas satur četrus oglekļa atomus (ābolskābe, skābeņskābe, asparagīns). C 4 augos ietilpst kukurūza, sorgo, prosa).

Fotosintēzes ierobežojošie faktori

Fotosintēzes ātrums ir vissvarīgākais faktors, kas ietekmē lauksaimniecības kultūru ražu. Tādējādi fotosintēzes tumšajām fāzēm ir nepieciešams NADP.H 2 un ATP, un tāpēc tumšo reakciju ātrums ir atkarīgs no gaismas reakcijām. Vāja apgaismojuma apstākļos organisko vielu veidošanās ātrums būs zems. Tāpēc gaisma ir ierobežojošs faktors.

No visiem faktoriem, kas vienlaikus ietekmē fotosintēzes procesu ierobežojoši būs tas, kurš būs tuvāk minimālajam līmenim. Tas ir instalēts Blekmens 1905. gadā. Ierobežojoši var būt dažādi faktori, taču viens no tiem ir galvenais.

Augu kosmiskā loma(aprakstīts K. A. Timirjazevs) slēpjas faktā, ka augi ir vienīgie organismi, kas absorbē saules enerģiju un uzkrāj to organisko savienojumu potenciālās ķīmiskās enerģijas veidā. Izdalītais O2 atbalsta visu aerobo organismu dzīvībai svarīgo darbību. Ozons veidojas no skābekļa, kas pasargā visu dzīvo no ultravioletajiem stariem. Augi izmantoja milzīgu CO 2 daudzumu no atmosfēras, kura pārpalikums radīja “siltumnīcas efektu”, un planētas temperatūra pazeminājās līdz pašreizējām vērtībām.

Ir trīs plastidu veidi:

• hloroplasti- zaļš, funkcija - fotosintēze
• hromoplasti- sarkans un dzeltens, ir novecojuši hloroplasti, var piešķirt košas krāsas ziedlapiņām un augļiem.
• leikoplasti- bezkrāsains, funkcija - vielu uzglabāšana.

Hloroplastu struktūra

Pārklāts ar divām membrānām. Ārējā membrāna ir gluda, iekšējai ir izaugumi uz iekšu - tilakoīdi. Tiek saukti īsu tilakoīdu kaudzes graudi, tie palielina iekšējās membrānas laukumu, lai uzņemtu pēc iespējas vairāk fotosintēzes enzīmu.

Hloroplasta iekšējo vidi sauc par stromu. Tas satur apļveida DNS un ribosomas, kuru dēļ hloroplasti neatkarīgi veido daļu no saviem proteīniem, tāpēc tos sauc par daļēji autonomām organellām. (Tiek uzskatīts, ka plastidi iepriekš bija brīvas baktērijas, kuras absorbēja liela šūna, bet tās nesagremoja.)

Fotosintēze (vienkārša)

Zaļās lapās gaismā
Hloroplastos, izmantojot hlorofilu
No oglekļa dioksīda un ūdens
Glikoze un skābeklis tiek sintezēti.

Fotosintēze (vidējas grūtības pakāpe)

1. Gaismas fāze.
Gaismā rodas hloroplastu granātā. Gaismas ietekmē notiek ūdens sadalīšanās (fotolīze), radot skābekli, kas izdalās, kā arī ūdeņraža atomus (NADP-H) un ATP enerģiju, kas tiek izmantota nākamajā posmā.

2. Tumšā fāze.
Sastopams gan gaismā, gan tumsā (gaisma nav vajadzīga), hloroplastu stromā. No vides iegūtā oglekļa dioksīda un iepriekšējā posmā iegūtajiem ūdeņraža atomiem glikoze tiek sintezēta, izmantojot iepriekšējā posmā iegūto ATP enerģiju.

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Šūnu organelle, kas satur DNS molekulu
1) ribosoma
2) hloroplasts
3) šūnu centrs
4) Golgi komplekss

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Kādas vielas sintēzē ūdeņraža atomi piedalās fotosintēzes tumšajā fāzē?
1) NADP-2H
2) glikoze
3) ATP
4) ūdens

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Kura šūnu organella satur DNS?
1) vakuole
2) ribosoma
3) hloroplasts
4) lizosoma

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Šūnās notiek primārā glikozes sintēze
1) mitohondriji
2) endoplazmatiskais tīkls
3) Golgi komplekss
4) hloroplasti

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Skābekļa molekulas fotosintēzes laikā veidojas molekulu sadalīšanās dēļ
1) oglekļa dioksīds
2) glikoze
3) ATP
4) ūdens

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Fotosintēzes process ir jāuzskata par vienu no svarīgākajām saitēm oglekļa ciklā biosfērā, jo tā laikā
1) augi absorbē oglekli no nedzīvā daba dzīvot
2) augi atmosfērā izdala skābekli
3) organismi elpošanas laikā izdala oglekļa dioksīdu
4) rūpnieciskā ražošana papildināt atmosfēru ar oglekļa dioksīdu

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Vai šādi apgalvojumi par fotosintēzi ir pareizi? A) Gaismas fāzē gaismas enerģija tiek pārvērsta enerģijā ķīmiskās saites glikoze. B) Tumšās fāzes reakcijas notiek uz tilakoīdu membrānām, kurās nonāk oglekļa dioksīda molekulas.
1) tikai A ir pareiza
2) tikai B ir pareiza
3) abi spriedumi ir pareizi
4) abi spriedumi ir nepareizi

Atbilde

HLOROPLASTS
1. Visas turpmāk minētās īpašības, izņemot divus, var izmantot, lai aprakstītu hloroplasta struktūru un funkcijas. Nosakiet divas pazīmes, no kurām “izkrīt”. vispārīgs saraksts un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) ir dubultmembrānas organelle
2) ir sava slēgtā DNS molekula
3) ir daļēji autonoma organelle
4) veido vārpstu
5) piepildīta ar šūnu sulu ar saharozi

Atbilde

2. Izvēlieties trīs hloroplastu struktūras un funkciju pazīmes
1) iekšējās membrānas veido cristae
2) graudos notiek daudzas reakcijas
3) tajos notiek glikozes sintēze
4) ir lipīdu sintēzes vieta
5) sastāv no divām dažādām daļiņām
6) dubultmembrānas organoīdi

Atbilde

3. Izvēlieties trīs pareizās atbildes no sešām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Hloroplastos augu šūnas notiek šādi procesi:
1) polisaharīdu hidrolīze
2) pirovīnskābes sadalīšanās
3) ūdens fotolīze
4) tauku sadalīšana taukskābēs un glicerīnā
5) ogļhidrātu sintēze
6) ATP sintēze

Atbilde

HLOROPLASTUS IZŅEMOT
1. Plastīdu apzīmēšanai tiek izmantoti šādi termini, izņemot divus. Norādiet divus terminus, kas "izkrīt" no vispārējā saraksta, un pierakstiet tabulā ciparus, ar kuriem tie norādīti.
1) pigments
2) glikokalikss
3) grana
4) Krista
5) tilakoīds

Atbilde

2. Lai aprakstītu hloroplastus, var izmantot visus, izņemot divus, tālāk norādītos raksturlielumus. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) dubultmembrānas organoīdi
2) izmantot gaismas enerģiju organisko vielu radīšanai
3) iekšējās membrānas veido cristae
4) glikozes sintēze notiek uz cristae membrānām
5) ogļhidrātu sintēzes izejvielas ir oglekļa dioksīds un ūdens

Atbilde

STROMA - TILAKOĪDS
Izveidot atbilstību starp procesiem un to lokalizāciju hloroplastos: 1) stromā, 2) tilakoīdā. Ierakstiet ciparus 1 un 2 burtiem atbilstošā secībā.
A) ATP lietošana
B) ūdens fotolīze
B) hlorofila stimulēšana
D) pentozes veidošanās
D) elektronu pārnese pa fermentu ķēdi

Atbilde

1. Tālāk uzskaitītās pazīmes, izņemot divas, tiek izmantotas, lai aprakstītu attēlotās šūnas organellu struktūru un funkcijas. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.

2) uzkrāj ATP molekulas
3) nodrošina fotosintēzi

5) ir daļēji autonoma

Atbilde

2. Visas zemāk uzskaitītās īpašības, izņemot divus, var izmantot, lai aprakstītu attēlā parādīto šūnu organellu. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) vienas membrānas organelles
2) sastāv no kristām un hromatīna
3) satur apļveida DNS
4) sintezē savu proteīnu
5) spējīgs dalīties

Atbilde

Tālāk uzskaitītās pazīmes, izņemot divas, tiek izmantotas, lai aprakstītu attēloto šūnu organellu struktūru un funkcijas. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) sadala biopolimērus monomēros
2) uzkrāj ATP molekulas
3) nodrošina fotosintēzi
4) attiecas uz dubultmembrānas organellām
5) ir daļēji autonoma

Atbilde

GAISMA
1. Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Fotosintēzes gaismas fāzē šūnā
1) skābeklis veidojas ūdens molekulu sadalīšanās rezultātā
2) ogļhidrāti tiek sintezēti no oglekļa dioksīda un ūdens
3) notiek glikozes molekulu polimerizācija, veidojot cieti
4) Tiek sintezētas ATP molekulas
5) ATP molekulu enerģija tiek tērēta ogļhidrātu sintēzei

Atbilde

2. No vispārīgā saraksta norādiet trīs pareizos apgalvojumus un pierakstiet tabulā ciparus, zem kuriem tie norādīti. Gaismas fāzē notiek fotosintēze
1) ūdens fotolīze


4) ūdeņraža savienojums ar NADP+ transportieri

Atbilde

GAISMA, IZŅEMOT
1. Fotosintēzes gaismas fāzes procesu noteikšanai var izmantot visas zemāk minētās pazīmes, izņemot divas. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) ūdens fotolīze
2) oglekļa dioksīda reducēšana līdz glikozei
3) ATP molekulu sintēze, izmantojot saules gaismas enerģiju
4) molekulārā skābekļa veidošanās
5) ATP molekulu enerģijas izmantošana ogļhidrātu sintēzei

Atbilde

2. Visus zemāk uzskaitītos raksturlielumus, izņemot divus, var izmantot, lai aprakstītu fotosintēzes gaismas fāzi. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) veidojas blakusprodukts - skābeklis
2) rodas hloroplasta stromā
3) oglekļa dioksīda saistīšanās
4) ATP sintēze
5) ūdens fotolīze

Atbilde

3. Visi zemāk uzskaitītie raksturlielumi, izņemot divus, tiek izmantoti, lai aprakstītu attēlā parādīto fotosintēzes stadiju. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti. Šajā posmā
1) notiek glikozes sintēze
2) sākas Kalvina cikls
3) ATP tiek sintezēts
4) notiek ūdens fotolīze
5) ūdeņradis savienojas ar NADP

Atbilde

TUMŠS
Izvēlieties trīs iespējas. Fotosintēzes tumšo fāzi raksturo
1) procesu rašanās uz hloroplastu iekšējām membrānām
2) glikozes sintēze
3) oglekļa dioksīda fiksācija
4) procesu norise hloroplastu stromā
5) ūdens fotolīzes klātbūtne
6) ATP veidošanās

Atbilde

TUMŠS, IZŅEMOT
1. Tālāk uzskaitītie jēdzieni, izņemot divus, tiek izmantoti, lai aprakstītu fotosintēzes tumšo fāzi. Norādiet divus jēdzienus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.

2) fotolīze
3) NADP 2H oksidēšana
4) grana
5) stroma

Atbilde

2. Visas tālāk uzskaitītās īpašības, izņemot divus, tiek izmantotas, lai aprakstītu fotosintēzes tumšo fāzi. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) skābekļa veidošanās
2) oglekļa dioksīda fiksācija
3) ATP enerģijas izmantošana
4) glikozes sintēze
5) hlorofila stimulēšana

Atbilde

GAISMA - TUMŠA
1. Izveidojiet atbilstību starp fotosintēzes procesu un fāzi, kurā tas notiek: 1) gaišs, 2) tumšs. Ierakstiet ciparus 1 un 2 pareizā secībā.
A) NADP-2H molekulu veidošanās
B) skābekļa izdalīšanās
B) monosaharīdu sintēze
D) ATP molekulu sintēze
D) oglekļa dioksīda pievienošana ogļhidrātam

Atbilde

2. Izveidot atbilstību starp raksturojumu un fotosintēzes fāzi: 1) gaišs, 2) tumšs. Ierakstiet ciparus 1 un 2 pareizā secībā.
A) ūdens fotolīze
B) oglekļa dioksīda fiksācija
B) ATP molekulu sadalīšana
D) hlorofila ierosināšana ar gaismas kvantiem
D) glikozes sintēze

Atbilde

3. Izveidojiet atbilstību starp fotosintēzes procesu un fāzi, kurā tas notiek: 1) gaišs, 2) tumšs. Ierakstiet ciparus 1 un 2 pareizā secībā.
A) NADP*2H molekulu veidošanās
B) skābekļa izdalīšanās
B) glikozes sintēze
D) ATP molekulu sintēze
D) oglekļa dioksīda samazināšana

Atbilde

4. Izveidot atbilstību starp procesiem un fotosintēzes fāzi: 1) gaišs, 2) tumšs. Ierakstiet ciparus 1 un 2 burtiem atbilstošā secībā.
A) glikozes polimerizācija
B) oglekļa dioksīda saistīšana
B) ATP sintēze
D) ūdens fotolīze
D) ūdeņraža atomu veidošanās
E) glikozes sintēze

Atbilde

5. Izveidot atbilstību starp fotosintēzes fāzēm un to īpašībām: 1) gaiša, 2) tumša. Ierakstiet ciparus 1 un 2 burtiem atbilstošā secībā.
A) notiek ūdens fotolīze
B) veidojas ATP
B) atmosfērā izdalās skābeklis
D) turpina iztērēt ATP enerģiju
D) reakcijas var notikt gan gaismā, gan tumsā

Atbilde

6 Sest. Izveidojiet atbilstību starp fotosintēzes fāzēm un to īpašībām: 1) gaiša, 2) tumša. Ierakstiet ciparus 1 un 2 burtiem atbilstošā secībā.
A) NADP+ atjaunošana
B) ūdeņraža jonu transportēšana pa membrānu
B) rodas hloroplastu granulās
D) tiek sintezētas ogļhidrātu molekulas
D) hlorofila elektroni pāriet uz augstāku enerģijas līmeni
E) tiek patērēta ATP enerģija

Atbilde

FORMING 7:
A) ierosināto elektronu kustība
B) NADP-2R pārveidošana par NADP+
B) NADPH oksidēšana
D) veidojas molekulārais skābeklis
D) hloroplasta stromā notiek procesi

PĒC DARBĪBAS
1. Izveidot pareizu procesu secību, kas notiek fotosintēzes laikā. Tabulā pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti.
1) Oglekļa dioksīda izmantošana
2) Skābekļa veidošanās
3) Ogļhidrātu sintēze
4) ATP molekulu sintēze
5) Hlorofila ierosināšana

Atbilde

2. Izveidot pareizu fotosintēzes procesu secību.
1) transformācija saules enerģija ATP enerģijā
2) hlorofila ierosināto elektronu veidošanās
3) oglekļa dioksīda fiksācija
4) cietes veidošanās
5) ATP enerģijas pārvēršana glikozes enerģijā

Atbilde

3. Izveidot fotosintēzes laikā notiekošo procesu secību. Pierakstiet atbilstošo ciparu secību.
1) oglekļa dioksīda fiksācija
2) ATP sadalīšanās un enerģijas izdalīšanās
3) glikozes sintēze
4) ATP molekulu sintēze
5) hlorofila stimulēšana

Atbilde

FOTOSINTĒZE
Izvēlieties fotosintēzes procesā iesaistītās šūnu organellas un to struktūras.
1) lizosomas
2) hloroplasti
3) tilakoīdi
4) graudi
5) vakuoli
6) ribosomas

Atbilde

FOTOSINTĒZE IZŅEMOT
Lai aprakstītu fotosintēzes procesu, var izmantot visus, izņemot divus, tālāk norādītos raksturlielumus. Norādiet divus raksturlielumus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un pierakstiet ciparus, ar kuriem tie norādīti jūsu atbildē.
1) Procesa veikšanai tiek izmantota gaismas enerģija.
2) Process notiek fermentu klātbūtnē.
3) Centrālā loma procesā pieder hlorofila molekulai.
4) Procesu pavada glikozes molekulas sadalīšanās.
5) Process nevar notikt prokariotu šūnās.

Atbilde

Analizējiet tabulu. Aizpildiet tabulas tukšās šūnas, izmantojot sarakstā norādītos jēdzienus un terminus. Katrai šūnai ar burtiem atlasiet atbilstošo terminu piedāvātajā sarakstā.
1) tilakoīdu membrānas
2) gaismas fāze
3) neorganiskā oglekļa fiksācija
4) ūdens fotosintēze
5) tumšā fāze
6) šūnu citoplazma

Atbilde

Analizējiet tabulu “Fotosintēzes reakcijas”. Katram burtam atlasiet atbilstošo terminu no piedāvātā saraksta.
1) oksidatīvā fosforilēšana
2) NADP-2H oksidēšana
3) tilakoīdu membrānas
4) glikolīze
5) oglekļa dioksīda pievienošana pentozei
6) skābekļa veidošanās
7) ribulozes difosfāta un glikozes veidošanās
8) 38 ATP sintēze

Atbilde

Tekstā “Organisko vielu sintēze augā” ievietojiet trūkstošos terminus no piedāvātā saraksta, izmantojot ciparu apzīmējumus. Pierakstiet atlasītos ciparus burtiem atbilstošā secībā.
Augi savai eksistencei nepieciešamo enerģiju uzglabā organisko vielu veidā. Šīs vielas tiek sintezētas __________ (A) laikā. Šis process notiek lapu šūnās __________ (B) - īpašās zaļās plastidās. Tie satur īpašu zaļo vielu – __________ (B). Organisko vielu veidošanās priekšnoteikums papildus ūdenim un oglekļa dioksīdam ir __________ (D).
Terminu saraksts:
1) elpošana
2) iztvaikošana
3) leikoplasts
4) pārtika
5) gaisma
6) fotosintēze
7) hloroplasts

Atbilde

8) hlorofils
Izveidot atbilstību starp procesa posmiem un procesiem: 1) fotosintēzi, 2) proteīnu biosintēzi. Ierakstiet ciparus 1 un 2 pareizā secībā.
A) brīvā skābekļa izdalīšanās
B) peptīdu saišu veidošanās starp aminoskābēm
B) mRNS sintēze uz DNS
D) tulkošanas process
D) ogļhidrātu atjaunošana

Atbilde

E) NADP+ pārvēršana par NADP 2H

© D.V. Pozdņakovs, 2009-2019

Kā norāda nosaukums, fotosintēze būtībā ir dabiska organisko vielu sintēze, pārvēršot CO2 no atmosfēras un ūdens glikozē un brīvajā skābeklī.

Tam nepieciešama saules enerģijas klātbūtne.

Fotosintēzes procesa ķīmisko vienādojumu parasti var attēlot šādi:

Fotosintēzei ir divas fāzes: tumšā un gaišā. Fotosintēzes tumšās fāzes ķīmiskās reakcijas būtiski atšķiras no gaišās fāzes reakcijām, bet fotosintēzes tumšā un gaišā fāze ir viena no otras atkarīgas. Gaismas fāze var notikt augu lapās tikai saules gaismā. Tumsai ir nepieciešama oglekļa dioksīda klātbūtne, tāpēc augam tas pastāvīgi jāuzsūc no atmosfēras. Tālāk tiks sniegti visi fotosintēzes tumšās un gaišās fāzes salīdzinošie raksturlielumi. Šim nolūkam tas tika izveidots salīdzināšanas tabula

"Fotosintēzes fāzes."

Fotosintēzes gaismas fāze

Tālāk reakcijas mehānismu var raksturot šādi: saules gaismai saskaroties ar augu zaļajām lapām, to struktūrā tiek ierosināti hlorofila elektroni (negatīvs lādiņš), kas, nonākuši aktīvā stāvoklī, atstāj pigmenta molekulu un nonāk uz ārpus tilakoīda, kura membrāna arī ir negatīvi lādēta. Tajā pašā laikā hlorofila molekulas tiek oksidētas un jau oksidētās tiek reducētas, tādējādi paņemot elektronus no ūdens, kas atrodas lapas struktūrā.

Šis process noved pie tā, ka ūdens molekulas sadalās, un ūdens fotolīzes rezultātā radušies joni atmet savus elektronus un pārvēršas par OH radikāļiem, kas spēj veikt turpmākas reakcijas. Šie reaktīvie OH radikāļi pēc tam apvienojas, veidojot pilnvērtīgas ūdens molekulas un skābekli. Šajā gadījumā brīvais skābeklis izplūst ārējā vidē.

Visu šo reakciju un pārvērtību rezultātā lapu tilakoīda membrāna vienā pusē tiek uzlādēta pozitīvi (pateicoties H+ jonam), bet no otras – negatīvi (elektronu ietekmē). Kad starpība starp šiem lādiņiem abās membrānas pusēs sasniedz vairāk nekā 200 mV, protoni iziet caur īpašiem ATP sintetāzes enzīma kanāliem un tā rezultātā ADP tiek pārveidots par ATP (fosforilēšanas procesa rezultātā). Un atomu ūdeņradis, kas izdalās no ūdens, atjauno specifisko nesēju NADP+ uz NADP·H2. Kā redzam, fotosintēzes gaismas fāzes rezultātā notiek trīs galvenie procesi:

1. ATP sintēze;
2. NADP H2 izveide;
3. brīvā skābekļa veidošanās.

Pēdējais tiek izlaists atmosfērā, un NADP H2 un ATP piedalās fotosintēzes tumšajā fāzē.

Fotosintēzes tumšā fāze

Fotosintēzes tumšajai un gaišajai fāzei ir raksturīgi lieli auga enerģijas izdevumi, bet tumšā fāze norit ātrāk un prasa mazāk enerģijas. Tumšās fāzes reakcijām nav nepieciešama saules gaisma, tāpēc tās var notikt gan dienā, gan naktī.

Visi galvenie šīs fāzes procesi notiek augu hloroplasta stromā un ir unikāla oglekļa dioksīda secīgu transformāciju ķēde no atmosfēras. Pirmā reakcija šādā ķēdē ir oglekļa dioksīda fiksācija. Lai tas notiktu raitāk un ātrāk, daba nodrošināja enzīmu RiBP-karboksilāzi, kas katalizē CO2 fiksāciju.

Tālāk notiek vesels reakciju cikls, kura pabeigšana ir fosfoglicerīnskābes pārvēršana glikozē (dabiskajā cukurā). Visās šajās reakcijās tiek izmantota ATP un NADP H2 enerģija, kas radās fotosintēzes gaismas fāzē. Papildus glikozei fotosintēze rada arī citas vielas. Starp tiem ir dažādas aminoskābes, taukskābes, glicerīns un nukleotīdi.

Fotosintēzes fāzes: salīdzināšanas tabula

Salīdzināšanas kritēriji	Gaismas fāze	Tumšā fāze
Saules gaisma	Obligāti	Pēc izvēles
Reakcijas vieta	Hloroplasta grana	Hloroplasta stroma
Atkarība no enerģijas avota	Atkarīgs no saules gaismas	Atkarīgs no ATP un NADP H2, kas veidojas gaismas fāzē, un no CO2 daudzuma no atmosfēras
Sākuma materiāli	Hlorofils, elektronu transporta proteīni, ATP sintetāze	Oglekļa dioksīds
Fāzes būtība un kas veidojas	Atbrīvojas brīvais O2, veidojas ATP un NADP H2	Dabiskā cukura (glikozes) veidošanās un CO2 absorbcija no atmosfēras

Fotosintēze - video

Dabā saules gaismas ietekmē notiek vitāls process, bez kura nevar iztikt neviena dzīva radība uz planētas Zeme. Reakcijas rezultātā gaisā izdalās skābeklis, kuru mēs elpojam. Šo procesu sauc par fotosintēzi. Kas ir fotosintēze no zinātniskā viedokļa un kas notiek augu šūnu hloroplastos, mēs apsvērsim tālāk.

Fotosintēze bioloģijā ir organisko vielu un skābekļa pārveide no neorganiskiem savienojumiem saules enerģijas ietekmē. Tas ir raksturīgs visiem fotoautotrofiem, kas paši spēj ražot organiskos savienojumus.

Pie šādiem organismiem pieder augi, zaļās un purpursarkanās baktērijas un zilaļģes (zilaļģes).

Fotoautotrofie augi absorbē ūdeni no augsnes un oglekļa dioksīdu no gaisa. Saules enerģijas ietekmē veidojas glikoze, kas pēc tam tiek pārveidota par polisaharīdu - cieti, kas nepieciešama augu organismiem uzturam un enerģijas ražošanai. IN vidi Izdalās skābeklis, svarīga viela, ko visi dzīvie organismi izmanto elpošanai.

Kā notiek fotosintēze. Ķīmiskā reakcija var attēlot, izmantojot šādu vienādojumu:

6СО2 + 6Н2О + E = С6Н12О6 + 6О2

Fotosintētiskās reakcijas notiek augos šūnu līmenī, proti, hloroplastos, kas satur galveno pigmentu hlorofilu. Šis savienojums ne tikai piešķir augiem to zaļo krāsu, bet arī aktīvi piedalās pašā procesā.

Lai labāk izprastu procesu, jums jāiepazīstas ar zaļo organellu - hloroplastu - struktūru.

Hloroplastu struktūra

Hloroplasti ir šūnu organellas, kas atrodamas tikai augos un zilaļģēs. Katrs hloroplasts ir pārklāts ar dubultu membrānu: ārējo un iekšējo. Hloroplasta iekšējā daļa ir piepildīta ar stromu - galveno vielu, kuras konsistence atgādina šūnas citoplazmu.

Hroloplasta struktūra

Hloroplasta stroma sastāv no:

• tilakoīdi - struktūras, kas atgādina plakanus maisiņus, kas satur pigmenta hlorofilu;
• gran - tilakoīdu grupas;
• lamella - kanāliņi, kas savieno tilakoīdu granu.

Katra grana izskatās kā monētu kaudze, kur katra monēta ir tilakoīds, bet lamele ir plaukts, uz kura tiek izliktas granas. Turklāt hloroplastiem ir savs ģenētiskā informācija, ko attēlo divpavedienu DNS pavedieni, kā arī ribosomas, kas piedalās olbaltumvielu, eļļas pilienu un cietes graudu sintēzē.

Noderīgs video: fotosintēze

Galvenās fāzes

Fotosintēzei ir divas mainīgas fāzes: gaišā un tumšā. Katram ir savas īpašības un produkti, kas veidojas noteiktu reakciju laikā. Divas fotosistēmas, kas izveidotas no papildu gaismas ieguves pigmentiem hlorofila un karotinoīda, nodod enerģiju galvenajam pigmentam. Rezultātā gaismas enerģija tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā – ATP (adenozīntrifosforskābe). Kas notiek fotosintēzes procesos.

Gaisma

Gaismas fāze notiek, kad gaismas fotoni skar augu. Hloroplastā tas notiek uz tilakoīdu membrānām.

Galvenie procesi:

1. Photosystem I pigmenti sāk “absorbēt” saules enerģijas fotonus, kas tiek pārraidīti uz reakcijas centru.
2. Gaismas fotonu ietekmē pigmenta molekulā (hlorofilā) tiek “uzbudināti” elektroni.
3. “Satrauktais” elektrons tiek pārnests uz tilakoīda ārējo membrānu, izmantojot transporta proteīnus.
4. Tas pats elektrons mijiedarbojas ar komplekso savienojumu NADP (nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfātu), reducējot to līdz NADP*H2 (šis savienojums ir iesaistīts tumšajā fāzē).

Līdzīgi procesi notiek fotosistēmā II. “Satrauktie” elektroni atstāj reakcijas centru un tiek pārnesti uz tilakoīdu ārējo membrānu, kur tie saistās ar elektronu akceptoru, atgriežas fotosistēmā I un atjauno to.

"Fotosintēzes fāzes."

Kā tiek atjaunota fotosistēma II? Tas notiek ūdens fotolīzes dēļ - H2O sadalīšanās reakcijas rezultātā. Pirmkārt, ūdens molekula dod elektronus II fotosistēmas reakcijas centram, kā rezultātā notiek tā samazināšana. Pēc tam ūdens pilnībā sadalās ūdeņradī un skābeklī. Pēdējais iekļūst vidē caur lapu epidermas stomatu.

Ūdens fotolīzi var attēlot, izmantojot vienādojumu:

2H2O = 4H + 4e + O2

Turklāt gaismas fāzē tiek sintezētas ATP molekulas - ķīmiskā enerģija, kas nonāk glikozes veidošanā. Tilakoīdu membrāna satur fermentatīvu sistēmu, kas piedalās ATP veidošanā. Šis process notiek tāpēc, ka ūdeņraža jons tiek pārnests caur īpaša fermenta kanālu no iekšējā apvalka uz ārējo apvalku. Pēc tam tiek atbrīvota enerģija.

Svarīgi zināt! Fotosintēzes gaismas fāzē tiek ražots skābeklis, kā arī ATP enerģija, kas tiek izmantota monosaharīdu sintēzei tumšajā fāzē.

Tumšs

Tumšās fāzes reakcijas notiek visu diennakti, pat bez saules gaismas klātbūtnes. Fotosintētiskās reakcijas notiek hloroplasta stromā (iekšējā vidē). Sīkāka informācija šo vienumu pētījis Melvins Kalvins, kuram par godu tumšās fāzes reakcijas dēvē par Kalvina ciklu jeb C3 – ceļu.

Šis cikls notiek 3 posmos:

1. Karboksilēšana.
2. Atveseļošanās.
3. Akceptoru reģenerācija.

Karboksilēšanas laikā viela, ko sauc par ribulozes bisfosfātu, apvienojas ar oglekļa dioksīda daļiņām. Šim nolūkam tiek izmantots īpašs ferments - karboksilāze. Izveidojas nestabils sešu oglekļa savienojums, kas gandrīz uzreiz sadalās 2 PGA (fosfoglicerīnskābes) molekulās.

Lai atjaunotu PHA, tiek izmantota ATP un NADP*H2 enerģija, kas veidojas gaismas fāzē. Secīgas reakcijas rada trikarbona cukuru ar fosfātu grupu.

Akceptoru reģenerācijas laikā daļa no PGA molekulām tiek izmantota, lai atjaunotu ribulozes bisfosfāta molekulas, kas ir CO2 akceptors. Turklāt secīgu reakciju rezultātā veidojas monosaharīds - glikoze. Visiem šiem procesiem tiek izmantota gaismas fāzē izveidotā ATP enerģija, kā arī NADP*H2.

Procesiem, kuros 6 oglekļa dioksīda molekulas tiek pārveidotas par 1 glikozes molekulu, ir jāsadala 18 ATP molekulas un 12 NADP*H2 molekulas. Šos procesus var attēlot, izmantojot šādu vienādojumu:

6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О

Pēc tam no izveidotās glikozes tiek sintezēti sarežģītāki ogļhidrāti - polisaharīdi: ciete, celuloze.

Pievērsiet uzmanību! Fotosintēzes laikā tumšajā fāzē veidojas glikoze - organisko vielu, kas nepieciešami augu barošanai un enerģijas ražošanai.

Tālāk sniegtā fotosintēzes tabula palīdzēs jums labāk izprast šī procesa būtību.

Fotosintēzes fāžu salīdzinošā tabula

Lai gan Kalvina cikls ir raksturīgākais fotosintēzes tumšajai fāzei, dažiem tropiskajiem augiem raksturīgs Hatch-Slack cikls (C4 ceļš), kam ir savas īpašības. Karboksilēšanas laikā Hatch-Slack ciklā veidojas nevis fosfoglicerīnskābe, bet gan citas, piemēram, oksaloetiķskābe, ābolskābe, asparagīnskābe. Arī šo reakciju laikā oglekļa dioksīds uzkrājas augu šūnās un netiek noņemts ar gāzu apmaiņu, kā tas ir vairumā gadījumu.

Pēc tam šī gāze ir iesaistīta fotosintēzes reakcijās un glikozes veidošanā. Ir arī vērts atzīmēt, ka C4 fotosintēzes ceļš prasa vairāk enerģijas nekā Kalvina cikls. Galvenās reakcijas un veidošanās produkti Hatch-Slack ciklā neatšķiras no Kalvina cikla.

Pateicoties Hatch-Slack cikla reakcijām, fotoelpošana augos praktiski nenotiek, jo epidermas stomati ir slēgtā stāvoklī. Tas ļauj viņiem pielāgoties īpašiem dzīves apstākļiem:

• ārkārtējs karstums;
• sauss klimats;
• paaugstināts biotopu sāļums;
• CO2 trūkums.

Gaismas un tumšās fāzes salīdzinājums

Nozīme dabā

Pateicoties fotosintēzei, veidojas skābeklis - vitāli svarīga viela elpošanas procesiem un enerģijas uzkrāšanai šūnās, kas ļauj augt, attīstīties, vairoties dzīviem organismiem un ir tieši iesaistīts visu cilvēka un cilvēka fizioloģisko sistēmu darbā. dzīvnieka ķermenis.

Svarīgi! Atmosfērā esošais skābeklis veido ozona lodi, kas pasargā visus organismus no bīstamā ultravioletā starojuma kaitīgās ietekmes.

Noderīgs video: gatavošanās vienotajam valsts eksāmenam bioloģijā - fotosintēze

Secinājums

Pateicoties spējai sintezēt skābekli un enerģiju, augi veido pirmo posmu visās barības ķēdēs, būdami ražotāji. Patērējot zaļos augus, visi heterotrofi (dzīvnieki, cilvēki) kopā ar pārtiku saņem vitāli svarīgus resursus. Pateicoties procesam, kas notiek zaļajos augos un zilaļģēs, tiek uzturēts nemainīgs atmosfēras gāzes sastāvs un dzīvība uz zemes.