Фотосинтез – это процесс образования кислорода зелёными растениями на свету. Фотосинтез – это образование на свету в листьях из углекислого газа и воды органических соединений (определение, данное в 70-е годыXIX столетия К. А. Тимирязевым). . Фазы фотосин

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 2Следующая ⇒

16.02.22. 10 кл. биол. Фотосинтез. Фотосинтезирующие пигменты, фотосистемы. Характеристика светового и темнового этапов фотосинтеза, условия протекания процессов. Планетарное значение фотосинтеза. Пр. р. 7.Решение элементарных задач по теме «Биосинтез белков. Фотосинтез».

Хлорофилл – это Прометей, который выкрал огонь с небес и подарил людям».

                                            К.А.Тимирязев.

Да, действительно, растение – это посредник живого между небом и землёй. Оно – настоящий Прометей, который украл огонь с небес. Украденный им луч солнца приводит в действие маховик могучей паровой машины, и кисточку художника, и перо поэта…

Судьба зелёного растения – это судьба человечества.

Ребята, биологию вы изучаете с шестого класса и за это время научились объяснять суть многих процессов и явлений, происходящих в природе. Но давайте мысленно перенесёмся лет на четыреста назад, в 1600 год. Именно тогда бельгийский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт решил узнать, благодаря чему растёт растение. Для этого он поставил опыт: посадил побег ивы в кадку с землёй, предварительно взвесив побег и землю. В течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Взвесив иву, через пять лет, ученый обнаружил, что её вес увеличился на 65 килограммов, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 граммов. Откуда растение добыло 64 кг 950 г питательных веществ?

• Ван-Гельмонт решил, что всё дело в поглощённой растением воде. Так возникла водная теория питания растений.

Результаты проведённого опыта очень заинтересовали других учёных, а вот объяснение, предложенное Ван-Гельмонтом, их совсем не устроило. И начался активный поиск ответа на поставленный вопрос.

Возвращаемся в XXI век.

Исследователь не учёл возможности воздушного питания растений, т.е. существование процесса фотосинтеза.

Исходные вещества и продукты фотосинтеза Знакомиться с процессом фотосинтеза вы начали ещё в начальной школе, а более подробно изучать – в курсе биологии шестого класса. Как вы тогда объясняли, что такое фотосинтез?

Фотосинтез – это процесс образования кислорода зелёными растениями на свету. Фотосинтез – это образование на свету в листьях из углекислого газа и воды органических соединений (определение, данное в 70-е годыXIX столетия К.А. Тимирязевым).

Что является самым важным в процессе фотосинтеза? (образование органических веществ из неорганических).

Какие вещества необходимы для процесса фотосинтеза? (Ответ: углекислый газ, вода, хлорофилл).

Какие вещества образуются в результате данного процесса? (Ответ: углеводы (глюкоза, крахмал) и кислород).

При каком условии протекает процесс фотосинтеза? (Ответ: на свету).

Фазы фотосинтеза

фотосинтез происходит в хлоропластах и включает две последовательные фазы: световую и темновую.

во время световой фазы энергия солнца запасается в виде АТФ. В атмосферу выделяется кислород.

в темновую фазу - образование углеводов из углекислого газа и воды за счёт энергии, запасённой в световую фазу.

На сегодняшний день вам хорошо известна схема:

растение – лист – фотосинтезирующая ткань (паренхима) – клетки – пластиды (хлоропласты) – тилакоиды, содержащие пигмент хлорофилл.

В этих маленьких структурах и происходит один из важнейших процессов в природе – фотосинтез.

Чтобы понять механизм процесса фотосинтеза, нам потребуются знания не только биологии, но и химии, и физики. Каждая наука раскрывает свою сторону процесса, но только объединившись, они дают целостную картину мира.

а) Световая фаза

Световая фаза – это стадия, для протекания реакций которой требуется поглощение кванта солнечной энергии. В ходе реакций энергия света преобразуется в энергию химических связей.

Молекулы хлорофилла поглощают красные и сине-фиолетовые лучи светового спектра. При этом одни молекулы улавливают свет с длиной волны 700 нм и образуют фотосистему I. Другие молекулы воспринимают волны длиной 680 нм и образуют фотосистему II.

Молекулы хлорофилла фотосистемы I поглощают квант солнечной энергии и переходят в активное состояние. В результате эти молекулы теряют электроны и окисляются. Электроны попадают на наружную мембрану гран и включаются в окислительно-восстановительные реакции.

Молекула хлорофилла стремится закрыть образовавшиеся «электронные дырки». Где же взять электроны? Из фотосистемы II.

Под действием света молекулы хлорофилла фотосистемы II тоже переходят в активное состояние и теряют электроны, которые закрывают «электронные дырки» в фотосистеме I. Но в этом случае «дырки» образуются в фотосистеме II. Чем же их закрыть?

Оказывается, под влиянием электронов, имеющих избыток энергии за счёт фотореакций, происходит процесс фотолиза воды (от лат. «фото» – свет, «лизис» – разложение):

2Н₂О → 4Н⁺ + 4е^- + О₂ ↑ (под действием энергии света)

• Кислород выделяется в атмосферу, электроны направляются в фотосистему II и закрывают «электронные дырки». А катионы водорода накапливаются на внутренней поверхности мембраны гран.

Итак, на внешней поверхности мембраны накопились электроны, несущие отрицательный заряд, на внутренней поверхности – катионы водорода, несущие положительный заряд.

Возникает разность потенциалов.

Это приводит к выделению энергии, которая идёт на синтез АТФ.

Синтез АТФ происходит в каналах мембраны гран.

Катионы водорода присоединяют электроны, превращаются в атомы водорода и соединяются с молекулами-переносчиками. Н⁺ + е^- → Н
Н + НАДФ → НАДФ•Н

Основным переносчиком атомов водорода является вещество НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Полученный комплекс богат энергией и будет играть роль восстановителя в реакциях темновой фазы.

Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходит:

• процесс разложения воды под действием энергии солнечного света, т.е. … (фотолиз воды);
• выделение в окружающую среду побочного продукта фотосинтеза – … (кислорода);
• преобразование энергии света в … (химическую энергию АТФ и НАДФ•Н).

б) Темновая фаза Темновая фаза представляет собой процесс превращения углекислого газа в глюкозу и протекает в строме хлоропласта. Последовательность происходящих при этом окислительно-восстановительных реакций была впервые описана учёным Кальвином и получила название цикла Кальвина. Восстановителем в большинстве реакций является водород, доставляемый НАДФ•Н. Каждая реакция в цикле Кальвина идёт при участии своего фермента за счёт энергии АТФ, запасённой в световую фазу фотосинтеза.

Итоговое уравнение фотосинтеза: 6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ ↑.

Значение фотосинтеза.

О фотосинтезе можно говорить не только на уроках биологии и химии. Если по-настоящему любить природу, можно описать этот процесс красивым литературным языком. Послушайте выдержку из работы К.А. Тимирязева.

«Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зелёную былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошёл в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем сознании».

Основным источником тепла и света является космическое тело – Солнце. А зелёные растения – единственные организмы на нашей планете, которые способны усваивать солнечную энергию и переводить её в химическую энергию органических веществ.

Изобретатель паровоза Стефенсон как-то задал вопрос своему приятелю: «Что движет проходящий перед нами поезд?» «Конечно, твое изобретение», –ответил его друг. «Нет, – сказал Стефенсон, – его движет тот солнечный луч, который сотни миллионов лет назад поглотило зеленое растение».

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры