Vrtne zadeve

Proces fotosinteze: na kratko in jasno za otroke

Pin
Send
Share
Send
Send


V svetlobni fazi fotosinteze se sintetizirajo ATP in NADP · H.2 zaradi sevalne energije. To se zgodi na kloroplastnih tilakoidihkjer pigmenti in encimi tvorijo kompleksne komplekse za delovanje elektrokemičnih vezij, skozi katere se prenašajo elektroni in delno vodikov protoni.

Elektroni se končno končajo v koencimu NADP, ki se ob negativnem naboru privabi del protonov k sebi in se spremeni v NADPH.2. Tudi kopičenje protonov na eni strani tilakoidne membrane in elektronov vzdolž druge ustvari elektrokemijski gradient, katerega potencial uporablja encim ATP sintetaza za sintezo ATP iz ADP in fosforne kisline.

Glavni pigmenti fotosinteze so različni klorofili. Njihove molekule zajemajo sevanje določenih, delno različnih spektrov svetlobe. Hkrati se nekateri elektroni molekul klorofila prenašajo na višjo energetsko raven. To je nestabilno stanje in v teoriji morajo elektroni z istim sevanjem prenesti v vesolje energijo, ki jo prejmemo od zunaj in se vrniti na prejšnjo raven. V celicah fotosinteze pa so vzbujeni elektroni ujeti akceptorji in se s postopnim zmanjševanjem njihove energije prenašajo vzdolž nosilne verige.

Na tilakoidnih membranah obstajata dve vrsti fotosistemov, ki oddajajo elektrone, kadar so izpostavljeni svetlobi. Fotosistemi so kompleksen kompleks večinoma klorofilnih pigmentov z reakcijskim centrom, iz katerega se izločajo elektroni. V fotosistemu sončna svetloba ujame številne molekule, vendar se vsa energija zbira v reakcijskem centru.

Elektroni fotosistema I, ki prehajajo skozi nosilno verigo, zmanjšajo NADPH.

Energija elektronov, ločenih od fotosistema II, se uporablja za sintezo ATP. In elektroni fotosistema II sami zapolnijo elektronske luknje fotosistema I.

Luknje drugega fotosistema so napolnjene z elektroni fotoliza vode. Fotoliza se pojavi tudi s svetlobo in je razgradnja H2O do protonov, elektronov in kisika. Zaradi fotolize vode nastane prosti kisik. Protoni sodelujejo pri ustvarjanju elektrokemičnega gradienta in zmanjšanju NADPH. Elektroni prejmejo klorofilni fotosistem II.

Približna skupna enačba svetlobne faze fotosinteze:

H2O + NADF + 2ADF + 2F → ½O2 + NADF · H2 + 2ATP

Ciklični transport elektronov

Zgoraj je tako imenovano neciklična svetlobna faza fotosinteze. Še vedno je cikličnega transporta elektronov, kadar se ne pojavi obnovitev NADP. V tem primeru elektroni iz fotosistema grem v nosilno verigo, kjer se sintetizira ATP. To pomeni, da ta transportna veriga elektronov dobi elektrone iz fotosistema I, ne II. Zdi se, da prvi fotosistem izvaja cikel: elektroni, ki se oddajajo nazaj k njemu, se vrnejo k njemu. Na poti porabijo del svoje energije za sintezo ATP.

Fotofosforilacija in oksidativna fosforilacija

Svetlobno fazo fotosinteze lahko primerjamo s stopnjo celične respiracije - oksidativno fosforilacijo, ki se pojavi na mitohondrijskih kristih. Tudi tu se ATP sintetizira s prenosom elektronov in protonov vzdolž nosilne verige. V primeru fotosinteze pa se energija shrani v ATP ne za potrebe celice, temveč predvsem za potrebe temne faze fotosinteze. In če so pri dihanju organske snovi primarni vir energije, potem pa med fotosintezo - sončno svetlobo. Sintetizira se ATP med fotosintezo fotofosforilacijanamesto oksidativne fosforilacije.

Temna faza fotosinteze

Prvič so temno fazo fotosinteze podrobno proučevali Calvin, Benson, Bassam. Krog reakcij, ki so jih odprli, je bil pozneje imenovan Calvinov cikel ali C3- fotosinteza. Nekatere skupine rastlin imajo spremenjeno pot fotosinteze - C4Imenuje se tudi cikel Hatch-Slack.

V temnih reakcijah fotosinteze je CO fiksiran.2. Temna faza poteka v stromi kloroplasta.

Predelava CO2 nastane zaradi energije ATP in redukcijske sile NADF · H2pri svetlobnih reakcijah. Brez njih se fiksacija ogljika ne zgodi. Torej, čeprav temna faza ni neposredno odvisna od svetlobe, običajno poteka tudi v svetlobi.

Calvinov cikel

Prva reakcija temne faze je dodajanje CO2 (karboksilacijoe) do 1,5-ribulezobifosfaty (ribuloza-1,5-difosfat) – Ribf. Slednji je dvojna fosforilirana riboza. To reakcijo katalizira encim ribuloza-1,5-difosfat karboksilaza, imenovan tudi t rubisco.

Kot posledica karboksilacije se tvori nestabilna spojina s šestimi ogljiki, ki se zaradi hidrolize razgradi v dve molekuli s tremi ogljiki. fosfoglicerinska kislina (PGA) - prvi produkt fotosinteze. PGA se imenuje tudi fosfoglicerat.

PGA vsebuje tri atome ogljika, od katerih je eden del kislinske karboksilne skupine (-COOH):

PGC tvori tri ogljikovega sladkorja (gliceraldehid fosfat) triosefosfat (TF)že vključuje aldehidno skupino (-CHO):

FGK (3-kislina) → TF (3-sladkor)

Energija ATP in redukcijska sila NADP · H se porabita za to reakcijo.2. TF je prvi ogljikov hidrat fotosinteze.

Po tem se večina triose fosfata porabi za regeneracijo ribulozobifosfata (ReBP), ki se ponovno uporablja za vezavo CO t2. Regeneracija vključuje vrsto reakcij, povezanih z ATP, ki vključujejo fosfate sladkorja s 3 do 7 atomi ogljika.

V takem ciklu ribF in je cikel Calvina.

Iz cikla Calvina prihaja manjši del nastalega TF. Glede na 6 vezanih molekul ogljikovega dioksida je izkoristek 2 triosofosfatnih molekul. Odziv celotnega cikla z vhodnimi in izhodnimi izdelki:

Istočasno v vezavi sodelujejo 6 RIB molekul in nastane 12 PGA molekul, ki se spremenijo v 12 TF, od katerih 10 molekul ostane v ciklu in se pretvori v 6 RIB molekul. Ker je TF tri-ogljikov sladkor, in RibBP je pet-ogljikov, potem glede na ogljikove atome imamo: 10 * 3 = 6 * 5. Število ogljikovih atomov, ki zagotavlja, da se cikel ne spremeni, se regenerira vse potrebno RibF. In šest molekul ogljikovega dioksida, ki so vstopile v cikel, se porabijo za tvorbo dveh molekul triosofosfata, ki zapuščajo cikel.

O ciklu Calvina na 6 vezanih molekul CO2 Porabi se 18 molekul ATP in 12 molekul NADP · H2, ki so bili sintetizirani v reakcijah svetlobne faze fotosinteze.

Izračun se izvede na dveh molekulih, ki zapuščata cikel triosofosfata, ker se kasneje tvorjena molekula glukoze vključuje 6 atomov ogljika.

Triosefosfat (TF) je končni produkt Calvinovega cikla, vendar ga je težko imenovati končni produkt fotosinteze, saj se skoraj ne kopiči in se, reagira z drugimi snovmi, spremeni v glukozo, saharozo, škrob, maščobe, maščobne kisline, aminokisline. Poleg TF igra pomembno vlogo FGK. Vendar pa se takšne reakcije pojavljajo ne le pri fotosintetičnih organizmih. V tem smislu je temna faza fotosinteze enaka kot pri Calvinovem ciklu.

PGC-ji proizvajajo šest ogljikovih sladkorjev s postopno encimsko katalizo. fruktoza 6-fosfataki se spremeni v glukoze. V rastlinah lahko glukoza polimerizira v škrob in celulozo. Sinteza ogljikovih hidratov je podobna procesu povratne glikolize.

Kaj je še pomembno za rastline?

Ravno tako kot ljudje rastline potrebujejo hranila, da ohranijo zdravje, rastejo in dobro opravljajo svoje vitalne funkcije. Skozi korenine dobijo iz zemlje minerale, raztopljene v vodi. Če zemlja nima mineralnih hranil, se rastlina ne bo razvila normalno. Kmetje pogosto preverjajo zemljo, da zagotovijo, da ima dovolj hranil za gojenje rastlin. V nasprotnem primeru uporabite gnojila, ki vsebujejo osnovne minerale za prehrano in rast rastlin.

Zakaj je fotosinteza tako pomembna?

Na kratko in jasno razlago fotosinteze za otroke je treba omeniti, da je ta proces ena najpomembnejših kemijskih reakcij na svetu. Kakšni so razlogi za tako glasno izjavo? Prvič, fotosinteza hrani rastline, ki hranijo vse druge žive živali na planetu, vključno z živalmi in ljudmi. Drugič, zaradi fotosinteze se v ozračje sprosti kisik, ki je potreben za dihanje. Vsa živa bitja dihajo s kisikom in izdihujejo ogljikov dioksid. Na srečo, rastline naredijo nasprotno, zato so zelo pomembne za ljudi in živali, saj jim dajejo možnost, da dihajo.

Neverjeten proces

Izkaže se, da rastline tudi vedo, kako dihati, toda za razliko od ljudi in živali absorbirajo ogljikov dioksid namesto kisika iz zraka. Rastline pijejo tudi. Zato jih morate zaliti, sicer bodo umrli. S pomočjo korenskega sistema se voda in hranila prenašajo v vse dele rastlinskega telesa, absorpcija ogljikovega dioksida pa poteka skozi majhne luknje v listih. Sprožilec za sprožitev kemične reakcije je sončna svetloba. Vse pridobljene produkte presnove uporabljajo rastline za prehrano, kisik se sprošča v ozračje. Tako lahko na kratko in jasno razložite, kako poteka proces fotosinteze.

Fotosinteza: svetle in temne faze fotosinteze

Zadevni postopek je sestavljen iz dveh glavnih delov. Obstajata dve fazi fotosinteze (opis in tabela - v nadaljevanju). Prva se imenuje svetlobna faza. Pojavlja se le v prisotnosti svetlobe v membranah tilakoidov s sodelovanjem klorofila, proteinov za prenos elektrona in encima ATP sintetaze. Kaj še skriva fotosintezo? Svetla in temna faza fotosinteze se izmenjujeta, tako kot dan in noč (Calvinovi cikli). Med temno fazo se proizvaja enaka glukoza, hrana za rastline. Ta proces se imenuje tudi svetlobno neodvisna reakcija.

1. Reakcije v kloroplastih so možne le v prisotnosti svetlobe. V teh reakcijah se svetlobna energija pretvori v kemijsko energijo

2. Klorofil in drugi pigmenti absorbirajo energijo iz sončne svetlobe. Ta energija se prenaša na fotosisteme, ki so odgovorni za fotosintezo.

3. Voda se uporablja za elektrone in vodikove ione, prav tako je vključena v proizvodnjo kisika.

4. Elektroni in vodikovi ioni se uporabljajo za tvorbo ATP (molekule shranjevanja energije), ki je potrebna v naslednji fazi fotosinteze.

1. Reakcija svetlobnega cikla se pojavi v stromi kloroplastov.

2. Ogljikov dioksid in energija iz ATP se uporabljata kot glukoza.

Zaključek

Iz zgoraj navedenega lahko sklepamo naslednje:

  • Fotosinteza je proces, ki vam omogoča, da prejmete energijo od sonca.
  • Sončna svetlobna energija se s klorofilom pretvori v kemično energijo.
  • Klorofil daje rastlinam zeleno barvo.
  • Fotosinteza se pojavi v kloroplastih celic rastlinskih listov.
  • Za fotosintezo sta potrebna ogljikov dioksid in voda.
  • Ogljikov dioksid vstopa v rastlino skozi drobne odprtine, puči, skozi katere se sprosti kisik.
  • Voda se absorbira v rastlino skozi njene korenine.
  • Brez fotosinteze na svetu ne bi bilo hrane.

Opredelitev fotosinteze

Fotosinteza je kemijski proces, s katerim rastline, nekatere bakterije in alge proizvajajo glukozo in kisik iz ogljikovega dioksida in vode, pri čemer uporabljajo le svetlobo kot vir energije.

Ta proces je izjemno pomemben za življenje na Zemlji, saj se zaradi njega sprosti kisik, od katerega je odvisno vse življenje.

Zakaj rastline potrebujejo glukozo (hrano)?

Ravno tako kot ljudje in druga živa bitja, potrebujejo tudi rastline prehrano za preživetje. Vrednost glukoze za rastline je naslednja: t

  • Sintetizirana glukoza se med dihanjem uporablja za sproščanje energije, ki jo rastlina potrebuje za druge vitalne procese.
  • Rastlinske celice pretvarjajo tudi del glukoze v škrob, ki se uporablja po potrebi. Zato se kot biomasa uporabljajo mrtve rastline, ker shranjujejo kemično energijo.
  • Glukoza je potrebna tudi za proizvodnjo drugih kemikalij, kot so beljakovine, maščobe in rastlinski sladkorji, ki so potrebni za rast in druge pomembne procese.

Zunanja struktura listov

Ena od najpomembnejših lastnosti rastlin je velika površina listov. Večina zelenih rastlin ima široke, ploske in odprte liste, ki lahko zajamejo toliko sončne energije (sončne svetlobe), kolikor je potrebno za fotosintezo.

  • Centralna vena in pecelj

Centralna vena in pecelj sta med seboj povezana in sta osnova lista. Pecelj položi list tako, da prejme čim več svetlobe.

  • Rezilo listov

Enostavni listi imajo eno listno ploščo in kompleksni - nekaj. Listni list - ena najpomembnejših komponent lista, ki je neposredno vključen v proces fotosinteze.

Mreža žil v listih prenaša vodo od stebel do listov. Dodeljena glukoza se pošilja tudi v druge dele rastline iz listov skozi žile. Poleg tega ti deli plošče podpirajo in držijo ploščo ploščo za večji zajem sončne svetlobe. Lokacija žil (venacija) je odvisna od vrste rastline.

  • Osnovni list

Dno lista je spodnji del, ki je zglobno povezan s steblom. Pogosto je na dnu listov par stožcev.

Glede na vrsto rastline ima lahko rob listov drugačno obliko, vključno z: celim, nazobljenim, nazobčanim, z zarezo, brbotanjem itd.

  • Leaf top

Tako kot listni rob je lahko konica različnih oblik, vključno z: ostrim, zaobljenim, topim, podolgovatim, vlečenim itd.

Notranja struktura listov

Spodaj je prikazan diagram notranje strukture listnega tkiva:

Kožica je glavna zaščitna plast na površini rastline. Praviloma je na vrhu lista debelejši. Kožica je prevlečena z voskasto snovjo, ki ščiti rastlino pred vodo.

Epidermis je plast celic, ki je prekrivno tkivo lista. Njegova glavna naloga je zaščititi notranja tkiva listov pred dehidracijo, mehanskimi poškodbami in okužbami. Prav tako ureja postopek izmenjave plina in transpiracije.

Mesophyll je glavno rastlinsko tkivo. Tukaj je proces fotosinteze. V večini rastlin je mezofil razdeljen na dve plasti: vrh je palisadiran, dno pa je gobasto.

  • Zaščitne celice

Zaščitne celice so specializirane celice v povrhnjici listov, ki se uporabljajo za nadzor izmenjave plina. Opravljajo zaščitno funkcijo za puči. Volumske pore postanejo velike, ko je voda prosto na voljo, sicer postanejo zaščitne celice počasne.

Fotosinteza je odvisna od prodiranja ogljikovega dioksida (CO2) iz zraka skozi luknjice v mezofilno tkivo. Kisik (O2), pridobljen kot stranski produkt fotosinteze, zapusti rastlino skozi puči. Ko so puči odprte, se voda izgubi zaradi izhlapevanja in jo je treba skozi transpiracijski tok dopolniti z vodo, ki jo absorbirajo korenine. Rastline so prisiljene uravnotežiti količino CO2, ki se absorbira iz zraka, in izgubo vode skozi stomatalne pore.

Preveril strokovnjak

Faza (svetloba)

1. Kje se dogaja

Svetlobna faza fotosinteze se pojavi v granalnih tilakoidih.

2.Procesi, ki se pojavijo v tej fazi

Zaradi svetlobne energije klorofila pride do oksidacije. Izkoristek nastane na račun elektronov vode, odvzetih iz vodika. Med notranjo in zunanjo stranjo tilakoidne membrane nastane razlika v potencialu in z uporabo ATP sintetaze se NADP zmanjša na NADPH2 (zmanjšana oblika nikotomamid adenin dinukleotid fosfata).

3. Obdelajte rezultate

- fotoliza vode (razgradnje), pri kateri se sprosti

- energija svetlobe se pretvori v energijo kemičnih vezi ATP in NADP * H2

Faza (temno)

1. Kje se dogaja

Temna faza fotosinteze se pojavi v stromi kloroplasta.

2.Procesi, ki se pojavijo v tej fazi

Obstaja fiksacija CO2 (ogljikov dioksid).

V reakcijah Calvinovega cikla se CO2 zmanjša zaradi ATP in redukcijska moč NADP * H2 (nikotamid adenin dinukleotid fosfat reducirane oblike) nastane v lahki fazi.

Koncept fotosinteze, kje in kaj se dogaja v svetlobni fazi fotosinteze

Fotosinteza je niz procesov nastajanja svetlobne energije v energijo kemičnih vezi organskih snovi z udeležbo fotosintetičnih barvil.

Ta vrsta prehrane je značilna za rastline, prokariote in nekatere vrste enoceličnih evkariontov.

V naravni sintezi se ogljik in voda v medsebojnem delovanju s svetlobo pretvorita v glukozo in prosti kisik:

6CO2 + 6H2O + svetlobna energija → C6H12O6 + 6O2

Современная физиология растений под понятием фотосинтеза понимает фотоавтотрофную функцию, которая является совокупностью процессов поглощения, превращения и применения квантов световой энергии в разных несамопроизвольных реакциях, включая преобразование углекислого газа в органику.

Фотосинтез у растений происходит в листьях через хлоропласты - polavtonomne dvo-membranske organele, ki spadajo v razred plastidov. S ploščato obliko listnih plošč je zagotovljena kakovostna absorpcija in polna uporaba svetlobne energije in ogljikovega dioksida. Voda, potrebna za naravno sintezo, prihaja iz korenin skozi vodovodno tkanino. Izmenjava plinov poteka skozi difuzijo skozi puči in delno skozi zanko.

Kloroplasti so napolnjeni z brezbarvno stromo in so prepleteni z lamelami, ki v kombinaciji med seboj tvorijo tilakoide. V njih pride do fotosinteze. Cianobakterije same so kloroplasti, zato aparat za naravno sintezo v njih ni ločen v ločen organel.

Fotosinteza poteka s sodelovanjem pigmentovKlorofili so pogosto najdeni. Nekateri organizmi vsebujejo drug pigment - karotenoid ali fikobilin. Prokarioti imajo bakterioklorofilni pigment in ti organizmi na koncu naravne sinteze ne oddajajo kisika.

Fotosinteza prehaja v dve fazi - svetlo in temno. Za vsako od njih so značilne specifične reakcije in interakcijske snovi. Oglejmo podrobneje postopek fotosinteze.

Prva faza fotosinteze značilna je tvorba visokoenergetskih izdelkov, ki so ATP, celični vir energije in NADP, reducent. Na koncu faze nastane kisik kot stranski proizvod. Svetloba poteka nujno s sončno svetlobo.

Proces fotosinteze poteka v membranah tilakoidov s sodelovanjem proteinov za prenos elektrona, ATP sintetaze in klorofila (ali drugega pigmenta).

Delovanje elektrokemijskih verig, skozi katere se pojavlja prenos elektronov in delno vodikovih protonov, nastane v kompleksnih kompleksih, ki jih tvorijo pigmenti in encimi.

Opis procesa svetle faze:

  1. Ko sončna svetloba zadene listne plošče rastlinskih organizmov, se klorofilni elektroni vzburijo v strukturi plošče,
  2. V aktivnem stanju delci izstopajo iz pigmentne molekule in padejo na zunanjo stran tilakoida, ki je negativno nabita. To se zgodi sočasno z oksidacijo in posledično z redukcijo molekul klorofila, ki vzamejo naslednje elektrone iz vode, ki je vstopila v liste.
  3. Nato sledi fotoliza vode z nastajanjem ionov, ki dajejo elektrone in se pretvorijo v OH radikale, ki so sposobni sodelovati v reakcijah in nadalje,
  4. Nato se ti radikali združijo v molekule vode in prosti kisik, ki gre v ozračje,
  5. Tilakoidna membrana pridobi, po eni strani, pozitiven naboj zaradi vodikovega iona, na drugi pa negativen naboj zaradi elektronov,
  6. Z razliko 200 mV med stranema membrane, protoni preidejo skozi encim ATP sintetazo, kar vodi do pretvorbe ADP v ATP (fosforilacijski proces),
  7. Z atomskim vodikom, ki se sprošča iz vode, se NADP + zmanjša na NADPH2,

Medtem ko se prosti kisik v reakcijskem procesu sprosti v ozračje, ATP in NADPH2 sodelujeta v temni fazi naravne sinteze.

Za to stopnjo je obvezna sestavina ogljikov dioksid.ki jih rastline nenehno absorbirajo iz zunanjega okolja skozi ličnice. Procesi temne faze se odvijajo v stromi kloroplasta. Ker v tej fazi ne potrebujemo veliko sončne energije, in ATP in NADPH2 bosta dovolj pridobljena v lahki fazi, reakcije v organizmih lahko potekajo podnevi in ​​ponoči. Procesi na tej stopnji so hitrejši od prejšnjega.

Celota vseh procesov, ki se pojavljajo v temni fazi, je predstavljena kot vrsta verige zaporednih transformacij ogljikovega dioksida iz zunanjega okolja:

  1. Prva reakcija v tej verigi je fiksacija ogljikovega dioksida. Prisotnost encima RibBP-karboksilaze prispeva k hitremu in nemotenemu poteku reakcije, kar ima za posledico tvorbo šestkarbonske spojine, ki se razgradi na 2 molekuli fosfoglicerinske kisline,
  2. Nato poteka precej zapleten cikel, vključno z določenim številom reakcij, po zaključku katerega se fosfoglicerinska kislina pretvori v naravni sladkor, glukozo. Ta proces se imenuje Calvinov cikel,

Skupaj s sladkorjem nastajajo tudi maščobne kisline, aminokisline, glicerol in nukleotidi.

Bistvo fotosinteze

Iz tabele primerjav svetlih in temnih faz naravne sinteze je mogoče na kratko opisati bistvo vsake od njih. Svetlobna faza se pojavi v zrnih klora z obvezno vključitvijo svetlobne energije v reakcije. Reakcije vključujejo sestavine, kot so proteini, ki prenašajo elektrone, ATP sintetazo in klorofil, ki pri medsebojnem delovanju z vodo tvori prosti kisik, ATP in NADPH2. Za temno fazo v stromi kloroplasta sončna svetloba ni potrebna. ATP in NADPH2, proizvedeni v zadnji fazi, pri interakciji z ogljikovim dioksidom, tvorita naravni sladkor (glukozo).

Kot je razvidno iz zgoraj navedenega, se zdi, da je fotosinteza precej zapleten in večstopenjski pojav, vključno z mnogimi reakcijami, ki vključujejo različne snovi. Kot rezultat naravne sinteze se pridobiva kisik, ki je potreben za dihanje živih organizmov in njihovo zaščito pred ultravijoličnim sevanjem skozi ozonsko plast.

Foto dihanje

Photorespiration:
1 - kloroplast, 2 - peroksizom, 3 - mitohondrije.

Ta svetlobno odvisna absorpcija kisika in ogljikovega dioksida. V začetku prejšnjega stoletja je bilo ugotovljeno, da kisik zavira fotosintezo. Kot se je izkazalo, lahko za RibB-karboksilazo substrat ni samo ogljikov dioksid, ampak tudi kisik:

Oh2 + RibP → fosfoglikolat (2C) + PGA (3C).

Encim se imenuje ribf-oksigenaza. Kisik je konkurenčni inhibitor fiksacije ogljikovega dioksida. Fosfatno skupino odcepimo in fosfoglikolat postane glikolat, ki ga mora rastlina odstraniti. Vstopi v peroksisome, kjer se oksidira v glicin. Glicin vstopi v mitohondrije, kjer se oksidira v serin, z izgubo že fiksiranega ogljika v obliki CO.2. Posledično se dve molekuli glikolata (2C + 2C) pretvorita v eno PGA (3C) in CO t2. Fotorespiracija vodi do zmanjšanja donosa C3- rastline za 30–40% (S3- rastline - rastline, za katere je značilen C3- fotosinteza).

C4 fotosinteza

S4- fotosinteza - fotosinteza, pri kateri je prvi produkt štirih ogljik (C4) povezave. Leta 1965 je bilo ugotovljeno, da so v nekaterih rastlinah (sladkorni trs, koruza, sirek, proso) prvi produkti fotosinteze štiri-ogljikove kisline. Takšne rastline se imenujejo S4- rastline. Leta 1966 so to pokazali avstralski znanstveniki Hatch in Slack4- rastline praktično nimajo fotospirja in učinkoviteje absorbirajo ogljikov dioksid. Pot ogljika do C4- rastline so se začele imenovati Hatch-Slack.

Za C4- rastline, za katere je značilna posebna anatomska struktura lista. Vsi prevodni žarki so obdani z dvojno plastjo celic: zunanje - mezofilne celice, notranje - celice podloge. Ogljikov dioksid je fiksiran v citoplazmi mezofilnih celic, akceptor je fosfoenolpiruvat (PEP, 3C), zaradi PEP karboksilacije nastane oksaloacetat (4C). Postopek se katalizira PEP karboksilaza. Za razliko od RibB-karboksilaze ima FEP-karboksilaza visoko afiniteto za CO.2 in, kar je najpomembneje, ne sodeluje z O2. V mezofilnih kloroplastih obstaja veliko grana, kjer so aktivne reakcije lahke faze. V kloroplastih celičnih plošč se pojavijo reakcije temne faze.

Oksaloacetat (4C) se pretvori v malat, ki se preko plazmodem prenaša v celice sluznice. Tukaj je dekarboksiliran in dehidriran, da tvori piruvat, CO2 in NADP · N2.

Piruvat se vrne v mezofilne celice in regenerira na račun energije ATP v PEP. Z2 ponovno fiksiramo RibB-karboksilazo z nastankom PGA. Regeneracija FEP zahteva ATP energijo, zato je potrebnih skoraj dvakrat toliko energije kot pri C3- fotosinteza.

Stavba C4- rastline:
1 - zunanja plast - mezofilne celice, 2 - notranji sloj - obrnjene celice, 3 - Kranz-anatomija, 4, 5 - kloroplasti, 4 - številne faset, malo škroba, 5 - nekaj faset, veliko škroba.

S4- fotosinteza:
1 je mezofilna celica, 2 je celica podlage iz prevodnega žarka.

Pogoji, potrebni za fotosintezo

Spodaj so navedeni pogoji, ki so potrebni, da rastline izvedejo proces fotosinteze:

  • Ogljikov dioksid. Brezbarvni zemeljski plin brez vonja, ki ga najdemo v zraku in ima znanstveno oznako CO2. Oblikuje se pri izgorevanju ogljikovih in organskih spojin, pojavlja pa se tudi v procesu dihanja.
  • Voda. Prozorna tekočina kemično brez vonja in okusa (v normalnih pogojih).
  • Svetloba Čeprav je umetna svetloba primerna tudi za rastline, naravna sončna svetloba praviloma ustvarja najboljše pogoje za fotosintezo, saj vsebuje naravno ultravijolično sevanje, ki pozitivno vpliva na rastline.
  • Klorofil. Gre za zeleni pigment, ki ga najdemo v listih rastlin.
  • Hranila in minerali. Kemikalije in organske spojine, ki jih rastline absorbirajo iz zemlje.

Kaj je rezultat fotosinteze?

  • Glukoza,
  • Kisik.

(Svetlobna energija je prikazana v oklepajih, ker ni snov.)

Opomba: Rastline pridobivajo CO2 iz zraka skozi svoje liste in vodo iz tal skozi korenine. Svetloba prihaja iz sonca. Nastali kisik se izloči v zrak iz listov. Nastalo glukozo lahko pretvorimo v druge snovi, kot je škrob, ki se uporablja kot rezerva energije.

Če so odsotni dejavniki, ki prispevajo k fotosintezi ali so prisotni v nezadostnih količinah, lahko to negativno vpliva na rastlino. Na primer, manjša količina svetlobe ustvarja ugodne pogoje za žuželke, ki jedo listje rastline, in pomanjkanje vode se upočasni.

Kje se pojavi fotosinteza?

Fotosinteza se pojavi znotraj rastlinskih celic, v majhnih plastidah, imenovanih kloroplasti. Kloroplasti (večinoma v mezofilnem sloju) vsebujejo zeleno snov, ki se imenuje klorofil. Spodaj so drugi deli celice, ki delujejo s kloroplastom na fotosintezo.

Funkcije delov celic rastlin

  • Celična stena: zagotavlja strukturno in mehansko podporo, ščiti celice pred patogeni, popravlja in določa obliko celice, nadzoruje hitrost in smer rasti ter daje obliko rastlinam.
  • Citoplazma: zagotavlja platformo za večino kemičnih procesov, ki jih nadzorujejo encimi.
  • Membrane: deluje kot ovira, ki nadzoruje premikanje snovi v celico in iz nje.
  • Kloroplasti: kot je opisano zgoraj, vsebujejo klorofil, zeleno snov, ki absorbira svetlobno energijo med fotosintezo.
  • Vacuole: v notranjosti celične citoplazme, ki nabira vodo.
  • Celično jedro: vsebuje genetsko znamko (DNA), ki nadzoruje celično aktivnost.

Klorofil absorbira svetlobno energijo, potrebno za fotosintezo. Pomembno je omeniti, da se vse svetlobne valovne dolžine ne absorbirajo. Rastline večinoma absorbirajo rdeče in modre valove - ne absorbirajo svetlobe v zelenem območju.

Ogljikov dioksid v procesu fotosinteze

Rastline dobijo ogljikov dioksid iz zraka skozi svoje liste. Ogljikov dioksid prodre skozi majhno luknjo na dnu lista - stoma.

Spodnji del lista ima prosto razporejene celice, tako da ogljikov dioksid doseže druge celice v listih. Omogoča tudi, da kisik, ki nastane med fotosintezo, enostavno zapusti list.

Ogljikov dioksid je prisoten v zraku, ki ga dihamo v zelo nizkih koncentracijah in služi kot nujni dejavnik v temni fazi fotosinteze.

Svetloba v procesu fotosinteze

Listi imajo običajno veliko površino, tako da lahko absorbirajo veliko svetlobe. Njegova zgornja površina je zaščitena pred izgubo vode, boleznimi in učinki vremenske voskaste plasti (povrhnjica). Na vrhu lista je mesto, kjer pade svetloba. Ta plast mezofila se imenuje palisade. Prilagojen je za absorpcijo velikih količin svetlobe, saj vsebuje veliko kloroplastov.

V svetlobnih fazah se proces fotosinteze poveča z veliko svetlobe. Več molekul klorofila, ki ionizirajo, se tvori več ATP in NADPH, če so svetlobni fotoni koncentrirani na zelenem listu. Čeprav je svetloba izjemno pomembna v svetlobnih fazah, je treba opozoriti, da lahko prekomerna količina poškoduje klorofil in zmanjša proces fotosinteze.

Svetlobne faze niso preveč odvisne od temperature, vode ali ogljikovega dioksida, čeprav so vse potrebne za dokončanje procesa fotosinteze.

Voda v procesu fotosinteze

Rastline dobijo vodo, ki jo potrebujejo za fotosintezo skozi svoje korenine. Imajo korenaste dlake, ki rastejo v tleh. Za korenine je značilna velika površina in tanke stene, ki omogočajo, da voda brez težav prehaja skozi njih.

Slika prikazuje rastline in njihove celice z dovolj vode (levo) in pomanjkanje vode (desno).

Opomba: Koreninske celice ne vsebujejo kloroplastov, saj so ponavadi v temi in se ne morejo fotosinteze.

Če rastlina ne absorbira dovolj vode, se zbledi. Brez vode rastlina ne bo sposobna dovolj hitro fotosinteze in bo morda celo umrla.

Kaj pomeni voda za rastline?

  • Zagotavlja raztopljene minerale, ki podpirajo zdravje rastlin,
  • Je medij za prevoz mineralnih surovin,
  • Ohranja stabilnost in pokončnost
  • Hladi in nasiči vlago
  • Omogoča izvedbo različnih kemijskih reakcij v rastlinskih celicah.

Vrednost fotosinteze v naravi

Biokemijski proces fotosinteze uporablja energijo sončne svetlobe za pretvorbo vode in ogljikovega dioksida v kisik in glukozo. Glukoza se uporablja kot gradnik v rastlinah za rast tkiva. Tako je fotosinteza način, na katerega nastajajo korenine, stebla, listi, cvetovi in ​​plodovi. Brez procesa fotosinteze rastline ne bodo mogle rasti ali razmnoževati.

Zaradi svoje fotosintetske sposobnosti so rastline znane kot proizvajalci in so osnova za skoraj vsako prehranjevalno verigo na Zemlji. (Alge so enakovredne rastlinam v vodnih ekosistemih). Vsa hrana, ki jo jemo, prihaja iz organizmov, ki so fotosintetični. Te rastline jedemo neposredno ali jedemo živali, kot so krave ali prašiči, ki uživajo rastlinsko hrano.

  • Osnova prehranjevalne verige

V vodnih sistemih so rastline in alge tudi osnova prehranske verige. Alge služijo kot hrana za nevretenčarje, ki pa so vir hrane za večje organizme. Brez fotosinteze v vodnem okolju bi bilo življenje nemogoče.

  • Odstranjevanje ogljikovega dioksida

Fotosinteza pretvarja ogljikov dioksid v kisik. Med fotosintezo ogljikov dioksid iz atmosfere vstopi v rastlino in se nato sprošča kot kisik. V današnjem svetu, kjer raven ogljikovega dioksida narašča z groznim tempom, je vsak proces, ki odstrani ogljikov dioksid iz atmosfere, okoljsko pomemben.

  • Kolesarjenje s hranili

Rastline in drugi fotosintezni organizmi imajo ključno vlogo pri kroženju hranil. Dušik v zraku je pritrjen v rastlinskih tkivih in je na voljo za ustvarjanje beljakovin. Elemente v sledovih v tleh lahko vključimo tudi v rastlinsko tkivo in postanemo dostopni rastlinojedim živalim, tudi po prehranjevalni verigi.

  • Fotosintetična odvisnost

Fotosinteza je odvisna od intenzivnosti in kakovosti svetlobe. Na ekvatorju, kjer je sončna svetloba bogata skozi vse leto in voda ni omejujoč dejavnik, imajo rastline visoke stopnje rasti in lahko postanejo precej velike. Nasprotno pa je fotosinteza v globljih delih oceana manj pogosta, saj svetloba ne prodre v te plasti, zato je ta ekosistem bolj nerodovit.

Oglejte si video: LES INFOS DE LA NASA SEPTEMBRE 2017 All Subtitles Languages (April 2020).

Загрузка...

Pin
Send
Share
Send
Send