Фотосинтез.9 класс

Фотосинтез

Климента Аркадиевича 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».

Фотосинтез — это процесс образования органических соединений из диоксида углерода ( CO2 ) и воды ( H2O ) с использованием энергии света.

Хлоропласты в клетках растений и складки цитоплазматической мембраны прокариот содержат зелёный пигмент — хлорофилл . Хлорофилл обладает особой химической структурой, которая позволяет ему улавливать кванты света. Молекула хлорофилла способна возбуждаться под действием солнечного света, отдавать свои электроны и перемещать их на более высокие энергетические уровни.

Процесс фотосинтеза включает две последовательные фазы: световую и темновую.

Световая фаза

Световая фаза — это этап, на котором энергия света, поглощённая хлорофиллом, преобразуется в электрохимическую энергию .

Она осуществляется на свету, в мембранах гран тилакоидов, при участии белков-переносчиков и АТФ -синтетазы.

Световая фаза фотосинтеза растений включает в себя нециклическое фосфорилирование и фотолиз воды.

На фотосинтетических мембранах гран хлоропластов происходят следующие процессы:

• возбуждение электронов хлорофилла квантами света и их переход на более высокий энергетический уровень;
• восстановление акцепторов электронов — НАДФ+ до НАДФ⋅Н2 ;
• фотолиз воды, происходящий при участии квантов света:

2H2O→4H++4e−+O2 .

Результатами световых реакций являются:

• фотолиз воды с образованием свободного кислорода;
• синтез АТФ ;
• восстановление НАДФ+ до НАДФ⋅Н .

В реакциях световой фазы фотосинтеза накапливается энергия в НАДФ⋅Н и АТФ , которая тратится в процессах темновой фазы.

Синтез АТФ из АДФ за счёт энергии света — очень эффективный процесс: за одно и то же время в хлоропластах образуется в 30 раз (!) больше АТФ , чем в митохондриях.

Во время световой фазы образуются богатые энергией молекулы и ионы водорода, необходимые для темновой фазы фотосинтеза.

Дальнейшие процессы фотосинтеза могут идти и без солнечного освещения.

Темновая фаза

Реакции темновой фазы фотосинтеза протекают независимо от света.

Темновая фаза — процесс преобразования CO2 в глюкозу с использованием энергии, запасённой в молекулах АТФ и НАДФ⋅Н.

Эти реакции осуществляются в строме хлоропластов, куда из тилакоидов поступают богатые энергией вещества: НАДФ⋅Н и АТФ , накопленные в реакциях световой фазы фотосинтеза.

Источник углерода ( CO2 ) растение получает из воздуха через устьица.

Превращение углекислого газа в глюкозу в ходе темновой фазы фотосинтеза получило название цикла Кальвина по имени его открывателя.

Результатом темновых реакций является превращение углекислого газа в глюкозу, а затем в крахмал.

Суммарные уравнения и частные реакции фотосинтеза представлены в таблице

Значение фотосинтеза

1. В процессе фотосинтеза образуется свободный кислород, который необходим для дыхания организмов.

2. Фотосинтез обеспечивает постоянство уровня CO2 и O2 в атмосфере.

3. Фотосинтез обеспечивает образование органических веществ, а следовательно, пищу для всех живых существ.

4. В верхних слоях воздушной оболочки Земли из кислорода образуется озон O3 , из которого формируется защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от опасного для жизни воздействия ультрафиолетового излучения .

Повторяем!

Проверяем себя!

1. Что происходит в процессе фотосинтеза?

2. Какие организмы относятся к фотосинтезирующим?

• Растения, водоросли и некоторые бактерии
• Растения и животные
• Человек

• Производство кислорода, органических веществ и глюкозы
• Выработка углекислого газа
• Формирование листочков на стебле растения

3. Сколько фаз включает в себя фотосинтез?

4. Какие внутриклеточные структуры высших растений участвуют в фотосинтезе?

• 1
• 2
• 4

• Хлорофиллы
• Хлоропласты
• Стероиды

5.Когда проходит темновая фаза фотосинтеза?

6. Что является основным условием для световой фазы?

• Ночью
• Днем
• Круглосуточно

• Наличие света
• Отсутствие прямых солнечных лучей
• Отсутствие кислорода