Презентация на тему "Фотосинтез"

Тема: Фотосинтез

Задачи урока:

• Сформировать знания о реакциях пластического и энергетического обменов и их взаимосвязи;
• Рассмотреть фотоавтотрофный тип обмена веществ, основанный на использовании световой энергии. Дать характеристику реакциям световой фазы фотосинтеза.

Общая характеристика обмена веществ

Важнейшее свойство живых организмов — обмен веществ . Любой живой организм — открытая система , которая потребляет из окружающей среды различные вещества и использует их в качестве строительного материала, или как источник энергии и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности и энергию.

Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом , состоящим из взаимосвязанных реакций ассимиляции (пластического обмена, анаболизма) и реакций диссимиляции (энергетического обмена, катаболизма).

Общая характеристика обмена веществ

Эти две группы реакций взаимосвязаны , реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.

Для поддержания различных процессов жизнедеятельности, например: для движения, для биосинтеза различных органических соединений; для поглощения веществ — организму необходима энергия .

Одна группа организмов ( фотоавтотрофы ) использует солнечную энергию;

вторая группа ( хемоавтотрофы ) использует энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ;

Общая характеристика обмена веществ

Третья группа организмов ( хемогетеротрофы ) окисляет органические вещества и использует выделяющуюся при этом энергию. Если организмы в зависимости от условий ведут себя как авто– либо как гетеротрофы, то их называют миксотрофами .

Метаболизм авто– и гетеротрофов различается. В качестве источника углерода автотрофы используют неорганические вещества (СО 2 ), а гетеротрофы — органические.

Различны и источники энергии : у автотрофов — энергия солнечного света или энергия, выделяющаяся при окислении неорганических соединений, у гетеротрофов — энергия окисления органических веществ.

Общая характеристика обмена веществ

К какой группе организмов по типу использования энергии относятся:

Бактерии-сапротрофы? Зеленые бактерии? Цианобактерии?

Грибы?

Животные?

Растения?

Фотосинтез

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды за счет энергии света, при этом выделяется кислород.

6СО 2 + 6Н 2 О + Q света  С 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Главным органом фотосинтеза является лист, в клетках которого имеются специализированные органоиды, ответственные за фотосинтез — хлоропласты . Строение?

В процессе фотосинтеза различают две фазы: световую и темновую . Световая фаза происходит только на свету в мембранах тилакоидов .

Мембраны тилакоида содержат молекулы хлорофилла, белки цепи переноса электронов и особые ферменты — АТФ-синтетазы.

Световая фаза фотосинтеза

Молекулы хлорофилла в мембранах тилакоидов организованы в фотосистемы , содержащие около 300 молекул. Более древняя фотосистема появилась у фотосинтезирующих зеленых бактерий — фотосистема-1 , она способна отбирать электроны и протоны у сероводорода, при этом не происходит выделения О 2 :

СО 2 + 2Н 2 S + световая энергия  (СН 2 О) + Н 2 О + 2 S

Световая фаза фотосинтеза

У сине-зеленых водорослей , а затем у всех настоящих растений, кроме фотосистемы-1, появляется фотосистема-2 , способная разлагать воду с выделением О 2 , способная отбирать электроны у водорода воды:

СО 2 + 2Н 2 О + световая энергия  (СН 2 О) + Н 2 О + О 2

Сравните: у зеленых и пурпурных бактерий:

СО 2 + 2Н 2 S + световая энергия  (СН 2 О) + Н 2 О + 2 S

Световая фаза фотосинтеза

Под действием энергии кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно.

Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, разлагая воду — отбирая электроны у водорода воды с помощью особого фермента, связанного с фотосистемой-2. Кислород при этом удаляется во внешнюю среду, а протоны накапливаются в «протонном резервуаре».

Световая фаза фотосинтеза

Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида достигает 200 мВ, срабатывает фермент АТФ-синтетаза, протоны проталкиваются через его канал и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ, а атомарный водород идет на восстановление специфического переносчика НАДФ + до НАДФ·Н 2 .

Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами: 1 — образованием кислорода; 2 — образованием АТФ; 3 — образованием НАДФ·Н 2 .

Темновая фаза фотосинтеза

Темновая фаза протекает в другое время и в другом месте — в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света. Происходит фиксация углекислого газа, содержащегося в воздухе, причем акцептором углекислого газа является пятиуглеродный сахар рибулозобисфосфат.

Темновая фаза фотосинтеза

Мелвин Кальвин , лауреат Нобелевской премии, показал, как происходит образование углеводов в темновую фазу фотосинтеза. Происходит поглощение СО 2 и карбоксилирование пятиуглеродного сахара рибулозобисфосфата с образованием 6-углеродного соединения. Затем происходит цикл реакций Кальвина , в которых через ряд промежуточных продуктов происходит образование глюкозы.

Повторение

Тест 1. У фотосинтезирующих серобактерий фотосистемы:

1. Только первая.

2. Только вторая.

3. И первая и вторая.

4. Фотосистемы еще отсутствуют.

Тест 2. Впервые появляется фотосистема 2:

1. У зеленых серобактерий.

2. У пурпурных серобактерий.

3. У цианобактерий (синезеленых).

4. У одноклеточных водорослей.

Тест 3. Фотосистемы располагаются:

• В мембранах тилакоидов.
• Внутри тилакоидов.
• В строме.
• В межмембранном пространстве.

Повторение

Тест 4. В световую фазу фотосинтеза протоны накапливаются:

• В мембранах тилакоидов.
• Внутри тилакоидов.
• В строме.
• В межмембранном пространстве.

Тест 5. Реакции темновой фазы фотосинтеза протекают:

• В мембранах тилакоидов.
• Внутри тилакоидов.
• В строме.
• В межмембранном пространстве.

**Тест 6. В световую фазу фотосинтеза происходит:

• Образование АТФ.
• Образование НАДФ·Н 2 .
• Выделение О 2 .
• Образование углеводов.

Повторение

Тест 7. В темновую фазу фотосинтеза происходит:

• Образование АТФ.
• Образование НАДФ·Н 2 .
• Выделение О 2 .
• Образование углеводов.

Тест 8. При фотосинтезе происходит выделение О 2 , выделяющегося при разложении молекул:

• СО 2 .
• Н 2 О.
• СО 2 и Н 2 О.
• С 6 Н 12 О 6 .

**Тест 9. Способны синтезировать органические вещества, используя неорганический источник углерода:

• Хемоавтотрофы.
• Хемогетеротрофы.
• Фотоавтотрофы.
• Любые гетеротрофы.

Повторение

**Тест 10. Способны синтезировать органические вещества, используя органический источник углерода:

• Хемоавтотрофы.
• Хемогетеротрофы.
• Фотоавтотрофы.
• Любые гетеротрофы

**Тест 1 1 . Из световой фазы в темновую поступают:

• Вода.
• Углекислый газ.
• Кислород.
• АТФ.
• НАДФ-Н 2