Фотосинтез

Фотосинтез

Рослини здатні із неорганічних речовин (вуглекислий газ і вода) синтезувати органічний цукор.

Біологія

Ключові слова

фотосинтез, легка фаза, темна фаза, хлоропласт, катаболічний процес, autotróf, лист, світло, сонячне світло, кисень, органічний матеріал, вуглекислий газ, глюкоза, сонячна енергія, вода, виробництво кисню, зв'язування вуглецю, внутрішня мембрана, грана, тилакоидов, матриця, фотосистема II, фотосистема I, фотосинтезирующие пігменти, АТФ, АТФази, ланцюг транспорту електронів, гліцеринової кислоти-3-фосфат, глицеральдегид-3-фосфат, пентози біфосфат, перетворення енергії, цикл, фотон, атмосферні гази, вуглевод, Сонце, метаболізм, рослина, біохімія, біологія, _javasolt

Пов'язані об'єкти

Сцени

Принцип фотосинтезу

Структура листка рослини

Фотосинтез

Клітина

Світлова фаза

Темнова фаза

Штучний листок

Анімація

Озвучування

У процесі фотосинтезу рослини, використовуючи енергію світла, з неорганічних речовин - вуглекислого газу та води, синтезують органічну сполуку - виноградний цукор. Цей процес супроводжується виділенням кисню.

Фотосинтез відбувається у зелених частинах рослин, тобто в листках і часто в м'якому стеблі. Зелений колір рослин зумовлений великою кількістю хлоропластів у клітинах мезофіла фотосинтезуючої тканини. Саме хлоропласти є місцем, де відбувається фотосинтез.

Хлоропласти містять подвійну мембрану. Внутрішня мембрана утворює дископодібні тилакоїди, які утворюють шари, що називаються граном. Тилакоідна мембрана містить основні ферменти світлової фази фотосинтезу.

Найважливішими з них є дві фотосистеми та електронно-транспортний ланцюжок між ними. Фотосистеми містять білково-зв'язані світлопоглинаючі пігменти, найважливішим з яких є хлорофіл. Головні молекули хлорофілу реакційного центру Фотосистеми II під дією фотонів світла, переходять в збуджений стан і вивільняють електрони, які попадають в електронно-транспортну систему. Окислений, електронно-дефіцитний хлорофіл замінює відсутні електрони коштом молекул води, яку розщеплює. Атоми кисню в молекулах води об'єднуються, щоб сформувати молекулярний кисень, а протони накопичуються всередині мембрани.

Першим елементом електронно-транспортного ланцюжка є пластохінон, який переносить електрони до цитохромного комплексу. Цитохром - це залізомісткий білок, який транспортує електрони на пластоціанін при цьому перекачує більшу кількість протонів у люмен - тилакоїдний простір.

З електронно-транспортного ланцюга електрони переносяться в Фотосистему I. Центральна молекула хлорофілу реакційного центру фотосистеми I бувши в електронно-дефіцитному стані, оскільки раніше вона вивільнила електрони, під дією фотонів світла. Після чого вивільнені електрони через молекули ферродоксину передаються на ферродоксин-НAДФ⁺-редуктази. У світловій фазі протони накопичуються всередині тилакоїда, через що тут збільшується концентрація протонів, таким чином він стає позитивно зарядженим. Це створює зовнішню рушійну силу. Протони виходять назовні через АТФазу, при цьому виділяється енергія, оскільки в процесі вирівнювання концентрації протонів та заряду система переходить із високоенергетичного стану в стан низької енергії. Вивільнена енергія використовується в синтезі АТФ. Вільні протони та електрони приймаються молекулами НAДФ⁺ перетворюючись в НAДФН. Підсумовуючи сказане, поглинена енергія фотонів світла призводить до нерівномірного розподілу протонів. Це створює рушійну силу, яка призводить до синтезу АТФ.

Реакції темнової фази не потребують світла. У цій фазі двоокис вуглецю приєднується до органічної сполуки, використовуючи енергію, що утворилася у світозалежній реакції синтезу АТФ та іони водню НАДФН.

Почнемо з 3 молекул 5-вуглецевого цукру. В цілому, вони мають 15 атомів вуглецю. За участю деякого білкового ферменту в усі три молекули цукру вбудовується по 1 молекулі вуглекислого газу, в результаті отримується продукт, що розщеплюється надвоє, це 6-сть 3-вуглецевих молекули, загальна сума атомів вуглецю зростає до 18. Потім, за участю 1 НАДФН та 1 АТФ кожної молекули, утворюються 6 молекул гліцеральдегід-3-фосфату. Одна з них виходить із циклу, а інші за участю 3 молекул АТФ перетворюються назад в 3 молекули 5-вуглецевого цукру, і цикл починається заново. Таким чином, використовуючи АТФ та НАДФН, які синтезувалися в світловій фазі, в цьому циклі вивільнилася 1 3-вуглецева молекула. Два таких цикли утворюють 2 3-вуглецеві молекули, які об'єднуючись утворюють 6-вуглецеву молекулу глюкози. Рослина використовує глюкозу в своїх подальших метаболічних процесах, для синтезу крохмалю або в процесах розщеплення для синтезу АТФ.

Зараз проводяться експерименти зі штучними системами, що імітують фотосинтез. У штучному листі світлові та темнові реакції відбуваються у двох окремих місткостях. Світлові реакції йдуть на нітридному напівпровіднику, під дією світла на ньому проходить реакція розщеплення води. Кисень виділяється у формі бульбашок, а протони та, по провідному дроті, електрони передаються в іншу посудину, для темнових реакцій. Тут за допомогою металевого каталізатора, відбувається синтез мурашиної кислоти з вуглекислого газу та води. Ця система дає можливість використовувати енергію сонячного світла, а також може бути корисною у зменшенні вмісту вуглекислого газу в атмосфері, що сприяло б зменшенню парникового ефекту і, відповідно, глобального потепління.

Пов'язані об'єкти

Кругообіг кисню в природі

Для більшості живих організмів потрібна наявність кисню. На нашій Землі відбувається його безперервний кругообіг.

Парниковий ефект

Діяльність людини збільшує парниковий ефект і призводить до глобального потепління.

Хлорофіл

Хлорофіл - світлочутливий зелений пігмент, що зустрічається в рослинах; він поглинає світлову енергію, тому відіграє важливу роль у фотосинтезі.

Ферменти

Ферменти - це білкові молекули, які каталізують біохімічні реакції. Їх активність може регулюватися.

Забруднення повітря

Ця анімація демонструє основні джерела забруднення атмосфери: сільськогосподарське, промислове та забруднення повітря містом.

Механізм транспорту речовин

Ця анімація пояснює активні та пасивні транспортні процеси, що відбуваються через клітинні мембрани.

Насіння і проростання

Насінина дводольних рослин має два зародкових листка (сім'ядолі), а однодольних - лише один.

Вегетативні органи рослин

Ці органи є життєво необхідними для життя і розвитку рослин.

Будова листка

Ця анімація представляє основні типи листків та показує відмінності між листками однодольних і дводольних рослин.

Екологічна ніша

Екологічна ніша - це абстрактний термін, що описує спосіб життя виду, і його роль у перенесенні енергії.

Кругообіг карбону

Карбон в результаті фотосинтезу вбудовується у структуру органічних сполук, а в процесі дихання виділяється.

Квітка

Анімація показує будову типової квітки.

АДФ, АТФ

АТФ є універсальним основним джерелом енергії в живих клітинах.

Сонце

Діаметр Сонця більший ніж діаметр Землі приблизно у 109 разів і більшу частину його маси складає водень.

Винищення лісів

Винищення лісів має негативний вплив на навколишнє середовище.

Амеба протей

Широко розповсюджений гетеротрофний одноклітинний організм, форма тіла якого постійно змінюється.

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг - це властивість рідини, що примушує її приймати форму з найменш можливою площею поверхні.

Кисень (O₂) (середній рівень)

Оксиген - найпоширеніший елемент на Землі, необхідний для життя.

Порівняння однодольних і дводольних рослин

Покритонасінні рослини поділяються на два класи: Однодольні та Дводольні.

Евглена зелена

Ця одноклітинна водорість живе у прісних водоймах і залежно від умов середовища може живитися автотрофічно або гетеротрофічно.

Added to your cart.