Kerti ügyek

A fotoszintézis folyamata: röviden és egyértelműen a gyermekek számára

Pin
Send
Share
Send
Send


A fotoszintézis fényfázisában ATP és NADP · H szintetizálódnak.2 sugárzó energia miatt. Ez megtörténik kloroplasztil-szilakoidokonahol a pigmentek és enzimek összetett komplexeket képeznek az elektrokémiai áramkörök működéséhez, amelyeken keresztül elektronok és részben hidrogénprotonok kerülnek átadásra.

Az elektronok végül a NADP koenzimbe kerülnek, amely negatívan töltve a protonok egy részét magához vonzza és NADPH-ra vált.2. Továbbá, a protonok felhalmozódása a tylakoid membrán és az elektronok egyik oldalán, a másik mentén elektrokémiai gradienst hoz létre, amelynek potenciálját az ATP szintetáz enzim használja az ATP és az foszforsav ATP szintetizálására.

A fotoszintézis fő pigmentjei a különböző klorofillek. Molekuláik bizonyos, részben eltérő fényspektrumok sugárzását rögzítik. Ugyanakkor a klorofillmolekulák néhány elektronja magasabb energiaszintre kerül. Ez egy instabil állapot, és elméletileg az elektronok ugyanazon sugárzással át kell helyezniük a térbe a kívülről kapott energiát, és vissza kell térniük az előző szintre. Azonban a fotoszintetizáló sejtekben az ingerelt elektronokat az akceptorok rögzítik, és energiájuk fokozatos csökkenésével egy hordozó lánc mentén kerülnek továbbításra.

A tilakoid membránokon kétfajta fotoszisztéma létezik, amelyek fénynek kitéve elektronokat bocsátanak ki. A fotórendszerek többnyire klorofill pigmentek komplex komplexje, egy reakcióközponttal, ahonnan az elektronok eltűnnek. A fotórendszerben a napfény sok molekulát kap, de az összes energiát összegyűjti a reakcióközpontban.

Az I fotonrendszer elektronjai, amelyek a hordozó láncon áthaladnak, csökkentik a NADPH-t.

A fotorendszerből leválasztott elektronok energiáját az ATP szintetizálására használják. És a II. Fotórendszer elektronjai maguk töltik ki az I. fotonrendszer elektron lyukakat.

A második fotórendszer lyukai tele vannak elektronokból víz fotolízise. A fotolízis a fény részvételével is előfordul, és a H2O protonok, elektronok és oxigén. A víz fotolízise következtében szabad oxigén képződik. A protonok részt vesznek az elektrokémiai gradiens kialakításában és a NADPH redukciójában. Az elektronok klorofillfényrendszert kapnak II.

A fotoszintézis fényfázisának közelítő egyenlete:

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

Ciklikus elektronszállítás

A fentiek az úgynevezett a fotoszintézis nem-ciklikus fényfázisa. Még mindig vannak ciklikus elektronátvitel, ha a NADP helyreállítás nem következik be. Ebben az esetben a fotorendszer elektronjai a hordozó láncba mennek, ahol az ATP szintetizálódik. Ez azt jelenti, hogy ez az elektronátviteli lánc az I, nem a II. Úgy tűnik, hogy az első fotorendszer egy ciklust hajt végre: a visszaadott elektronok visszatérnek hozzá. Útközben az energia egy részét az ATP szintézisére fordítják.

Fotofoszforiláció és oxidatív foszforiláció

A fotoszintézis fényfázisa hasonlítható a celluláris légzés stádiumával - az oxidatív foszforilációval, amely a mitokondriális cristae-n történik. Az ATP-t az elektronok és a protonok hordozó lánc mentén történő továbbításával szintetizálják. A fotoszintézis esetében azonban az energiát az ATP-ben tárolják nem a sejtek igényeihez, hanem főleg a fotoszintézis sötét fázisának igényeihez. És ha a légzés során a szerves anyagok az elsődleges energiaforrás, akkor a fotoszintézis során - napfény. A fotoszintézis során az ATP szintézist hívják photophosphorylationaz oxidatív foszforiláció helyett.

A fotoszintézis sötét fázisa

Elsőként a fotoszintézis sötét fázisát részletesen tanulmányozták Calvin, Benson, Bassam. Az általuk megnyitott reakciók ciklusát később Calvin-ciklusnak, vagy C-nek nevezték3- fotoszintézis. Bizonyos növénycsoportok módosított fotoszintézisútja van - C4Hatch-Slack ciklusnak is nevezik.

A fotoszintézis sötét reakcióiban a CO rögzítve van.2. A sötét fázis a kloroplaszt sztrómájában folytatódik.

CO helyreállítása2 az ATP energiája és a NADF · H redukálóereje miatt következik be2fényreakciókban keletkezik. Nélkülük nem fordul elő szénmegkötés. Ezért, bár a sötét fázis nem függ közvetlenül a fénytől, általában fényben is halad.

Calvin Cycle

A sötét fázis első reakciója a CO hozzáadása2 (szénsavvale) 1,5-ribulezobifosfaty-hoz (ribulóz-1,5-difoszfát) – RiBF. Ez utóbbi kettős foszforilált ribóz. Ezt a reakciót a ribulóz-1,5-difoszfát-karboxiláz enzim katalizálja rubiscopromoter.

A karboxilezés eredményeként egy instabil, hat szénatomú vegyület keletkezik, amely a hidrolízis eredményeként két három-szén molekulává bomlik. foszfoglicinsav (PGA) - a fotoszintézis első terméke. A PGA-t foszfoglicerátnak is nevezik.

A PGA három szénatomot tartalmaz, amelyek közül az egyik a karboxilcsoport (-COOH) része:

A PGC három szén-cukrot (glicerinaldehid-foszfát) képez trioszfoszfát (TF)már tartalmaz egy aldehid-csoportot (-CHO):

FGK (3-sav) → TF (3-cukor)

Az ATP energiát és a NADP · H redukáló erőt erre a reakcióra fordítjuk.2. A TF a fotoszintézis első szénhidrátja.

Ezután a triózfoszfát nagy részét a ribulozobifosfat (ReBP) regenerálására fordítják, amelyet ismét a CO kötésére használnak.2. A regenerálás az ATP-vel kapcsolatos reakciók sorozatát foglalja magában, amelyek 3-7 szénatomos cukorfoszfátokat tartalmaznak.

A RibF ilyen ciklusában Calvin ciklusa.

Kálvin ciklusából a kialakult TF kisebb része jön létre. 6 kötött szén-dioxid-molekula tekintetében a hozam 2 trioszofoszfát molekula. Teljes ciklus-válasz bemeneti és kimeneti termékekkel:

Ugyanakkor 6 RIB molekula vesz részt a kötésben, és 12 PGA molekula képződik, amelyek 12 TF-re alakulnak, ebből 10 molekula marad a ciklusban és 6 RIB molekulává alakul. Mivel a TF háromszéncukor, és a RibBP öt szénatom, akkor a szénatomok tekintetében: 10 * 3 = 6 * 5. A ciklusos szénatomok száma nem változik, az összes szükséges RibF regenerálódik. És a ciklusba belépő hat szén-dioxid molekulát két ciklusból kilépő trioszofoszfát molekula képződésére fordítják.

A kálvin ciklusonként 6 kötött CO molekulánként2 18 ATP molekulát és 12 NADPH molekulát fogyasztanak2, amelyeket a fotoszintézis fényfázisának reakcióiban szintetizáltunk.

A számítást két, a trioszofoszfát ciklusát elhagyó molekulán végezzük, mivel az ezt követően kialakuló glükózmolekula 6 szénatomot tartalmaz.

A trioszfoszfát (TF) a Calvin ciklus végterméke, de nehéz a fotoszintézis végtermékének nevezni, mivel szinte nem halmozódik fel, és más anyagokkal reagálva glükóz, szacharóz, keményítő, zsírok, zsírsavak, aminosavak. A TF mellett fontos szerepet játszik az FGK. Az ilyen reakciók azonban nemcsak a fotoszintetikus szervezetekben fordulnak elő. Ebben az értelemben a fotoszintézis sötét fázisa megegyezik a Calvin ciklussal.

A PGC-k hat széncukor szintetizálnak enzimatikus katalízissel. fruktóz-6-foszfátami befordul szőlőcukor. Növényekben a glükóz polimerizálódik keményítővé és cellulózvá. A szénhidrátok szintézise hasonló a fordított glikolízis folyamatához.

Mi más fontos a növények számára?

Az emberekhez hasonlóan a növényeknek tápanyagokra is szükségük van az egészség megőrzéséhez, növekedéséhez és létfontosságú funkcióik jól teljesítéséhez. A gyökereken keresztül a talajból vízben oldott ásványokat kapnak. Ha a talaj nem rendelkezik ásványi tápanyagokkal, a növény nem fejlődik rendesen. A gazdálkodók gyakran ellenőrzik a talajt, hogy biztosítsák, hogy elegendő tápanyagot termeljen a növények termesztéséhez. Ellenkező esetben táplálkozási és növényi növekedéshez használjon alapvető ásványi anyagokat tartalmazó műtrágyákat.

Miért olyan fontos a fotoszintézis?

Röviden és egyértelműen a gyermekek számára a fotoszintézis magyarázata, érdemes megemlíteni, hogy ez a folyamat a világ egyik legfontosabb kémiai reakciója. Mi az oka ennek a hangos kijelentésnek? Először is, a fotoszintézis táplálja a növényeket, amelyek viszont minden más élő teremtményt táplálnak a bolygón, beleértve az állatokat és az embereket. Másodszor, a fotoszintézis eredményeként a légzéshez szükséges oxigén szabadul fel a légkörbe. Minden élőlény oxigénben lélegzik, és kilélegzi a szén-dioxidot. Szerencsére a növények az ellenkezőjét teszik, ezért nagyon fontosak az emberek és az állatok számára, mivel lehetőséget adnak arra, hogy lélegezzenek.

Csodálatos folyamat

Kiderült, hogy a növények is lélegezni tudnak, de ellentétben az emberekkel és az állatokkal, a levegőből inkább oxigént szívnak, mint az oxigént. Növények is inni. Ezért kell vizet vizet, különben meg fognak halni. A gyökérrendszer segítségével vizet és tápanyagokat szállítanak a növényi test minden részébe, és a széndioxid felszívódása a kis lyukakon keresztül történik. A kémiai reakció kiváltására szolgáló kiváltó napfény. A kapott anyagcseretermékeket a növények táplálkozáshoz használják, az oxigént a légkörbe engedik. Így elmagyarázhatja röviden és világosan, hogyan halad a fotoszintézis folyamata.

Fotoszintézis: a fotoszintézis világos és sötét fázisai

A szóban forgó folyamat két fő részből áll. A fotoszintézisnek két fázisa van (leírás és táblázat - a továbbiakban). Az első neve fényfázis. Ez csak a fény jelenlétében jelentkezik a tylakoidok membránjaiban, klorofill, elektronátviteli fehérjék és az ATP szintetáz enzim részvételével. Mi más elrejti a fotoszintézist? A fotoszintézis világos és sötét fázisai váltakoznak egymással, mint nap és éjszaka (Calvin ciklusok). A sötét fázis folyamán ugyanaz a glükóz, a növények táplálása. Ezt a folyamatot is fényfüggetlen reakciónak nevezik.

1. A kloroplasztokban előforduló reakciók csak fény jelenlétében lehetségesek. Ezekben a reakciókban a fényenergia kémiai energiává alakul

2. A klorofill és más pigmentek a napfénytől származó energiát elnyelik. Ezt az energiát a fotoszintézisért felelős fotorendszerekbe továbbítják.

3. A vizet elektronokhoz és hidrogénionokhoz használják, és részt vesz az oxigén előállításában is.

4. Az elektronokat és a hidrogénionokat az ATP (energia tároló molekula) létrehozására használják, ami a fotoszintézis következő fázisában szükséges.

1. A fényciklus reakciója a kloroplaszták stromájában jelentkezik.

2. A szén-dioxidot és az ATP-től származó energiát glükózként használják.

következtetés

A fentiekből az alábbi következtetések vonhatók le:

  • A fotoszintézis olyan folyamat, amely lehetővé teszi, hogy energiát kapjon a naptól.
  • A nap fényenergiáját kémiai energiává alakítja klorofill segítségével.
  • A klorofill zöld színt ad a növényeknek.
  • A fotoszintézis növényi levélsejtek kloroplasztjaiban történik.
  • A fotoszintézishez szén-dioxid és víz szükséges.
  • A szén-dioxid apró nyílásokon keresztül lép be a növénybe, amelyen keresztül az oxigén felszabadul.
  • A víz gyökerei révén felszívódik a növénybe.
  • Fotoszintézis nélkül a világban nem lenne étel.

A fotoszintézis meghatározása

A fotoszintézis olyan kémiai folyamat, amelynek során a növények, egyes baktériumok és algák szén-dioxidból és vízből származó glükózt és oxigént termelnek, és csak fényforrást használnak.

Ez a folyamat rendkívül fontos a Föld élete szempontjából, mert ennek köszönhetően oxigén szabadul fel, amelyen az élet minden függ.

Miért van szükség a glükózra (étel)?

Az emberekhez és más élő dolgokhoz hasonlóan a növényeknek táplálkozásra van szükségük a megélhetésük fenntartásához. A glükóz értéke növények esetében a következő:

  • A fotoszintézisből származó glükózt a légzés során használják fel, hogy felszabadítsák az üzemben szükséges energiát más létfontosságú folyamatokhoz.
  • A növényi sejtek a glükóz egy részét keményítővé is átalakítják, amelyet szükség szerint használnak. Ezért a halott növényeket biomasszaként használják, mert kémiai energiát tárolnak.
  • A glükózra szükség van más, a növekedéshez és más fontos folyamatokhoz szükséges vegyi anyagok, például fehérjék, zsírok és növényi cukrok előállításához.

A levelek külső szerkezete

A növények egyik legfontosabb jellemzője a levelek nagy felülete. A legtöbb zöld növény széles, lapos és nyitott levelekkel rendelkezik, amelyek képesek a fotoszintézishez szükséges napenergia (napfény) felvételére.

  • Központi vénák és petiole

A központi vénát és a levélnyereget összekapcsolják, és a levél alapja. A szár olyan módon helyezi el a levélt, hogy a lehető legtöbb fényt kapja.

  • Levéllapát

Az egyszerű leveleknek egy lapja van, és összetett - néhány. Levéllap - a lap egyik legfontosabb összetevője, amely közvetlenül részt vesz a fotoszintézis folyamatában.

A levelekből származó vénák hálózata vizet szállít a szárakból a levelekbe. Az elkülönített glükózt a növény más részeire is eljuttatják a levelekből a vénákon keresztül. Ezen túlmenően a lemez ezen részei támasztják alá és tartják a laplapot a napfény nagyobb megragadása érdekében. A vénák elhelyezkedése (venáció) a növény típusától függ.

  • Alaplap

A levél alja az alsó része, amely a szárral van összekötve. Gyakran, a levél alján van egy pár pár.

A növény típusától függően a levél szélének eltérő alakja lehet, beleértve a következőket: egész, fogazott, fogazott, hornyos, csípős, stb.

  • Levél teteje

A levél széléhez hasonlóan a hegy különböző formájú lehet: éles, lekerekített, tompa, hosszúkás, húzott stb.

A levelek belső szerkezete

Az alábbiakban a levélszövet belső szerkezetének egy rövid diagramja látható:

A kutikula a növény felszínén található fő védőréteg. Általában vastagabb a lap tetején. A kutikula viaszszerű anyaggal van bevonva, amely megvédi a növényt a víztől.

Az epidermisz egy olyan sejtréteg, amely a levél integumentáris szövete. Fő funkciója a levél belső szöveteinek védelme a kiszáradás, mechanikai károsodások és fertőzések ellen. Szabályozza a gázcsere és az átömlés folyamatát is.

A mezofill a fő növényi szövet. Itt van a fotoszintézis folyamata. A legtöbb növényben a mezofillet két rétegre osztják: a teteje palisádé, az alsó pedig szivacsos.

  • Védősejtek

A védősejtek a levél epidermisz speciális sejtjei, amelyeket a gázcsere szabályozására használnak. Védőfunkciókat végeznek a stomata számára. A sztomatikus pórusok nagyra válnak, ha a víz szabadon elérhető, különben a védősejtek lassúvá válnak.

A fotoszintézis attól függ, hogy a szén-dioxid (CO2) a levegőből a sztómákon keresztül behatol-e a mezofill szövetbe. A fotoszintézis melléktermékeként kapott oxigén (O2) a sztómákon keresztül hagyja el a növényt. Amikor a sztómák nyitva vannak, a párolgás következtében a víz elvész, és a gyökerek által felszívódó vízzel át kell tölteni az átáramlási áramlást. A növényeket arra kell kényszeríteni, hogy egyensúlyba hozzák a levegőből felszívódó CO2 mennyiségét és a sztomatikus pórusokon keresztüli vízveszteséget.

Ellenőrzött egy szakértő

Fázis (fény)

1. Hol van

A fotoszintézis fényfázisa a granulylilakoidokban történik.

2. Az ebben a fázisban előforduló folyamatok

A klorofill fényenergia miatt oxidáció következik be. A visszanyerés a hidrogénből elvett víz elektronjai rovására történik. A tylakoid membrán belső és külső oldala között potenciális különbség keletkezik, és az ATP szintetáz segítségével a NADP NADP * H2-re redukálódik (nikotamid-adenin-dinukleotid-foszfát redukált forma).

3. A folyamat eredményei

- a víz fotolízise (bomlás), amelyen felszabadul

- a fény energiája az ATP és a NADP * H2 kémiai kötéseinek energiává alakul át

Fázis (sötét)

1. Hol van

A fotoszintézis sötét fázisa a kloroplaszt sztrómájában jelentkezik.

2. Az ebben a fázisban előforduló folyamatok

A CO2 (szén-dioxid) rögzítése van.

A Calvin-ciklus reakcióiban az ATP és a fényfázisban képződött NADP * H2 (nikotamid-adenin-dinukleotid-foszfát redukált formája) redukálóereje csökkenti a CO2-t.

A fotoszintézis fogalma, hol és mi történik a fotoszintézis fényfázisában

A fotoszintézis a fényenergia kémiai kötéseinek energiává történő képződésének folyamatai, a fotoszintetikus festékek részvételével.

Ez a fajta táplálkozás jellemző a növényekre, a prokariótákra és egyes egysejtű eukariótákra.

A természetes szintézis során a szénnel és a vízzel való kölcsönhatásban a glükóz és szabad oxigén alakul át:

6CO2 + 6H2O + fényenergia → 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 - fél-autonóm kétmembrán organellák, amelyek a plasztidok osztályába tartoznak. A laplapok lapos alakjával a fényenergia és a szén-dioxid kiváló minőségű felszívódása és teljes kihasználása biztosított. A természetes szintézishez szükséges víz a vízvezető anyagból származó gyökerekből származik. A gázcsere a sztómákon keresztüli diffúzió útján történik, részben pedig a kutikulán keresztül.

A kloroplasztok színtelen stromával vannak feltöltve, és lamellákkal vannak tele, amelyek egymással kombinálva tylakoidokat képeznek. Ezeken belül a fotoszintézis történik. A cianobaktériumok önmagukban kloroplasztok, így a természetes szintézishez használt készüléket nem különálló szervként választjuk el.

A fotoszintézis folytatódik a pigmentek részvételévelA klorofillok általában megtalálhatók. Néhány organizmus egy másik pigmentet tartalmaz - karotinoidot vagy fikobilint. A prokarióták bakterioklorofill pigmentet tartalmaznak, és ezek a szervezetek nem bocsátanak ki oxigént a természetes szintézis végén.

A fotoszintézis két fázist halad át - világos és sötét. Mindegyikük specifikus reakciókkal és kölcsönhatásba lépő anyagokkal jellemezhető. Részletesebben vizsgáljuk meg a fotoszintézis fázisainak folyamatát.

A fotoszintézis első fázisa azzal jellemezve, hogy nagy energiájú termékeket képeznek, amelyek az ATP, a celluláris energiaforrás és a NADP, egy redukálószer. A színpad végén az oxigént melléktermékként állítják elő. A fényfázis szükségszerűen napfénygel történik.

A fotoszintézis folyamata a tylakoidok membránjaiban megy végbe az elektronátviteli fehérjék, az ATP szintetáz és a klorofill (vagy más pigment) részvételével.

Az elektrokémiai láncok működését, amelyeken keresztül az elektronok és részben hidrogén protonok átadása következik be, a pigmentek és enzimek által képzett komplex komplexek képezik.

A fényfázis folyamatának leírása:

  1. Amikor a napfény megérinti a növényi szervezetek levéllemezeit, a klorofill elektronok izgatottak a lemezszerkezetben,
  2. Aktív állapotban a részecskék kilépnek a pigmentmolekulából és a tylakoid külső oldalára esnek, ami negatív töltésű. Ez egyidejűleg a klorofillmolekulák oxidációjával és azt követő redukciójával egyidejűleg történik, amelyek a következő elektronokat vesznek a vízbe belépő vízből.
  3. Ezután víz képződik az ionok képződésével, amelyek elektronokat adnak, és OH-gyökökké alakulnak, amelyek képesek részt venni a reakciókban és tovább,
  4. Ezután ezek a gyökök egyesülnek, hogy vízmolekulákat és szabad oxigént képezzenek, amelyek a légkörbe kerülnek.
  5. A thylakoid membrán egyrészt pozitív töltést szerez egy hidrogénion miatt, másrészt negatív töltést okoz az elektronok miatt,
  6. A membrán oldala közötti 200 mV-os különbséggel a protonok áthaladnak az ATP-szintetáz enzimen, ami az ADP átalakulásához ATP-hez vezet (foszforilációs folyamat),
  7. A vízből kibocsátott atomi hidrogénnel a NADP + NADPH2-re csökken,

Míg a reakciófolyamatban a szabad oxigén a légkörbe kerül, az ATP és a NADPH2 részt vesz a természetes szintézis sötét fázisában.

E szakasz kötelező komponense a szén-dioxid.mely növényeket folyamatosan felszívja a külső környezetből a levelek sztómáján keresztül. A sötét fázis folyamatai a kloroplaszt sztrómájában zajlanak. Mivel ebben a szakaszban sok napenergia nem szükséges, és az ATP-t és a NADPH2-t kellőképpen megszerzik a fényfázis során, a szervezetekben a reakciók mind napközben, mind éjszaka is folytatódhatnak. A folyamatok ebben a szakaszban gyorsabbak, mint az előző.

A sötét fázisban előforduló folyamatok összessége a szén-dioxid külső környezetből történő egymást követő átalakulásának egyfajta láncaként jelenik meg:

  1. Az első reakció ebben a láncban a szén-dioxid rögzítése. A RibBP-karboxiláz enzim jelenléte hozzájárul a reakció gyors és zökkenőmentes lefolyásához, ami egy 6 szénatomos vegyület képződését eredményezi, amely két foszfoglicinsav molekulává bomlik,
  2. Ezután meglehetősen bonyolult ciklus következik be, amely bizonyos számú reakciót tartalmaz, melynek befejezésekor a foszfoglicinsav természetes cukorrá, glükózvá alakul. Ezt a folyamatot Calvin ciklusnak nevezik,

A cukor mellett zsírsavak, aminosavak, glicerin és nukleotidok képződése is előfordul.

A fotoszintézis lényege

A természetes szintézis fény- és sötét fázisainak összehasonlításainak táblázatából le lehet rövidíteni mindegyikük lényegét. A fényfázis klórszemcsékben fordul elő a fényenergia kötelező bevonásával a reakciókba. A reakciók olyan komponenseket foglalnak magukban, mint az elektronszállító fehérjék, az ATP szintetáz és a klorofill, amelyek vízzel való kölcsönhatás során szabad oxigént, ATP-t és NADPH2-t képeznek. A kloroplaszt sztrómájában előforduló sötét fázis esetében a napfény nem szükséges. Az utolsó fázisban keletkező ATP és NADPH2 szén-dioxiddal való kölcsönhatás során természetes cukrot (glükózt) képez.

Amint a fentiekből kitűnik, a fotoszintézis meglehetősen összetett és többlépéses jelenségnek tűnik, beleértve számos különböző anyaggal kapcsolatos reakciót. A természetes szintézis eredményeként oxigént kapunk, amely az élő szervezetek légzéséhez és az ultraibolya sugárzás elleni védelemhez szükséges az ózonréteg kialakulásával.

Fotó légzés

fotorespiráció:
1 - kloroplaszt, 2 - peroxiszóma, 3 - mitokondrium.

Ez a fényfüggő oxigén és szén-dioxid felszívódása. A múlt század elején kiderült, hogy az oxigén elnyomja a fotoszintézist. Mint kiderült, RibB-karboxiláz esetében a szubsztrát nemcsak szén-dioxid, hanem oxigén is lehet:

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

Az enzimet ribf-oxigenáznak nevezik. Az oxigén egy versenyképes szén-dioxid-rögzítő inhibitor. A foszfátcsoportot lehasítják, és a foszfoglikolát glikolátvá válik, amelyet a növénynek el kell dobnia. Belép peroxiszómákba, ahol glicinné oxidálódik. A glicin belép a mitokondriumokba, ahol szerinné oxidálódik, a már rögzített szén elvesztésével CO.2. Ennek eredményeként két glikolátmolekula (2C + 2C) egy PGA (3C) és CO2. A fotorespiráció a C hozam csökkenéséhez vezet3- 30–40% -kal (C3-rasteniya - C-vel jellemzett növények3- fotoszintézis).

C4 fotoszintézis

C4- fotoszintézis - fotoszintézis, amelyben az első termék egy négy szénatom (C4) kapcsolatok. 1965-ben megállapították, hogy egyes növényekben (cukornád, kukorica, cirok, köles) a fotoszintézis első termékei négy szénsav. Ilyen növényeket hívnak C4-rasteniyami. 1966-ban Hatch és Slack az ausztrál tudósok ezt mutatják4- a növények gyakorlatilag nem rendelkeznek fotoreakcióval, és sokkal hatékonyabban szívják fel a szén-dioxidot. A szén C útja4a növények elkezdtek hívni által Hatch-Slack.

A C4- a levél speciális anatómiai szerkezete jellemzi. Minden vezetősugarat egy kettős rétegrész vesz körül: a külső - a mezofillasejteket, a belső bélés cellákat. A szén-dioxid a mezofill sejtek citoplazmájában van rögzítve, az akceptor foszfoenolpiruvát (PEP, 3C), a PEP karboxilezés eredményeképpen oxonacetát (4C) képződik. A folyamatot katalizáljuk PEP karboxiláz. A RibB-karboxilázzal ellentétben az FEP-karboxiláz nagy affinitással rendelkezik a CO-ra.2 és ami a legfontosabb, nem lép kapcsolatba az O-val2. A mezofill kloroplasztokban sok grana van, ahol a fényfázisú reakciók aktívak. A sejtlemezek kloroplasztjaiban a sötét fázis reakciói jelentkeznek.

Az oxaloacetátot (4C) maláttá alakítjuk, amelyet a plazmódákon keresztül továbbítanak a béléssejtekbe. Itt dekarboxilezzük és dehidratáljuk piruvát, CO2 és NADP · N2.

A piruvát visszatér a mezofill sejtekbe és regenerálódik az ATP energia rovására a PEP-ben. CO2 ismét rögzítettük RibB-karboxilázt PGA képződésével. Az FEP regenerálása ATP energiát igényel, így közel kétszer annyi energiára van szükség, mint a C esetében3- fotoszintézis.

C épület4-rasteny:
1 - külső réteg - mezofill sejtek, 2 - belső rétegű sejtek, 3 - Kranz-anatómia, 4, 5 - kloroplasztok, 4 - számos oldal, kis keményítő, 5 - néhány oldal, sok keményítő.

C4- fotoszintézis:
Az 1. ábra egy mezofillasejt, 2 a vezető sugárbélés cellája.

A fotoszintézishez szükséges feltételek

Az alábbiakban feltüntetjük azokat a feltételeket, amelyek szükségesek a fotoszintézis folyamatának elvégzéséhez:

  • Szén-dioxid. Színtelen, szagtalan földgáz, amely a levegőben található, és amelynek tudományos megnevezése CO2. A szén és a szerves vegyületek égése során keletkezik, és a légzés során is előfordul.
  • víz. Átlátszó folyékony kémiai szagtalan és íztelen (normál körülmények között).
  • Fény. Bár a mesterséges fény a növények számára is alkalmas, a természetes napfény általában a legjobb feltételeket teremt a fotoszintézishez, mivel természetes ultraibolya sugárzást tartalmaz, amely pozitív hatást gyakorol a növényekre.
  • A klorofill. Ez egy zöld pigment a növények leveleiben.
  • Tápanyagok és ásványi anyagok. Vegyi anyagok és szerves vegyületek, amelyek a növények gyökerei felszívódnak a talajból.

Mi a fotoszintézis eredménye?

  • glükóz,
  • Oxigén.

(A fényenergia zárójelben jelenik meg, mert nem anyag.)

Megjegyzés: A növények a levegőből szén-dioxidot kapnak a leveleken keresztül, és a talajból a vizet a gyökereken keresztül. A fényenergia a napból származik. A kapott oxigént a levelekből a levegőbe szabadítják fel. A kapott glükóz más anyagokká, például keményítővé alakítható, amelyet energia tartalékként használnak.

Ha a fotoszintézishez hozzájáruló tényezők hiányoznak vagy elégtelen mennyiségben vannak jelen, ez hátrányosan befolyásolhatja a növényt. Például egy kisebb mennyiségű fény kedvező feltételeket teremt a növény leveleit fogyasztó rovarok számára, és a vízhiány lelassul.

Hol fordul elő a fotoszintézis?

A fotoszintézis növényi sejtekben történik, kis plasztidokban, úgynevezett kloroplasztok. A kloroplasztok (főleg a mezofill rétegben találhatóak) egy zöld anyagot tartalmaznak, amelyet klorofillnek neveznek. Az alábbiakban a sejt más részei a kloroplasztikus fotoszintézishez dolgoznak.

A növényi sejtrészek funkciói

  • Sejtfal: strukturális és mechanikai támogatást nyújt, megvédi a sejteket a kórokozóktól, javítja és meghatározza a sejt alakját, szabályozza a növekedés sebességét és irányát, valamint formázza a növényeket.
  • A citoplazma: platformot biztosít az enzimek által ellenőrzött legtöbb kémiai folyamathoz.
  • membrán: gátként működik, és ellenőrzi az anyagok mozgását a cellába és onnan.
  • kloroplasztokat: a fentiekben leírtak szerint klorofillet, egy zöld anyagot tartalmaznak, amely a fotoszintézis során elnyeli a fényenergiát.
  • vacuole: egy üreg belsejében a sejt-citoplazmában, amely felhalmozja a vizet.
  • Sejtmag: tartalmaz egy genetikai márkát (DNS), amely szabályozza a sejtaktivitást.

A klorofill elnyeli a fotoszintézishez szükséges fényenergiát. Fontos megjegyezni, hogy nem minden fény hullámhossza felszívódik. A növények elsősorban a vörös és a kék hullámokat elnyelik - a zöld tartományban nem vesznek fel fényt.

Szén-dioxid a fotoszintézis folyamatában

A növények szén-dioxidot kapnak a levegőből a leveleken keresztül. A szén-dioxid a lap alján lévő kis lyukon keresztül - a sztómán keresztül - szivárog.

A levél alsó része szabadon elhelyezkedő cellákkal rendelkezik, így a szén-dioxid eléri a többi sejtet a levelekben. Azt is lehetővé teszi, hogy a fotoszintézis során keletkező oxigén könnyen elhagyja a leveleket.

A levegőben, ahol nagyon alacsony koncentrációban lélegezünk, szén-dioxid van jelen, és a fotoszintézis sötét fázisában szükséges tényező.

Fény a fotoszintézis folyamatában

A levélnek általában nagy területe van, így sok fényt képes elnyelni. Felső felülete védve van a vízveszteségtől, a betegségektől és az időjárási viaszréteg (kutikula) hatásától. A lap teteje, ahol a fény esik. Ezt a mezofill réteget paliszádnak nevezik. Alkalmas nagy mennyiségű fény elnyelésére, mert sok kloroplasztot tartalmaz.

A fényfázisokban a fotoszintézis folyamata sok fény mellett nő. Ha a könnyű fotonok zöld levélre koncentrálódnak, több klorofill molekula ionizálódik és több ATP és NADPH keletkezik. Bár a fény a fényfázisokban rendkívül fontos, meg kell jegyezni, hogy a túlzott mennyiség károsíthatja a klorofillet és csökkentheti a fotoszintézis folyamatát.

A fényfázisok nem túlságosan függnek a hőmérséklettől, a víztől vagy a szén-dioxidtól, bár ezek mind szükségesek a fotoszintézis befejezéséhez.

Víz a fotoszintézis folyamatában

A növények a gyökereken keresztül kapják meg a fotoszintézishez szükséges vizet. Gyökérszőrük van a talajban. A gyökereket nagy felület és vékony fal jellemzi, amely lehetővé teszi, hogy a víz könnyen áthaladjon rajtuk.

A képen a növények és a sejtek elegendő vizet (balra) és a vízhiányt (jobbra) mutatják.

Megjegyzés: A gyökérsejtek nem tartalmaznak kloroplasztokat, mivel általában sötétben vannak, és nem képesek fotoszintetizálni.

Ha a növény nem szívja fel a vizet, elhalványul. Víz nélkül a növény nem képes elég gyorsan fotoszintetizálni, és még meg is halhat.

Mit jelent a víz a növények számára?

  • Oldott ásványi anyagokat biztosít, amelyek támogatják a növény egészségét, t
  • Az ásványi erőforrások szállítására szolgáló közeg,
  • Fenntartja a stabilitást és a helyességet
  • Hűti és telíti a nedvességet
  • Lehetővé teszi különböző kémiai reakciók végrehajtását növényi sejtekben.

A fotoszintézis értéke a természetben

A fotoszintézis biokémiai folyamata a napfény energiáját használja a víz és a szén-dioxid oxigént és glükózzá történő átalakítására. A glükózt építőelemként használják a szövetek növekedéséhez szükséges növényekben. Így a fotoszintézis az, ahogyan a gyökerek, szárak, levelek, virágok és gyümölcsök képződnek. A fotoszintézis folyamata nélkül a növények nem képesek növekedni vagy szaporodni.

A fotoszintetikus képességük miatt a növények termelői néven ismertek, és a Föld szinte minden élelmiszerláncának alapját képezik. (Az algák egyenértékűek a vízi ökoszisztémák növényeivel). Minden étel, amit eszünk, a fotoszintetikus szervezetekből származik. E növényeket közvetlenül fogyasztjuk, vagy olyan állatokat eszünk, mint a tehéneket vagy a sertéseket, amelyek növényi táplálékot fogyasztanak.

  • Az élelmiszerlánc alapja

A vízi rendszerek belsejében a növények és az algák is képezik az élelmiszerlánc alapját. Az algák táplálékként szolgálnak a gerinctelenek számára, amelyek viszont a nagyobb szervezetek élelmezésének forrása. Fotoszintézis nélkül a vízi környezetben az élet lehetetlen lenne.

  • Szén-dioxid eltávolítás

A fotoszintézis átalakítja a szén-dioxidot oxigént. A fotoszintézis során a légkörből származó szén-dioxid belép a növénybe, majd oxigénként szabadul fel. A mai világban, ahol a szén-dioxid szintje megdöbbentő ütemben növekszik, minden olyan folyamat, amely a szén-dioxidot a légkörből eltávolítja, környezetvédelmi szempontból fontos.

  • Tápanyag-kerékpározás

A növények és más fotoszintetikus szervezetek létfontosságú szerepet játszanak a tápanyag-kerékpározásban. A levegőben lévő nitrogén növényi szövetekben van rögzítve, és fehérjék létrehozásához hozzáférhetővé válik. A talajban lévő nyomelemek beépíthetők a növényi szövetekbe, és a növényevő számára hozzáférhetővé válhatnak, tovább az élelmiszerlánc mentén.

  • Fotoszintetikus függőség

A fotoszintézis a fény intenzitásától és minőségétől függ. Az egyenlítőnél, ahol a napfény bőséges az év során, és a víz nem korlátozó tényező, a növények magas növekedési üteműek, és meglehetősen nagyok lehetnek. Ezzel ellentétben az óceán mélyebb részein a fotoszintézis kevésbé gyakori, mivel a fény nem hatol be ezekbe a rétegekbe, és ennek következtében ez az ökoszisztéma több kopár.

Pin
Send
Share
Send
Send