Когда идет процесс фотосинтеза

Наши предки спали не так, как мы Что мы делаем неправильно В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки Изначально. Как итог можно сказать то, что процесс фотосинтеза является неотъемлемой частью жизнедеятельности растений. Говоря простым языком, фотосинтез представляет собой процесс, при котором поглощенные растением вода и углекислый газ на свету при помощи хлорофилла образуют сахар и кислород Таким образом, неорганические вещества удивительным образом превращаются органические Полученный результате преобразования сахар является источником энергии растений. В процессе фотосинтеза углекислый газ присутствии хлорофилла реагирует с водой при этом образуется глюкоза и выделяется кислород 6CO2 6H2O C6H12O6 6O2 Более грамотной будет запись CO2 2H2O CH2O O2 H2O, которая показывает, что выделяющийся кислород образуется из воды Похожим уравнением описывается и хемосинтез серобактерий CO2 2H2S CH2O. Название Процесс фотосинтеза Раздел Рефераты по биологии Тип реферат Добавлен 07 36 09 03 июня 2010 Похожие работы Просмотров 5797 Комментариев 2 Оценило 6 человек Средний балл 4 5 Оценка 5 Скачать.

Значение фотосинтеза нельзя переоценить, потому что вся энергия, содержащаяся нашей пище, накапливается прямо или косвенно благодаря процессу фотосинтеза, а источником большей части используемой энергии, на которой работают заводы, являются горючие ископаемые, где она была запасена посредством фотосинтеза далеком прошлом Лит 1972, 1975 подсчитал, что наземные растения образуют за год 10010 9 сухого вещества, из которых более 2 3 вырабатывают деревья Общая энергия, ежегодно накапливаемая растениях при фотосинтезе, приблизительно 100 раз превышает энергию, содержащуюся угле, добываемом течение года во всех шахтах мира Хотя леса и занимают только 1 3 поверхности суши земного шара, они вырабатывают около 2 3 сухого вещества, то время как возделываемые земли занимают приблизительно 9 и дают только 9 сухого вещества.

Свет Свет необходим для образования хлорофилла, хотя сеянцы некоторых хвойных и небольшое число других видов растений образуют хлорофилл темноте Относительно низкая освещенность эффективна для инициации или ускорения образования хлорофилла Выращенные темноте желтые сеянцы содержат протохлорофилл предшественник хлорофилла а, для восстановления которого до хлорофилла а требуется свет Очень яркий свет вызывает разложение хлорофилла Следовательно, хлорофилл всегда одновременно синтезируется и разрушается На ярком свету равновесие устанавливается при более низкой концентрации хлорофилла, чем при свете малой интенсивности Теневые листья обычно имеют более высокую концентрацию хлорофилла, чем световые. Вода Умеренный водный стресс замедляет образование хлорофилла, а сильное обезвоживание растительных тканей не только нарушает синтез хлорофилла, но и вызывает распад уже имеющихся молекул В результате листья растений, подвергшихся воздействию засухи, имеют тенденцию к пожелтению Листья деревьев и кустарников могут также пожелтеть при насыщении водой почвы вокруг их корней Действие засухи и плохой аэрации почвы является до некоторой степени косвенным синтез хлорофилла задерживается вследствие общего нарушения метаболизма см главы 16.

Кислород При отсутствии кислорода сеянцы не образуют хлорофилла даже на свету Это указывает на то, что аэробное дыхание необходимо для некоторых процессов образования промежуточных соединений, что для синтеза хлорофилла необходим приток метаболической энергии. Фотосинтетическую способность иногда оценивают по чистому приросту сухой массы Такие данные имеют особое значение, потому что прирост представляет собой среднее истинное увеличение массы за большой промежуток времени условиях внешней среды, включающих обычные периодически наступающие стрессы. Фотосинтетическая способность часто значительно различается у разных видов, а также среди разновидностей, клонов и особей одного вида, но разного происхождения Такое разнообразие обычно связано с основными различиями метаболизме или анатомической структуре листьев Кроме того, разные виды и разновидности одного вида заметно различаются по развитию кроны, поэтому образование большего количества листьев или более продолжительный вегетационный период часто компенсируют низкую интенсивность фотосинтеза на единицу листовой поверхности или сухой массы.

Ранним утром светлого безоблачного теплого дня фотосинтез идет слабо вследствие небольшой интенсивности света и низкой температуры, несмотря на высокую влажность листьев и высокую концентрацию двуокиси углерода межклетниках листьев При повышении интенсивности света, нагревании воздуха устьица открываются, неттофотосинтез начинает быстро увеличиваться и может достичь максимума до полудня Часто вслед за максимумом наступает полуденное понижение, которое может быть небольшим или резким Полуденная депрессия нередко сменяется новым повышением фотосинтеза более поздние послеполуденные часы, а затем окончательно снижается Наблюдается это, как правило, ранним вечером вслед за уменьшением интенсивности света и температуры Вследствие изменений условий внешней среды разные дни и пределах одного дня дневной ход фотосинтеза часто значительно отклоняется от описанного выше Большинство дневных изменений фотосинтеза, за исключением полуденного понижения, хорошо взаимодействуют с изменениями интенсивности света.

Сезонные изменения интенсивности фотосинтеза на единицу листвы значительно отличались от сезонного хода интенсивности фотосинтеза пересчете на один сеянец У сосны ладанной интенсивность фотосинтеза на единицу длины пучка хвои заметно повышалась с февраля по март, несмотря на то, что этот период новая хвоя не появлялась Максимальная интенсивность на единицу длины пучка была достигнута мае, за 4 месяца до максимума интенсивности на один сеянец Высокая интенсивность сохранялась до сентября, а затем интенсивность фотосинтеза на единицу длины хвои и на один сеянец начала понижаться У хвои сосны веймутовой фотосинтез также заметно повышался с февраля по март, но максимум не был достигнут до июля Высокая интенсивность сохранялась течение сентября, несколько понизилась ноябре и достигла минимума январе. Роль фотосинтеза Суммарный итог химических реакций фотосинтеза может быть описан для каждого из его продуктов отдельным химическим уравнением Для простого сахара глюкозы уравнение имеет следующий. Уравнения, описывающие образование других органических соединений, имеют не столь простой вид Для синтеза аминокислоты требуются дополнительные неорганические соединения, как например при образовании цистеина. Фотосинтез это процесс образования органических веществ из неорганических В частности, органическим веществом является глюкоза, а неорганическими вода и углекислый.

Когда клетках протекает фотосинтез, хлоропластах и на их мембранах идут различные реакции Свет нужен не для всех из них Поэтому выделяют две фазы фотосинтеза световую и темновую Для темновой фазы свет не нужен, и она может происходить ночью. В результате процесса фотосинтеза образуется не только органическое вещество, но и кислород Кислород выделяется воздух через поверхность растения. Итак, для протекания процесса фотосинтеза нужен углекислый газ, вода и свет Продуктами фотосинтеза являются органическое вещество глюкоза и кислород Фотосинтез протекает хлоропластах которых больше всего листьях. Нередко мы замечаем на листьях аквариумных растений фантастическое, завораживающее зрелище серебристые пузырьки кислорода поднимаются с листьев вверх Значит, внутри растения происходят активные процессы жизнедеятельности. Если аквариум стоит затемненном месте, водные растения испытывают недостаток освещения и начинают, наоборот, поглощать кислород, а выделять углекислый газ Изза присутствия кислорода питательные элементы растениях начинают разлагаться, выделяя незначительное количество тепловой энергии Проще говоря, темноте водные растения дышат кислородом, а выделяют углекислый.

Хлоропласты необходимы для процесса фотосинтеза, при котором растении из неорганических веществ воды и углекислого газа образуются органические вещества, и выделяется кислород Хлоропласты по форме напоминают двояковыпуклые линзы размером 46 мкм Они не стоят на месте, а движутся внутри клетки При слабом освещении они располагаются именно ближе к наиболее освещенной стенке клетки Причем они поворачиваются к свету большей своей поверхностью При очень интенсивном освещении хлоропласты, наоборот, выстраиваются вдоль стенок и поворачиваются к свету ребром То есть они стремятся находиться благоприятном для себя положении. Для растений очень важен ультрафиолет, состоящий из длинных, средних и коротких лучей. Некоторые водные растения усваивают углекислый газ через корни на дне ила, который выделяется при жизнедеятельности бактерий. Южноамериканские карликовые цихлиды латиноамериканский колорит вашего аквариума. Лучи света, отраженные от листа или прошедшие сквозь него, сильно обеднены фотосинтетически активной радиацией Эта часть спектра света усиленно поглощается листьями, а отражаются тепловые лучи, что предохраняет хлоропласты от перегрева. В числе факторов, определяющих интенсивность фотосинтеза, находится минеральное питание растений При прекращении по тем или иным причинам поглощения корнями питательных элементов, уже спустя полчаса фотосинтез существенно ослабляется.

От условий питания растения сильно зависят при пониженной освещённости Здесь главную роль играет наличие доступного азота почве Улучшение уровня питания азотом немедленно повышает интенсивность фотосинтеза. У многих современных гибридов огурцов фотосинтетический аппарат способен одинаково хорошо настраиваться на свет разной интенсивности с максимальным его использованием В целом же гибриды овощных культур фотосинтезируют лучше сортов, так как этом процессе объединяют лучшие черты свойства обоих родителей. В фотосинтезе участвуют химические реакции, вызываемые светом ферментативные темновые реакции расщепления отдельных сложных соединений для подготовки их оттока из листьев процессы обмена углекислого газа и кислорода между хлоропластами и наружной атмосферой. Главные потребители продуктов фотосинтеза активно растущие и запасающие органы растений Они же оказывают ответное положительное действие на сам процесс. В количественном отношении различают истинный брутто и видимый нетто фотосинтез Под первым подразумевают количество органических веществ ассимилянтов, выработанных растением целом для построения всех своих органов и покрытия их расходов на дыхание Второй это разность между количеством углекислого газа, поглощенным листьями и выделенным ими процессе дыхания.

Только одном случае угнетение фотосинтеза полезно для растениеводства, это бывает тогда, когда сорняки лишают света Чем сильнее затенение почвы каждой культурой открытого грунта и чем раньше оно наступает, тем труднее сорнякам доходить до цветения и осеменения. Молекула хлорофилла, отдавая электрон, окисляется Возникает так называемая электронная недостаточность Чтобы процесс фотосинтеза не прерывался, она должна быть возмещена другим электроном Откуда же он берется Оказывается, источник электронов, а также протонов помните, они создают разность потенциалов по обе стороны мембраны вода Под действием солнечного света, а также с участием особого фермента зеленое растение способно фотоокислять воду. И только совокупное использование продуктов почвенного и светового питания продуктов фотосинтеза позволяет растениям образовывать новые молекулы, размножать клетки, строить новые ткани и органы В этом и состоит процесс роста и развития растения, когда увеличиваются его размеры и формируются дифференцированные органы. Интенсивность и эффективность перечисленных процессов, проходящих растении, впрямую зависит как от внешних экзогенных факторов, так и от внутренних эндогенных и поддаются регулировке Поэтому для того, чтобы говорить о том, как с помощью освещенности, температуры, влажности и режимов питания и полива влиять на скорость роста и развития растений, следует подробней остановиться на сущности основных физиологических процессов растения.

Механизм усвоения углекислого газа, являющегося основным у фотосинтезирующих организмов, описан М Кальвином M Calvin, получившим за эту работу Нобелевскую премию 1961 Описанная им последовательность всех ферментативных реакций, приводящих к образованию сахаров из углекислого газа с помощью энергии солнечного света, носит название цикл Кальвина Типов фотосинтеза растений обнаружено несколько, но общим для всех типов является способность превращать энергию света доступные клетке формы энергии, которая потребляется затем во всех энергозависимых процессах, том числе и для биосинтезов. Углекислый газ является конечным продуктом дыхания При концентрациях выше 40 процесс дыхания тормозится инактивируются некоторые дыхательные ферменты, так же закрываются устьица, что приводит к недостаточному поступлению кислорода. Интенсивность дыхания сильно зависит от снабжения рас тения элементами минерального питания Такие элементы, как фосфор, сера, железо, медь, марганец, принимают непосредственное участие процессе дыха ния, входя промежуточные продукты фосфор или являясь составной частью дыхательных ферментов. Основным органом поглощения воды являются корни Дальнейшее передвижение воды растении идет по сосудистой системе корня, стебля и листа Транспорт воды корне зависит от интенсивности процесса дыхания.

Физиолог растений Баранецкий 1879 изучал суточную периодичность роста и обнаружил, что у одних растений максимальный прирост происходит ночью или ранним утром, а у других днем или вечером По мнению Баранецкого, этот ритм связан с определенным ритмом биохимических процессов листьях и меристемах, а эти процессы свою очередь зависят от периодичности смены дня и ночи. При этом до сих пор список растений, суточный периодизм роста которых изучен, остается очень скудным на одной и той же гряде могут одновременно жить виды или сорта растений, совершенно различные по своим суточным периодам и темпам роста. Для протекания этой фазы свет не является необходимым условием, но протекать эта фаза может как отсутствие света, так и на свету.

При наступлении темноты первичный полисахарид подвергается гидролизу, превращаясь растворимые сахара преимущественно глюкозу Раствор глюкозы по сосудам флоэмы перемещается организме растения к тем органам, где идет интенсивный рост тканей или происходит запасание соответствующих веществ В этих органах поступившая глюкоза вступает процессы синтеза полисахаридов, жиров, белков и нуклеиновых кислот, а также других жизненно важных химических соединений витаминов и др Для синтеза белков и нуклеиновых кислот необходимы другие кроме С, Н и О химические элементы Они поступают растение из почвы виде водных растворов соответствующих солей, содержащих азот, фосфор, серу и другие необходимые химические элементы Для протекания процессов синтеза необходима энергия, источником которой является энергия химических связей молекулах первичных органических веществ, например глюкозы часть глюкозы подвергается окислению, вступая процессы диссимиляции. Биологоэкологическая роль темновой фазы состоит том, что при этом образуются различные органические соединения, без которых невозможно существование животных и человека, осуществляется также круговорот веществ природе неорганические вещества превращаются органические. Фаза первичных превращений и запасания энергии процессе фотосинтеза.

Энергия моля квантов Эйнштейна красной части спектра составляет около 40 ккал моль Т о для Ф идущего соответствии с приведённым уравнением, было бы достаточно поглощения энергии 3 квантов на молекулу CO 2 или на выделение молекулы O 2 Однако окислительновосстановительной реакции от воды к CO 2 должны быть перенесены 4 электрона, причём перенос каждого из них осуществляется ходе двух последовательных фотохимических реакций Поэтому квантовый расход при оптимальных условиях составляет 8 12 квантов на молекулу O 2 а максимальная эффективность преобразования энергии красного света около 30 В полевых условиях вследствие неполного поглощения света, энергетических затрат на дыхание и др потерь, а также ограниченности вегетационного периода эффективность усвоения солнечной энергии с растениями умеренных широтах обычно не выше 0, 5 1, 3 Сопоставление этих цифр c теоретическим максимальным значением указывает на существование значительных резервов, которые могут быть использованы будущем Для некоторых культур с растений удаётся специальных условиях повысить энергетическую эффективность до 5 6 и даже выше при культивировании водорослей до. Теренин А Н Фотохимия хлорофилла и фотосинтез, М 1951 Баховское чтение. Фотосинтез включает сложный комплекс различных но природе реакций результате которьк образуются молекулы углеводов, представляющие собой концентрат энергии клетке Фотосинтезом можно назвать процесс синтеза органических соединений, идущий за счет световой энергии.

Исходными соединения ми для фотосинтеза служат про стые, бедные энергией неоргани ческие вещества диоксид угле рода С0 2 и вода. Фотосинтетические процессы листьях локализованы специальных органеллах, называемых хлоропластами Внутреннее пространство хлоропласта заполнено пластинчатыми гранулами зеленого цвета гранами Граны представляют собой стопки сильно сплюснутых мешочков тилакоидами Стенки тилакоидов ламеллы представляют собой тонкие фосфолипидные мембраны, внутри которых находятся липотропные участники первичных процессов фотосинтеза К ним относятся белки, пигменты, переносчики электронов и протонов Внутреннее межмембранное пространство тилакоидов является водной средой, которой содержатся водорастворимые участники процесса В межгранальном стромальном пространстве также водном, находятся менее упакованные отдельные тилакоиды и ламеллы.

Первая стадия фотосинтеза протекает на свету с помощью фотокатализатора Фотокатализатором, или точнее, сенсибилизатором, растениях является хлорофилл Хлорофилл имеет гидрофобную часть и гидрофильную То есть хлорофилл обладает амфотерными свойствами, которые способствуют самосборке агрегатов хлорофилла на границе липидвода и на поверхности белков, где чередуются гидрофильные и гидрофобные участки Структура центральной части хлорофилла аналогична гему железа молекуле гемоглобина или цитохромах и обеспечивает поглощение света видимом диапазоне Существует три вида хлорофилла a, b и c Спектры поглощения хлорофиллов качественно похожи красной области районе 660680 нм, синей области районе длин волн 450 нм Существование нескольких химически и физически различающихся форм хлорофиллов необходимо для того, чтобы сгладить спектр действия фотосинтеза видимом участке солнечного спектра. Одноквантовые схемы первичных стадий фотосинтезе некоторых бактерий. У некоторых несерных пурпурных бактерий фотосистема осуществляет только замкнутый цикл переноса электронов.

Значение фотосинтеза нельзя переоценить, потому что вся энергия содержащаяся нашей пище, накапливается прямо или косвенно благодаря процессу фотосинтеза, а источником большей части используемой энергии, на которой работают заводы, являются горючие ископаемые, где она была запасена посредством фотосинтеза далеком прошлом Лит 1972, 1975 подсчитал, что наземные растения образуют за год 10010 9 сухого вещества, из которых более 2 3 вырабатывают деревья Общая энергия, ежегодно накапливаемая растениях при фотосинтезе, приблизительно 100 раз превышает энергию, содержащуюся угле, добываемом течение года во всех шахтах мира Хотя леса и занимают только 1 3 поверхности суши земного шара, они вырабатывают около 2 3 сухого вещества, то время как возделываемые земли занимают приблизительно 9 и дают только 9 сухого вещества.

Характерные признаки листьев и их расположение очень различны у разных видов, и соответственно различается эффект взаимного затенения листьев Листья лиан на стенах обычно образуют мозаику, которой каждый лист получает максимальное освещение Такая же ситуация часто отмечается и у листьев, расположенных на поверхности кроны дерева Листовая мозаика является, повидимому, результатом изгибания черешков ответ на фототропический стимул Однако хвоя сосен располагается пучках, что вызывает значительное взаимозатенение Хвоя сосны ладанной, разложенная плашмя кювете и полностью выставленная на свет, достигает светового насыщения приблизительно при такой же интенсивности света, как и листья сеянцев лиственного дерева Однако сеянцам сосны требуется для насыщения три раза более высокая интенсивность света вследствие взаимозатенения. В туманные дни, если свет не является ограничивающим фактором, возможен усиленный фотосинтез, так как такие дни содержание двуокиси углерода воздухе может быть выше, чем ясные дни Кроме того, туман часто считают благоприятным для роста растений благодаря его положительному влиянию на поддержание листьев тургесцентном состоянии Туман способствует, вероятно, более равномерному освещению внутри растительного покрова.

Вещества, загрязняющие воздух Действие загрязняющих воздух веществ на лесные деревья и плодовые сады особенно проявляется вблизи крупных заводов, так же как и их влияние на теневыносливые и декоративные деревья больших городах см главу 17 Целый ряд веществ, загрязняющих воздух, подавляет фотосинтез У загрязняющих веществ часто наблюдается синергизм При этом даже переносимый растениями уровень отдельного вещества может повреждать их присутствии даже небольших количеств другого загрязняющего, агента Наибольшее значение для фотосинтеза имеют такие загрязняющие воздух вещества окислы серы, озон, фториды, пероксиацилнитраты, окислы азота и взвешенные частицы. Поэтому во всех экспериментальных работах по фотосинтетическому газообмену листа отдают преимущество данным по наблюдаемому фотосинтезу Более точный метод изучения интенсивности фотосинтеза метод меченных атомов измеряют количество поглощенного 14. Для характеристики фотосинтеза пользуются и другими показателями квантовый расход, квантовый выход фотосинтеза, ассимиляционное число. Скорость интенсивность фотосинтеза один из важнейших факторов, влияющих на продуктивность с культур, а значит и на урожай Поэтому выяснение факторов, от которых зависит фотосинтез, должно вести к усовершенствованию агротехнических мероприятий. Интенсивность света влияет и на химический состав конечных продуктов фотосинтеза Чем выше освещенность, тем больше образуется углеводов при низкой освещенности больше органических кислот.

Температура оказывает заметное влияние на процесс фотосинтеза, поскольку темновые, а отчасти и световые реакции фотосинтеза контролируются ферментами Оптимальная температура для растений умеренного климата обычно составляет около 25. Очень низкое содержание О 2 или полное отсутствие, как и увеличение концентрации до 25 30, тормозит фотосинтез Для большинства растений некоторое снижение природной концентрации 21 О 2 активирует фотосинтез. Методы обучения репродуктивные вступительные слова учителя, частичнопоисковые самостоятельная работа группах с познавательными материалами, проблемный метод при решении проблемных заданий. Выяснить это я предлагаю вам самим, поработав группах, точнее лабораториях У вас на столах карточки с заданиями Внимательно их прочитайте Выполните задания и расскажите о своих результатах и выводах остальным И конце наших исследований каждая лаборатория должна будет сдать отчет о проделанной работе это заполненная схема процесса фотосинтеза формула фотосинтеза Которая отражает как протекает этот процесс Учитель демонстрирует листы с заданиями. Вывод На свету листьях образуется крахмал В темноте не образуется крахмал. Опыты показали, что сначала растении образуется сахар, затем крахмал образовавшийся крахмал под действием особых веществ превращается растворимый сахар.

И транспортируется из листьев по всему растению Органические вещества которые вырабатываются процессе фотосинтеза нужны для питания всех частей растения, от корней до цветков и плодов Чем больше солнечной энергии и углекислого газа будет получать растение тем больше органических веществ оно будет образовывать В некоторых тканях растения растворимый сахар вновь становиться крахмалом и может откладываться прозапас например клубнях картофеля. Здравствуйте, юные биолухи С приветом к вам Алёша Перепуткин Я великий знаток процесса фотосинтеза А, вы, знаете его Фотосинтез происходит корнях и листьях, только ночью, когда никто не мешает В ходе этого процесса образуется вода а кислород расходуется Луна посылает свою энергию и клетках образуются органические вещества сначала крахмал а потом сахар В процессе фотосинтеза выделяется много энергии, поэтому растения не боятся холода зимой Без фотосинтеза мы бы задохнулись, так как не было бы обогащения атмосферы углекислым газом Перепуткин А 09. Как вы считаете, какое время суток лучше собирать листовые овощи салат, укроп, петрушку и почему. Действительно, растения создают органические вещества для собственных нужд но и обеспечивают пищей другие живые организмы, представляют всему живому кислород для дыхания Растительный покров земли называют.

Кислород таком большом количестве растению не нужен, и его излишки удаляются наружу через устьица Так воздух, которым мы дышим, постоянно добавляется живительный кислород И чем больше будет на Земле растений, тем легче нам будет дышат. Фотосинтез процесс образования хлоропластах на свету органических веществ из неорганических веществ углекислого газа и воды. Учитель задает ученикам вопрос Как можно увеличить интенсивность фотосинтеза учащиеся выдвигают гипотезы. Учитель А как сказывается загрязненность воздуха пылью и газами на интенсивности процесса фотосинтеза выслушиваются варианты ответов учеников. Как вы думаете, какой участок необходимо выбрать для посадки картофеля на открытом или затенённом месте Ответ обоснуйте. С какой целью оранжереях и теплицах дают испаряться сухой углекислоте. Составить рассказ об особенностях строения листа связанных с осуществлением процесса фотосинтеза. При ответе не забудь прокомментировать опыт, пользуясь рисунком на слайде Ответ не должен превышать 2 минуты Удачи. Водное растение элодею поставим на яркий свет Через некоторое время на освещенных листьях появятся пузырьки газа Соберем пузырьки пробирку, затем опустим неё тлеющую лучину Лучина вспыхивает и ярко горит Какой вывод из этого следует.

В результате появления фотосинтеза произошло первое принципиальное усложнение экосистем, которых выделились организмы, производящие органическое вещество, продуценты, и его потребители, консументы Синтез органических веществ своего тела на основе неорганических, или автотрофный тип питания, по мнению большинства биологов, представляет собой более позднее приобретение жизни, чем питание готовыми органическими веществами, или гетеротрофный тип питания Освоение фотосинтетиками новых источников вещества и энергии с неизбежностью должно было привести к их быстрому размножению и относительно быстрому образованию новых форм Создавая новые запасы органического вещества, фотосинтезирующие организмыпродуценты обеспечивали пищей гетеротрофовконсументов, которые также получили возможность усиленного размножения и формообразования. Важно помнить, что С02 с помощью фотосинтеза растений, может быть переведен 02 естественным путем Даже сейчас реакции фотосинтеза дают кислорода на порядок больше, чем необходимо человеку.

Свет является важнейшим абиотическим фактором, особенно для фотосинтезирующих растений фототрофов Уровень фотосинтеза зависит от интенсивности солнечной радиации, качественного состава света, распределения света во времени Однако для других организмов его значение по сравнению с температурой является меньшим, поскольку известны многие виды бактерий и грибов, которые могут длительно размножаться условиях полной темноты Различают светолюбивые, теплолюбивые и тепловыносливые растения Для многих животных зоопланктона свет является сигналом к вертикальной миграции, результате чего днем они остаются на глубинах, тогда как ночью поднимаются теплые, богатые кормом верхние слои воды Для животных, обладающих зрением, наиболее успешно добывание пищи светлое время. Важнейшим моментом ассимиляции является синтез белков и нуклеиновых кислот Частным случаем анаболизма является фотосинтез, который представляет собой биологический процесс, при котором органическое вещество синтезируется из воды, двуокиси углерода и неорганических солей под влиянием лучистой энергии Солнца Фотосинтез зеленых растениях является автотрофным типом обмена.

Лимитирующие факторы водной среды температура, прозрачность, течение, соленость и др Многие животные, живущие воде, стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды Для жизни водоемах очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света Прозрачность может быть разная от нескольких сантиметров очень мутных водоемах, до 30 40 чистых горных озерах Течение также важный лимитирующий фактор лотических экосистемах влияет на распространение организмов и содержание газов и солей. В прошлом до индустриализации природе был устойчивый круговорот углекислого газа Из атмосферы изымалось и расходовалось растительным миром на биосинтез с использованием энергии солнечного излучения определенное количество углекислого газа При этом производилась биомасса Точно такое же количество С02 возвращалось атмосферу результате параллельно протекающих процессов разложения биомассы при использовании выделившегося при фотосинтезе кислорода Таким образом, создание биомассы не приводило к увеличению содержания ни кислорода атмосфере, ни С02 при биологическом разложении биомассы.

Фотосинтез заключается восстановлении атмосферной С02 до углеводов с использованием световой энергии, сопровождаемой освобождением кислорода из воды Фотосинтез, подобно многим другим физиологическим процессам, состоит из нескольких последовательных этапов Вследствие их сложности подробное обсуждение этих этапов не входит задачу данной книги. Фотохимическая фаза протекает очень быстро за 0, 00001 с Первичная фотохимическая реакция не зависит от температуры, хотя транспорт электронов процесс, зависящий от температуры Темновая фаза происходит более медленно, приблизительно за 0, 04 с при 25 С, замедляясь при низких температурах Интенсивность фотосинтеза ограничивается реакцией, протекающей наиболее медленно В связи с этим на ярком свету, когда ограничивающей является химическая фаза, процесс фотосинтеза чувствителен к температуре, а при слабой освещенности более вероятно, что ограничивающей становится фотохимическая фаза При нормальных условиях освещения концентрация С02 чаще бывает ограничивающим фактором, чем температура, за исключением, возможно, вечнозеленых растений зимой Большой интерес представляет поиск методов повышения эффективности фотосинтеза Естественный отбор, действовавший течение тысячелетий, создал согласованность биохимии и биофизики фотосинтеза, которую будет очень трудно улучшить полевых условиях.

В связи с энергетической проблемой учёные пытаются провести фотосинтетические процессы искусственно, особенно их первые этапы, когда вода под действием солнечной радиации расщепляется на кислород и водород Сжигание водорода с образованием воды экологически чистый процесс, который мог бы стать неплохой заменой современным источникам энергии. Свет Свет необходим для образования хлорофилла, хотя сеянцы некоторых хвойных и небольшое число других видов растений образуют хлорофилл темноте Относительно низкая освещенность эффективна для инициации или ускорения образования хлорофилла Выращенные темноте желтые сеянцы содержат протохлорофилл предшественник хлорофилла а, для восстановления которого до хлорофилла а требуется свет Очень яркий свет вызывает разложение хлорофилла Следовательно, хлорофилл всегда одновременно синтезируется и разрушается На ярком свету равновесие устанавливается при более низкой концентрации хлорофилла, чем при свете малой интенсивности Теневые листья обычно имеют более высокую концентрацию хлорофилла, чем световые.

Фотохимическая фаза протекает очень быстро за 0, 00001 с Первичная фотохимическая реакция не зависит от температуры, хотя транспорт электронов процесс, зависящий от температуры Темновая фаза происходит более медленно, приблизительно за 0, 04 с при 25 С, замедляясь при низких температурах Интенсивность фотосинтеза ограничивается реакцией, протекающей наиболее медленно В связи с этим на ярком свету, когда ограничивающей является химическая фаза, процесс фотосинтеза чувствителен к температуре, а при слабой освещенности более вероятно, что ограничивающей становится фотохимическая фаза При нормальных условиях освещения концентрация С02 чаще бывает ограничивающим фактором, чем температура, за исключением, возможно, вечнозеленых растений зимой Большой интерес представляет поиск методов повышения эффективности фотосинтеза Естественный отбор, действовавший течение тысячелетий, создал согласованность биохимии и биофизики фотосинтеза, которую будет очень трудно улучшить полевых условиях. Сущность процесса фотосинте за Процесс фото синтеза обычно описывается уравне нием. В ходе фотосинтеза создаются органические вещества, необходимые для жизни и самих фотосинтетиков, и гетеротрофных организмов. Изучение фотосинтеза имеет существенное значение для развития сельского хозяйства, поскольку урожайность растений напрямую зависит от интенсивности процесса фотосинтеза.

Хемосинтезирующими организмами также являются бактерии, которые используют качестве источника углерода углекислый газ и энергию химических реакций а не световую, как это происходит при фотосинтезе Энергия, выделяющаяся при окислении неорганических веществ, запасается клетках форме. Какие условия необходимы для протекания световой фазы Где происходят реакции световой фазы. Предложите способы влияния человека на интенсивность процесса фотосинтеза условиях оранжереи или теплицы. Растительный покров Земли составляет более 1800 млрд сухого вещества, что энергетически эквивалентно 30 10 21 Дж Эта цифра отвечает известным запасам энергии полезных ископаемых Леса составляют возле 68 биомассы суши, травянистые растения 16, агрофитоценозы около 8 С помощью фотосинтеза на Земле каждый год создается 173 млрд сухого вещества Это цифра превышает 20 раз энергию полезных ископаемых, использованных 1980 годы. Как свидетельствуют литературные данные, годовая производительность фотосинтеза содержит приблизительно 10 раз больше энергии, чем ее нужно теперь для удовлетворения нужд всего населения земного шара За счет фотосинтеза на нашей планете стабилизировался хорошо уравновешенный кругооборот углерода и других элементов. Наряду этим нужно отметить, что научно необоснованная интенсификация деятельности человечества, появление новых экологически опасных источников энергии атомная энергия привели до современной экологического кризиса.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что при фотосинтезе наблюдается фотоокисления воды результате чего образовывается протон, который потом используется на восстановление углекислого газа. Помимо электронов и протонов при фотоокислении воды образуется кислород, благодаря которому атмосфера Земли пригодна для дыхания. Он изменял интенсивность освещения листа Когда свет очень слабый, продуктивность фотосинтеза о ней судят по количеству образовавшегося крахмала целиком зависит от освещения и растет вместе с ним Но лишь до некоторого предела Рано или поздно наступает момент, когда фактор освещения перестает действовать. Как объяснить этот экспериментальный факт В листе процесс фотосинтеза распадается по крайней мере на две стадии есть реакции световые, целиком определяемые качеством и количеством света, и темновые, от света не зависящие, идущие даже темноте.

Эти давние, сугубо вроде бы научные изыскания имели наши дни вполне практическое продолжение Биологи из Ленинградского сельскохозяйственного института соорудили специальной теплице мигающее солнце Длящиеся мгновения дни сменяют долгие несколько секунд ночи такой режим пришелся явно по вкусу растениям, разместившимся на грядках этого рукотворного мирка Опыт ленинградцев повторили овощеводы Мурманска, Гомеля и других городов урожаи значительно возросли, а расход электроэнергии резко сократился при умелом регулировании света, утверждают ленинградские ученые, нужды на электроэнергию теплицах можно сократить 400. То, что фотосинтез делится на стадии темновую и световую было ценным открытием Но что же всетаки происходит недрах растительной клетки Какие именно химические процессы Что, собственно, катализирует хлорофилл. Еще одна возможность заглянуть черный ящик попытаться выяснить, что служит растении источником кислорода вода или углекислый газ Ведь и то и другое соединение включает себя кислородные атомы. Ну, а почему кислороде тяжелых изотопов больше, чем их содержится материнской воде Выяснилось растениям по вкусу при дыхании они поглощают кислород не любой изотоп кислорода, они отдают явное предпочтение самому легкому из них изотопу О 16 Ученые установили также чем хуже чувствует себя растение, тем более оно разборчиво, предпочитая только О 16 Но расскажем по порядку о том, что происходит растительной клетке.

Изотопы стабильные хороши для исследования, однако радиоактивные изотопы гораздо лучше Никакие, даже самые чувствительные весы не уловят разницу между стабильными изотопами, скажем, О 16 и О 18 Тут нужны массспектрометры, которые действуют следующим образом Прежде всего исследуемое вещество переводится газообразное состояние Затем его ионизируют, обстреливая из электронной пушки, поток полученных ионов направляют магнитное поле этой камере создан высокий вакуум Здесь изотопы и разделяются ионы разного веса О 16 и О 18 движутся магнитном поле по разным траекториям чем легче ион, тем он сильнее отклоняется от первоначального пути Так наконец получается искомый спектр масс. Обратимся теперь к кислороду Кроме стабильных изотопов О 16 О 17 и О 18 известны и нестабильные изотопы О 14 О 15 О 19 Можно ли их использовать Увы, нет Все радиоактивные изотопы различаются периодом полураспада тем временем, течение которого половина исходных атомов выйдет, так сказать, из строя, развалится Период полураспада урана238 4 500 000 000 лет А у изотопов О 14 О 15 и О 19 всего лишь 1, 23, 2, 05, 0, 50 минуты За такое время исследователь не успеет ничего сделать. Кроме стабильных изотопов углерода С 12 и С 13 конце 30х годов были уже известны и радиоактивные Наибольшим долгожителем среди них был изотоп С 11 его период полураспада равен примерно 20 минутам Тоже не такое большое время, но коечто уже можно сделать.

Нужен был долгоживущий радиоактивный изотоп углерода Успех пришел 1940 году Ученые бомбардировали углерод С 12 дейтерием и наконец получили радиоизотоп С 14 Этот изотоп неожиданно оказался долгожителем период его полураспада 5 770. Свет это и электромагнитная волна и поток световых квантов фотонов Каждый фотон несет сгусток, порцию, квант энергии И хотя, по нашим обыденным меркам, энергия отдельного кванта света и ничтожна, для молекулы, поглотившей фотон, это крупное событие Например, квант коротковолнового ультрафиолетового света вызывает молекуле красителя такие разрушения, что его действие можно сравнить с последствием прямого попадания крупнокалиберного снаряда. Молекула красителя способна поглотить только один фотон При этом она приходит так называемое возбужденное состояние Это значит, что один из ее электронов изменяет свой статус перескакивает на более высокий энергетический уровень Энергия поймана теперь ее надо удержать. Другой вариант триплетное состояние возбужденной молекулы Теперь электрон при переходе меняет знак спина волчок переворачивается вниз головой В спектре появляется не одна, а сразу три характерных линии отсюда и название триплет Синглет и триплет различаются и временем жизни Синглетные молекулы живут возбужденном состоянии очень мало, примерно 10 9 секунды, а триплетные уже порядочно, 10 3 секунды, разница шесть порядков.

Обычный зеленый хлорофилл это его основное состояние довольно малоактивное вещество Однако возбужденный светом хлорофилл совершенно непохож на этот зеленый пигмент В триплетном состоянии даже его окраска меняется он становится краснокоричневым Мы этого не замечаем, так как неспособны уследить за процессами, идущими. И опять который раз вечный круговорот Квант света поднимает электрон вверх по лестнице, затем он электрон самопроизвольно спускается вниз, даря энергию всему живому после новый фотон вздымает электрон уже другой и так до бесконечности. Но ночью Солнце не светит, а энергия нужна клеткам постоянно Как быть Природа, оказывается, решила и эту задачу Она научилась как бы консервировать энергию бегущих вниз электронов В растениях этот процесс носит название фотосинтетического фосфорилирования Открыл его 1954 году американский биохимик Арнон Этот ученый осуществилтаки мечту русского академика Фаминцина, заставив жить обособленно выделенные из растительной клетки хлоропласты клеточные органеллы, целиком специализирующиеся на фотосинтезе.

В бактериях высших растениях пока, увы, нет удалось получить этот центр чистом виде и проанализировать И вот здесь исследователей ждала неожиданность основными кирпичиками реакционных центров оказались не только молекулы хлорофилла, но и феофитина Того самого феофитина, который так долго третировали Выяснилось, что система хлорофилл феофитин, повидимому, является универсальным участником эстафеты переноса электрона реакционных центрах любого фотосинтетика. Ф Блэкман, физиолог растений, англичанин Видимо, это был скромный исследователь, и чем дальше, тем менее его вспоминают Но 1905 году он положил начало целому громадному этапу новейших исследований фотосинтеза. Блэкман, естественно, не был знаком с кибернетикой, но он понимал, что у него руках две веревочки углекислота и свет, дергая за которые он, видимо, коечто сможет узнать про фотосинтез. Легко вообразить, что результаты были бы такими же, если бы мы варьировали не силу света, а концентрацию воздухе углекислого газа. Но то, что не понравилось бы космонавтам, пришлось явно по вкусу зеленым питомцам, разместившимся на грядках этого фантастического мирка. Опыт ленинградцев повторили овощеводы Мурманска, Гомеля и других городов И не пожалели об этом урожаи значительно возросли, а вот расход электроэнергии резко сократился А ведь при выращивании теплицах огурцов и помидоров львиную долю расходов составляет именно оплата электроэнергии.

Ну вот хотя бы понятие урожайный год Что это такое только ли обилие влаги, тепла, африканского солнца Конечно Оказывается, у растений бывают дни, когда они растут, словно на дрожжах И это случается, как выяснили те же ленинградцы, если по небу чередой бегут облака, то закрывая, то приоткрывая солнышко. Так возник еще один вариант, сулящий растениям теплицах небывалый комфорт Теперь под стеклянной крышей ученые держали постоянный невысокий световой фон имитация пасмурных дней Но время от времени давали еще и сильные светозые ударывспышки солнце изза туч И эта пропись физиологов растений оказалась для зелени также поистине чудотворной. Обнаружили формальдегид крайне ядовит для растений Но, возражали сторонники Байера, клетке формальдегид превращается глюкозу чрезвычайно быстро, и он присутствует там ничтожных дбзах. Превращение химической лаборатории формальдегида сахар очень нудная, длительная и утомительная процедура И на это нашелся ответ то, что трудно нам, людям, с тем шутя справляются растения Их чудесные ферменты сокращают долгие часы до мгновений, говорили приверженцы формальдегидной теории. Классификация Менделеева торжествовала одну победу за другой Пустые прежде клеточки его таблицы успешно заполнялись, и вскоре свободных мест осталось совсем мало.

Но вот масса их различна В дейтерии к протону и электрону добавлен нейтрон, и масса дейтерия увеличилась против массы протия вдвое крошечная масса электрона не счет, а массы протона и нейтрона примерно одинаковы Тритий тяжелее протия уже на две массы нейтрона. А необычные свойства тяжелой воды объясняются так ней химические связи несколько прочнее, чем воде обычной. Так, после долгих и утомительных трудов, как награду, удается получить воду с достаточно высоким процентным содержанием изотопа. В 1941 году группа американских химиков, возглавляемая С Рубеном и М Каменом, пропела решающие опыты Водорослям дал PI попробовать водички, предварительно обогащенной изотопом. И тут же растительные клетки начали выделять кислород, котором концентрация О 18 была также аномально высокой. Как легко и доказательно буквально два счета решила новая изотопная техника уже столетие длившийся спор исследователей Формальдегидная теория Байера, еще вчера казавшаяся такой незыблемой и надежной, рухнула один.

Природа процессе фотосинтеза избрала не более простой и естественный, как казалось теоретикам, путь, а более сложный, сообразуясь с правилами игры, которые мы еще подчас просто не понимаем. Вопрос о происхождении кислорода растительной клетке был решен одновременно двумя группами исследователей. Ученые разбились на оптимистов, сторонников водного происхождения кислорода они старались не замечать новые факты, пессимистов, злорадно выглядывавших изпод обломков формальдегидной теории Байера, и скептиков эти просто ехидничали по поводу самых последних научных новостей дескать, состав кислорода, конечно же, должен зависеть от того, на каком континенте проводятся опыты, какой стране. Дыхание у растений переменчиво, зависит от многих факторов и условий Потому и изотопный состав кислорода опытах был неустойчив та невоспроизводимость, над которой так потешались скептики. Никакие даже самые чувствительные весы не уловят разницу между стабильными изотопами, скажем О 16 и О 18 Тут нужны особые устройства ими стали масспектрометры. У него радиоактивен только тритий самый тяжелый изотоп, обнаруженный 1939 году. Но у нас еще запасе атомы углерода проследить путь углекислого газа растительных клетках об этом мечтали многие поколения ученых. Да, углеродные радиоактивные метки были бы для ученых большим подарком, счастливым шансом.

Радиоизотопы те времена были еще очень дороги, редки и крайне опасны обращении Рискуя здоровьем, подвергаясь многократному облучению техника защиты от радиации тогда только делала свои первые шаги, работали ученые. В 1944 году два английских биохимика Арчер Мартин и Рихард Синг радикально усовершенствовали хроматографический метод, созданный начале этого века русским ученым Михаилом Цветом для разделения пигментов и других смесей молекул. Мартин и Синг заменили колонку промокашкой, специально подобранной фильтровальной бумагой. К примеру, таким путем физиологи растений узнали, куда уходят фосфор и сера, содержащиеся известном удобрении суперфосфате Для этого к суперфосфату добавили радиоактивные фосфор Р32 и серу S35 Картину распределения этих элементов затем просто сфотографировали, получив нечто вроде рентгеновского снимка. Кроме того, результате несчастного случая у себя лаборатории погиб признанный лидер этих исследований Сэмюэль Рубен. Вначале приемы работы были незатейливы Брали лист растения, помещали его камеру с меченым углекислым газом, выжидали некоторое время конечно, лист был освещен нем шел процесс фотосинтеза, а затем лист погружали спирт.

И тут возникло первое осложнение Мгновенно убить лист, сразу и одновременно выключить, как свет комнате, все процессы нем никак не удавалось Пока этот спирт проникнет лист дойдет до центров фотосинтеза хлоропластов Несколько секунд вроде бы немного, но за это время успевает совершиться множество биохимических реакций, меченые углеродом продукты фотосинтеза по инерции вступают новые связи с другими молекулами, стройная картина фотосинтеза оказывается смазанной. Часть же промежуточных соединений сложными путями возвращается цикл Что и приводит к регенерации исходного. Растениям дает энергию свет, подскажет читатель И будет прав, но лишь наполовину Ибо остается неясным, какие пертурбации испытывает квант света, какой форме его энергия доходит до углеродного цикла. Прежде всего, как молекулам удается поймать и главное удержать энергию световых лучей Удержать ведь хлорофилл может высветить энергию, и она потратится пустую достаточное время, течение которого будут реализованы полезные для растения процессы. Но, кроме эстетики, тут кроется и глубокая физика красители мощные приемники солнечной радиации, именно они способны превращать ее иные формы. Теренин, всю жизнь изучавший взаимодействие света и вещества, не мог не увлечься красителями и пигментами Эта тема на долгие годы становится одной из ведущих на его фотохимических семинарах.

Замечательное свойство фотосинтеза том и состоит, что растения умеют продуктивно использовать такие мелкие сравнении с ультрафиолетом порции энергии, как кванты красного света, присутствующие большом количестве солнечной радиации. Обычный зеленый хлорофилл это его основное состояние довольно малоактивное вещество Однако возбужденный светом хлорофилл совершенно не похож на этот зеленый пигмент Даже его окраска триплетном состоянии изменяется он становится краснокоричневым мы этого не замечаем, так как неспособны уследить за процессами, протекающими за 10 3 секунды. Поглотив фотон красного света, хлорофилл переходит возбужденное триплетное состояние Обладающий избытком энергии один из электронов этой молекулы по специальной хитро устроенной цепочке ферментов цепь электронного переноса так ее называют, покинув хлорофилл, уходит цикл Кальвина. Молекула же хлорофилла, вернув потерянный прежде электрон, возвращается исходное, зеленое состояние Она готова к новому циклу. Этот ученый осуществилтаки мечту академика Фаминцина заставил жить обособленно выделенные из растительной клетки хлоропласты, эти клеточные органеллы, целиком специализирующиеся на фотосинтезе.

Даже начальные стадии выделения хлоропластов растирание листьев и их промывание требует большой осмотрительности среда должна быть щелочной, содержать сахарозу и ионы хлора Важно также было добиться, чтобы хлоропласты не старели быстро ие теряли свою фотосинтетическую активность Тут также нужны особые условия соответствующая температура, присутствие ионов магния и так далее. Еще одно существенное замечание Выше уже упоминалось, что большинстве европейских языков прежде вместо слова фотосинтез употребляли выражение ассимиляция углекислоты Тем самым подчеркивалось, что главное этом процессе это синтез углеводов и других органических продуктов Таким образом, раньше фотосинтез ассоциировался с тем, что мы этой главе называли словом темное. Количество СO 2 усвоенное единицу времени на единицу массы хлорофилла, называется ассимиляционным числом Количество миллиграммов СO 2 усвоенное за 1 на 1 дм 2 листовой поверхности, называется интенсивностью фотосинтеза Интенсивность фотосинтеза у различных видов растений неодинакова, изменяется она и с возрастом растений. Все растения по их отношению к интенсивности освещения можно разделить на две группы светолюбивые и тенелюбивые Светолюбивые требуют большей освещенности, теневыносливые меньшей.

Самой важной частью листа является листовая пласти на Снаружи листовая пластинка покрыта кожицей эпи дермисом В клетках кожицы нет хлоропластов, поэтому она беспрепятственно пропускает свет к основным тканям листа Клетки кожицы плотно прилегают друг к другу и надежно защищают внутренние ткани листа. Сверху кожица может быть покрыта слоем воска или воскоподобного вещества, которые также несут защитную функцию Они препятствуют проникновению листья болезнетворных микроорганизмов, защищают лист от перегрева и излишнего испарения воды Эту же роль выполняют и волоски, которые являются выростами кле ток кожицы и иногда густо покрывают лист У листьев, расположенных горизонтально, кожица верхней и нижней сторон по строению несколько различается Среди клеток покровной ткани на нижней стороне листовой пластинки расположены устьица. Испарение жаркую погоду способствует охлаждению листьев, пере движению воды и растворенных ней веществ по растению, но при недостаточном увлажнении почвы приводит к завяданию, а то и гибели растения Различают испарение воды через кутикулу на поверхности растения кутикулярное и устьичное через устьица. У растений, выросших тени, при недостатке света, столбчатые клетки образуют только один тонкий слой верхней части листа их называют теневыми.

Большинство растений усваивает неорганический углерод именно по пути цикла Кальвина Однако довольно большая группа растений около 500 видов тропического происхождения выработала процессе эволюции некоторую модификацию процесса, усваивая неорганический углерод путем образования результате его акцепции четырехуглеродных соединений Это растения, приспособившиеся к фотосинтезу условиях повышенной температуры воздуха и избыточной освещенности, а также пониженной влажности почвы засухи Из культурных растений обладают таким метаболитическим процессом кукуруза, просо, сорго, сахарный тростник У ряда сорных растений также наблюдается именно эта особенность метаболизма свинорой, просо куриное, щирица и. Для С4растений характерны отсутствие обратного потока углекислого газа при фотодыхании и повышенный уровень синтеза и накопления органических веществ. Основное отличие этого процесса от цикла ХэтчаСлэка состоит том, что процессы акцептации углекислого газа и цикл Кальвина разделены во времени, акцептация происходит ночью, а цикл Кальвина днем. Экспериментальное доказательство о том, что процесс фотосинтеза подчиняется закону сохранения и преобразования энергии сделал К А Тимирязев 1867 Он показал, что интенсивней всего фотосинтез происходит тех лучах, которые максимально поглощаются специальным пигментом хлорофиллом Поглощенная хлорофиллом энергия света дальше используется на образование органического вещества растении и выделении.

Первичные процессы фотосинтеза протекают тилакоидах плоских замкнутых мембранных пузырьках, содержащихся клетках цианобактерий и хлоропластах водорослей и высших растений. Основные научные работы посвящены изучению механизма фотосинтеза Показал 1941, что первичный процесс фотосинтеза заключается фотолизе молекулы воды, результате чего образуются кислород, выделяющийся атмосферу, и водород, идущий на восстановление двуокиси углерода. Фотосинтез это процесс поглощения организмами световой солнечной энергии и преобразования ее химическую энергию Кроме зеленых растений, водорослей к фотосинтезу способны и другие организмы некоторые простейшие, бактерии цианобактерии, пурпурные, зеленые, галобактерии Процесс фотосинтеза у этих групп организмов имеет свои особенности. Часто растениях образуется больше органических веществ, чем может быть немедленно израсходовано для роста и других жизненных процессов Часть органических веществ запасается семенах, клубнях, луковицах Наиболее важным и часто запасаемым растениями веществом является крахмал. Одно из потенциально возможных применений фотосинтеза это использование его как альтернативного источника энергии вместо истощающихся природных запасов нефти и газа.

Последнее, на что надо обратить внимание, это расположение листьев, которые минимально перекрывают друг друга Такая листовая мозаика особенно заметна у некоторых растений, например у плюща Выдвижению листьев на свет способствуют ещё два явления этиоляция усиленный рост побега длину темноте и фототропизм рост по направлению к свету. У всех фотосинтезирующих организмов, кроме фотосинтезирующих бактерий. Фукоксантин придает специфическую окраску бурым водорослям У него очень широкий спектр поглощения. Каротины это углеводороды С 40 соединения Самым распространённым и самым важным из них является βкаротин, который знаком нам как оранжевый пигмент моркови Позвоночные животные способны процессе пищеварения расщеплять молекулу каротина надвое с образованием двух молекул витамина А Ксантофиллы по химическому строению очень сходны с каротинами и отличаются от них только тем, что содержат кислород. Всякий потерянный электрон будет принят другой молекулой так называемым акцептором электрона Хлорофилл окисляется, а акцептор электрона восстанавливается Хлорофилл здесь служит донором электрона.

Как мы уже знаем, солнечная энергия выделяется порциями или фотонами Но энергия этих фотонов различна, и зависит от длины волны Чем больше длина световой волны, тем меньше энергия фотона Хлорофилл и каротиноиды поглощают лучи видимого спектра, поэтому на нём появляются чёрные полосы различных участках этого спектра Хлорофилл поглощает свет красной области с длиной волны 700680 нм, каротиноиды бэтакаротин области 500450нм, ксантофилл области 400 380. Кислород, образующийся при фотолизе, является побочным продуктом, больше здесь не используется Он выходит межклеточное пространство листа, и через устьица окружающую среду Протоны же накапливаются во внутреннем пространстве тилакоида. Итак световую фазу фотосинтеза происходит выделение кислорода и фотолиз воды, накопление ионов водорода для следующих процессов. Темновая стадия фотосинтеза была изучена и описана американским учёным Кальвином период с 1946 по 1953 годы В 1961 за эту работу ему была присуждена Нобелевская премия И сейчас реакции темновой фазы фотосинтеза называют циклом Кальвина. А митохондрия Б хлоропласт В микротрубочка Г эндоплазматическая сеть Д лизосома Е хроматофор. А синтезируют органические вещества из неорганических Б расщепляют органические вещества до неорганических В синтезируют новые органические вещества, преобразуя органические вещества других организмов.

А наружная мембрана оболочки Б вся внутренняя мембрана оболочки В всё межмембранное пространство оболочки Г граны Д строма содержимое пространства между гранами и внутренней мембраной. А наружная мембрана оболочки Б внутренняя мембрана оболочки В межмембранное пространство оболочки Г граны Д строма содержимое пространства между гранами и внутренней мембраной. Предложение для тех, кто любит природу и уединение и хочет отдохнуть на тёплом море дёшево и без посредников от 20 евро сутки за трехкомнатную квартиру на море. На два столетия науке утвердилась теория водного питания растений Листья, по этой теории, лишь помогали растению испарять излишнюю влагу. Таким образом, было показано, что обе стадии светозависимы световая и темновая Важно помнить, что темновые реакции нормально проходят на свету и нуждаются продуктах световой стадии Выражение темновые реакции просто означает, что свет как таковой них не участвует. Фотосинтез растениях осуществляется хлоропластах Он включает преобразования энергии световой процесс, превращение вещества темновой процесс Световой процесс происходит гилакоидах, темновой строме хлоропластов Обобщенное циркулирование фотосинтеза выглядит следующим образом. Фотосинтез процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов.

Углекислый газ, который усваивается процессе фотосинтеза, поступает лист через устьица К верхней стороне листа прилегает палисадная ткань, клетки которой богаты хлоропластом Чтобы процесс фотосинтеза проходил непрерывно, клетки должны быть достаточно насыщенны водой, устьица регулируют этот процесс. Зелёные насажде́ния совокупность древесных, кустарниковых и травянистых растений на определённой территории В городах они выполняют ряд функций, способствующих созданию оптимальных условий для труда и отдыха жителей города, основные из которых оздоровление воздушного бассейна города и улучшение его микроклимата Этому способствуют следующие свойства зелёных насаждений. Урока Фотосинтез Фотосинтез Хлоропласты Фотосинтез Фотосинтез процессе фотосинтеза различают две фазы Под действием энергии кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида. Растения превращают солнечный свет запасенную химическую энергию два этапа сначала они улавливают энергию солнечного света, а затем используют ее для связывания углерода с образованием органических молекул.

Фотосинтез это процесс, от которого зависит вся жизнь на Земле Он происходит только растениях В ходе фотосинтеза растение вырабатывает из неорганических веществ необходимые для всего живого органические вещества Диоксид углерода, содержащийся воздухе, проникает лист через особые отверстия эпидермисе листа, которые называют устьицами вода и минеральные вещества поступают из почвы корни и отсюда транспортируются к листьям по проводящей системе растения Энергию, необходимую для синтеза органических веществ из неорганических, поставляет Солнце эта энергия поглощается пигментами растений, главным образом хлорофиллом В клетке синтез органических веществ протекает хлоропластах, которые содержат хлорофилл Свободный кислород, также образующийся процессе фотосинтеза, выделяется атмосферу. Ежегодно результате фотосинтеза виде органического вещества связывается около 8 1010 углерода, образуется до 1011 целлюлозы Благодаря фотосинтезу растения суши образуют около 1, 8 1011 сухой биомассы год примерно такое же количество биомассы растений образуется ежегодно Мировом океане Тропический лес вносит до 29 общую продукцию фотосинтеза суши, а вклад лесов всех типов составляет 68 Фотосинтез является единственным источником атмосферного кислорода. Карандаши цветные Спорт, 36 цветов Цветные карандаши непременно, понравятся вашему юному художнику Материал корпуса дерево Количество цветов 36 328 руб Раздел Более 24 цветов.

Развивающая игра Магнитные истории В гостях у сказки Четыре сказки, четыре смены декораций, четыре комплекта сказочных героев Настоящий игровой сборник Русские народные сказки 465 руб Раздел Магнитный театр. Набор Чудопесочница 2 кг Smart Sand С набором Чудопесочница ваш ребенок сможет строить крепости и лепить самые невероятные фигуры из гладкого, невысыхающего 775 руб Раздел Формочки. Бумага IQ Color, А4, 250 листов, 5 цветов Обладает высокой однородностью цвета и точной нарезкой листа Применяется для печати на копировальномножительной технике, лазерных и 436 руб Раздел Формата А4 и меньше.

Роль фотосинтеза биосфере Наряду с фотосинтезом на Земле совершаются примерно равноценные по масштабам, но противоположные по направлению процессы окисления органических веществ и восстановленного углерода при горении топливных материалов каменный уголь нефть газ торф дрова и, при расходовании органических веществ живыми организмами процессе их жизнедеятельности дыхание брожение, результате которых образуются полностью окисленные соединения углекислый газ и вода и освобождается энергия Затем с помощью энергии солнечной радиации углекислый газ вода снова вовлекаются процессы фотосинтеза Т о энергия солнечного света, используемая при фотосинтезе служит движущей силой колоссального по размерам круговорота на Земле таких элементов, как углерод водород кислород В этот круговорот включаются и многие др элементы N, S, Р, Mg, Ca и др За время существования Земли благодаря фотосинтезу важнейшие элементы и вещества прошли уже много тысяч циклов полного круговорота.

Следствием появления на Земле мира фотосинтезирующих растений и непрерывного новообразования ими больших количеств богатых энергией органических веществ явилось развитие мира гетеротрофных организмов бактерий, грибов, животных, человека потребителей этих веществ и энергии В результате процессе дыхания брожения гниения, сжигания органические соединения стали окисляться и подвергаться разложению таких же количествах, каких образуют их высшие растения, водоросли, бактерии На Земле установился круговорот веществ котором сумма жизни на нашей планете определяется масштабами фотосинтеза В текущем геологическом периоде антропогеновом размеры фотосинтетической продуктивности на Земле, вероятно, стабилизировались Однако связи с бурно возрастающим использованием продуктов фотосинтеза основным её потребителем человеком приходится думать о предстоящем истощении горючих ископаемых, пищевых, лесных ресурсов и Недостаточна фотосинтетическая мощность современной растительности для регенерации атмосферы растительность Земли не способна полностью усваивать весь углекислый газ относительное содержание его атмосфере за последние 100 лет медленно, но неуклонно возрастает, дополнительно поступающий окружающую среду результате бурно возрастающих масштабов добычи и сжигания горючих ископаемых. Любая биологические системы, будь то организм или клетка есть открытая системы.

Австр врач Ян Ингенхауз обнаружил, что растения выделяют кислород только на свету Он погружал ветку ивы воду и наблюдал на свету образования на листьях пузырьков кислорода. Учитель Самое интересное из веществ во всём органическом мире так назвал хлорофилл великий Чарльз Дарвин Что же представляет собой этот герой фотосинтеза молекула хлорофилла слайд16. Мы рассмотрели механизм фотосинтеза, а теперь попробуем сравнить световую и темновую стадии фотосинтеза слайд. Из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от ультрафиолетовой радиации. Установить зависимость между внешними факторами и интенсивностью фотосинтеза у растений. Фунгициды это химические вещества, способные полностью или частично подавлять развитие возбудителей болезней растений. Гербициды это химические вещества, применяемые для уничтожения сорняков. Известно, что при очень большой интенсивности освещения иногда начинается обесцвечивание хлорофилла, процесс фотосинтеза замедляется Как растения защищаются от интенсивных солнечных лучей. У высших растений хлоропласты имеют эллиптическую форму В зависимости от освещенности листа хлоропласты меняют свое расположение, что защищает их от перегрева выстраиваются вертикально друг под другом уменьшая площадь соприкосновения со светом.

Анализ органического вещества показывает, что оно состоит на 45 из углерода Именно поэтому вопрос об источнике питания организмов углеродом чрезвычайно важен Все организмы можно разделить на автотрофные и гетеротрофные Автотрофные организмы характеризуются способностью синтезировать органическое вещество из неорганических соединений Гетеротрофные организмы строят органическое вещество своего тела из уже имеющихся готовых органических соединений, только перестраивая их Иначе говоря, гетеротрофные организмы живут за счет автотрофных Для того чтобы осуществить синтез органического вещества, необходима энергия В зависимости от используемого соединения, а также от источников энергии различают следующие основные типы питания углеродом и построения органических веществ.

Незеленые организмы, например грибы, лишены пластид Эти растения не обладают способностью к фотосинтезу В процессе эволюции дифференциация пластид произошла очень рано Правда, у фотосинтезирующих бактерий пластид еще нет, их роль выполняют внутрицитоплазматические мембраны пурпурные бактерии или особые структуры хлоросомы, локализованные на мембранах зеленые бактерии Это наиболее примитивная организация фотосинтетического аппарата Однако уже у водорослей имеются специальные образования хроматофоры, которых сосредоточены пигменты, они разнообразны по форме спиральные, ленточные, виде пластинок или звезд Высшие растения характеризуются вполне сформировавшимся типом пластид форме диска или двояковыпуклой линзы Приняв форму диска, хлоропласты становятся универсальным аппаратом фотосинтеза.

Важнейшую роль процессе фотосинтеза играют зеленые пигменты хлорофиллы Французские ученые Пелетье и Кавенту 1818 выделили из листьев зеленое вещество и назвали его хлорофиллом от греч хлорос зеленый и филлон лист В настоящее время известно около десяти хлорофиллов Они отличаются по химическому строению, окраске, распространению среди живых организмов У всех высших зеленых растений содержатся хлорофиллы а и b Хлорофилл с содержится диатомовых водорослях, хлорофилл d красных водорослях Кроме того, известны четыре бактериохлорофилла a, b, c, d, содержащиеся клетках фотосинтезирующих бактерий В клетках зеленых бактерий содержатся бактериохлорофиллы с и d, клетках пурпурных бактерий бактериохлорофиллы а и b Основными пигментами, без которых фотосинтез не идет, являются хлорофилл а для зеленых растений и бактериохлорофиллы для бактерий.

Впервые точное представление о пигментах зеленого листа высших растений было получено благодаря работам крупнейшего русского ботаника М С Цвета 1872 1919 Он разработал новый хроматографический метод разделения веществ и выделил пигменты листа чистом виде Хроматографический метод разделения веществ основан на их различной способности к адсорбции Метод этот получил широкое применение М С Цвет пропускал вытяжку из листа через стеклянную трубку, заполненную порошком мелом или сахарозой хроматографическую колонку Отдельные компоненты смеси пигментов различались по степени адсорбируемости и передвигались с разной скоростью, результате чего они концентрировались разных зонах колонки Разделяя колонку на отдельные части зоны и используя соответствующую систему растворителей, можно было выделить каждый пигмент Оказалось, что листья высших растений содержат четыре пигмента два хлорофилла а и b и два каротиноида каротин и ксантофилл. По химическому строению хлорофиллы сложные эфиры дикарбоновой органической кислоты хлорофиллина и двух остатков спиртов фитола и метилового Эмпирическая формула C55Н72O5N4Mg Хлорофиллин представляет собой азотсодержащее металлорганическое соединение, относящееся к магнийпорфиринам.

В центре молекулы хлорофилла расположен атом магния, который соединен с четырьмя атомами азота пиррольных группировок В пиррольных группировках хлорофилла имеется система чередующихся двойных и простых связей Это и есть хромофорная группа хлорофилла, обусловливающая поглощение определенных лучей солнечного спектра и его окраску Диаметр порфиринового ядра составляет 10 нм, а длина фитольного остатка. Из этой формулы ясно видно, что величина энергии квантов для разных участков спектра будет различна чем короче длина волны, тем больше энергия кванта Энергия квантов разных областей спектра может быть вычислена электронвольтах или килоджоулях на моль 1 моль квантов, или 1 Эйнштейн, соответствует числу. Согласно первому закону фотохимии, только поглощенные лучи могут быть использованы химических реакциях В том случае если реагирующие молекулы бесцветны и не поглощают свет, фотохимические реакции могут идти только присутствии специальных веществ сенсибилизаторов Сенсибилизаторы вещества, поглощающие энергию света и передающие ее на ту или иную бесцветную молекулу.

Важное значение имеют исследования К А Тимирязева по эффективности использования энергии красном и синефиолетовом участках спектра Тимирязев провел сравнение интенсивности и эффективности поглощения энергии разных лучах солнечного спектра Оказалось, что поглощенная энергия красном участке спектра используется более полно Из этого наблюдения К А Тимирязев сделал вывод, что поглощенная энергия лучей разного качества, разной длины волны используется фотохимических реакциях с разной эффективностью Зеленый цвет растений не случаен В процессе естественного отбора растения приспособились к поглощению именно тех лучей, энергия которых используется процессе фотосинтеза наиболее эффективно На этом примере хорошо демонстрируется важность исторического подхода при объяснении тех или иных физиологических явлений Мысли К А Тимирязева получили блестящее подтверждение после того, как Эйнштейном была сформулирована теория фотоэффекта Из теории фотоэффекта следует, что интенсивность любой фотохимической реакции определяется не количеством поглощенной энергии, а числом поглощенных квантов Между тем, как уже упоминалось, величина квантов разных лучах солнечного спектра различна В красных лучах кванты мельче, характеризуются меньшей энергией По мере того как уменьшается длина волны, растет энергия квантов В связи с этим на одно и то же количество поглощенной энергии красных лучах по сравнению с синефиолетовыми приходится большее число квантов и соответственно большее количество прореагировавших молекул фотохимических реакциях, том числе и при фотосинтезе Правда, могут быть кванты, несущие так мало энергии, что ее не хватает на то, чтобы вызвать химический эффект Иначе говоря, для фотохимических реакций существует нижний предел энергии, верхний предел длины волны, после которого они неосуществимы Так, фотохимические реакции возможны пределах величины квантов от 147 до 587 кДж моль Таким образом, квантах красного света 176 кДж моль hν заключено достаточное количество энергии для осуществления фотохимической реакции Вместе с тем при поглощении квантов синего света 261 кДж моль hν реагирующие молекулы будут получать избыток энергии, который выделяется виде тепла или света.

В этой части спектра расход квантов приближается к теоретически возможному, только если принять, что кванты света, поглощенные каротиноидами, передаются хлорофиллу и, таким образом, используются процессе фотосинтеза Правда, кванты света, поглощенные каротиноидами, используются менее эффективно по сравнению с квантами, поглощенными непосредственно хлорофиллом. Фотосинтез это сложный многоступенчатый окислительновосстановительный процесс, котором происходит восстановление углекислого газа до уровня углеводов и окисление воды до кислорода. Процесс фотосинтеза включает следующие этапы 1 фотофизический 2 фотохимический световой 3 ферментативный темновой. В молекуле хлорофилла два уровня возбуждения Именно с этим связано и то, что он имеет две основные линии поглощения. В 1937 Р Хилл показал, что изолированные хлоропласта на свету присутствии какоголибо легко восстанавливающегося вещества акцептора водорода окисляют воду, при этом кислород выделяется В качестве акцептора водорода опытах Хилла был использован хинон При этом выделение кислорода хлоропластами на свету протекает отсутствие углекислого газа реакция Хилла. Повидимому, свет поглощается раздельно этими двумя фотосистемами и нормальное осуществление фотосинтеза требует их одновременного участия.

Перенос по цепи переносчиков включает ряд окислительновосстановительных реакций Важно заметить, что при окислительновосстановительных реакциях происходит перенос либо атома водорода, либо электрона При этом молекула, отдающая водород или электрон. Соответственно двум типам потока электронов различают циклическое и нециклическое фотофосфорилирование Общая схема нециклического фотофосфорилирования представлена на рисунке 14 При нециклическом потоке электронов принимают участие две фотосистемы Как уже упоминалось, энергия квантов света стекается к молекуле пигмента П700, который и выступает виде ловушки фотосистема I Электрон молекуле П700 переходит на более высокий энергетический уровень S 1 В основном состоянии окислительновосстановительный потенциал П700 составляет 0, 43 В Следовательно, тенденция к потере электрона окислению выражена очень слабо Однако при поглощении кванта света молекула П700 переходит возбужденное состояние и ее окислительновосстановительный потенциал изменяется до 0, 80 В Поэтому возбужденном состоянии молекула П700 легко отдает электрон фотохимическая реакция Энергия света изменяет распределение электронов кольце молекулы хлорофилла 700 и делает один электрон доступным для переноса При этом энергия квантов сначала переходит энергию электронного возбуждения, а затем энергию разделения зарядов Так, отдавая электрон, молекула П700окисляется и остается виде положительно заряженной молекулы.

Нециклическое и циклическое фотосинтетическое фосфорилирование принято включать световую фазу фотосинтеза, однако свет необходим только на первых этапах этих процессов Перенос электрона по цепи переносчиков может происходить темноте При рассмотрении приведенных схем надо учитывать, что зависимости от условий физического состояния хлоропластов расположение и набор переносчиков электроннотранспортной цепи могут меняться. Второй метод хроматография на бумаге Если вещества, разогнанные на хроматограмме, содержат радиоактивные атомы, то их легко обнаружить с помощью радиоавтографии Применяя указанные методы и короткие световые экспозиции можно определить, какие вещества и какой последовательности образуются из. Несмотря на то, что кислород является одним из продуктов процесса фотосинтеза, условиях полного анаэробиоза процесс фотосинтеза останавливается Можно полагать, что влияние анаэробиоза косвенное, связано с торможением процесса дыхания и накоплением продуктов неполного окисления, частности органических кислот, связи с чем резко снижается рН Это предположение подтверждается тем, что вредное влияние анаэробиоза сказывается более резко кислой среде Повышение концентрации кислорода до 25 также тормозит фотосинтез эффект Варбурга. В среднем растения поглощают около 55 энергии солнечных лучей, а на фотосинтез расходуется только 1, 52 поглощенной энергии Это очень мало, но и такое количество обеспечивает жизнь всем организмам на Земле.

Для фотосинтеза обязательно нужен углекислый газ, поступающий лист вместе с воздухом через устьица, и вода, приходящая по сосудам из корня. Таким образом, процессе воздушного питания растения поглощают неорганические вещества и с помощью энергии света и хлорофилла образуют органические вещества Организмы, способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, называют самопитающимися, или автотрофными от греч аутос сам, трофе питание Автотрофный тип питания главная особенность растительного организма. Интерактивный уроктренажёр Пройдите все страницы и выполните все задания урока. Многие годы предполагали, что кислород освобождается из молекулы углекислого газа, но изучение процесса фотосинтеза у микроорганизмов и выявление у них способности использовать качестве доноров электронов не воду, а другие водородсодержащие вещества, позволило установить, что кислород получается результате разложения воды. Особая роль отводится концевым тилакоидам граны, которые, будучи селективным фильтром, предохраняют грану от излишнего облучения или подают сигнал на изменение ориентации оси граны При оптимальных условиях освещения оси гран обычно направлены радиально к более выпуклой стороне хлоропласта.

Хромопласты придают желтую, оранжевую, красную окраску лепесткам, плодам, листьям, так как содержат большое количество специфических каротиноидов, обладающих тем или иным оттенком окраски Хромопласты функционально дополняют деятельность хлоропластов, кроме того выполняют функцию привлечения насекомыхопылителей, животныхраспространителей семян. Хлорофиллы делятся на четыре разновидности а, b, c, d Это органические соединения, содержащие 4 пиррольных кольца, связанных атомами магния и имеющими зеленую окраску Отличаются между собой хлорофиллы по молекулярной массе. Каротиноиды являются непременными спутниками хлорофиллов Они подразделяются на бескислородные каротины и ликопины, имеющие оранжевую и красную окраску общая формула С 40 Н 56 и окисленные ксантофиллы общая формула С 40 Н. Поскольку цикле Кальвина первичными продуктами включения неорганического углерода органический являются трехуглеродные соединения, этот процесс носит название С 3 путь фотосинтеза. Суть химизма процесса состоит том, что образовавшаяся фосфоглицериновая кислота С 3 поступает цикл Кальвина, а фосфогликолевая кислота С 2 подвергается дефосфорилированию с образованием гликолата. С помощью газометрических методов можно определить либо количество усвоенного углекислого газа, либо количество выделенного кислорода При этом используют как весовые показатели поглощаемых или выделяемых газов, так и объемные показатели, показатели давления, показатели окраски, показатели теплопроводности определяемых газов.

В процессе вегетации интенсивность и продуктивность фотосинтеза возрастают постепенно от начала развития, достигают максимума фазе цветенияплодообразования, а затем постепенно убывают. Интенсивность фотосинтеза максимальна красной части спектра и минимальна синей и зеленой частях. Биохимическое лимитирование фотосинтеза определяется недостаточным количеством необходимых для фотосинтеза ферментов, частности рибулезодифосфаткарбоксилазы оксигеназы, или недостатком собственно субстрата рибулезодифосфата. Возраст листа растения определяет повышение интенсивности фотосинтеза у завершившего рост листа и постепенное снижение интенсивности фотосинтеза у стареющего листа за счет деградации хлоропластов. Накопление органического вещества растением за определенный период или за всю его жизнь следует рассматривать как разницу между количеством созданного на свету органического вещества и израсходованного на дыхание. Фотосинтетический потенциал растений это сумма ежедневных показателей площади листьев посева за весь вегетационный период или за его часть, выраженная. Демонстрация таблиц с данными по интенсивности фотосинтеза для разных культур. Для определения площади листовой поверхности используют три основных метода. На интенсивность фотосинтеза влияют такие факторы внешней среды, как интенсивность и качество света, концентрация углекислого газа, температура, водный режим тканей растения, минеральное питание.

Калий необходим для формирования гранистой структуры хлоропластов, работы устьиц, поглощения клетками воды При недостатке калия нарушаются все процессы фотосинтеза. Не является автором материалов, которые размещены Но предоставляет возможность бесплатного использования Есть нарушение авторского права Напишите нам Ваш ip 159 224. Растение это живой организм, значит, ему нужна вода, тепло, свет А дышит ли растение как человек Я решил провести исследование Так родилась идея проекта. Оба процесса фотосинтез и дыхание идут на основе ряда последовательных многочисленных реакций, которых одни вещества преобразуются другие Например, из углекислого газа и воды образуются сахара, которые затем через ряд промежуточных реакций превращаются крахмал, клетчатку или белки, жиры, витамины и другие вещества, необходимые растению как запас питания и энергии. Гипотеза дышат ли растения, как доказать, что дышат Методы исследования опыт, изучение литературы по теме, сравнение, вывод Я знаю, что при дыхании воздух должен поступать внутрь растения и выходить из него, процесс дыхания, как и у человека Вот и начало опыта проведу сам на себе.

А Я взял воздушный шарик, надул его Воздух, который я выдыхал, попал шарик Значит, я дышу Я взял трубочку и стакан с водой Вставил трубочку воду и подышал В воде появились пузыри Значит воздух, который я выдыхал, прошел через трубочку стакан с водой виде пузырьков Затем отверстие трубочки замазал вазелином, и снова попробовал подышать через эту трубочку Убедился, что вазелин не пропускает воздух Приложение. Гипотеза органы растений корень, стебель, листья, семена Всем органам растений необходим воздух Методы исследования опыт, изучение литературы по теме, сравнение, вывод Положим одну из стеклянных банок свежесрезанные побеги растения, другую корнеплоды моркови, а третью 30 40 набухших семян фасоли сухих семенах процессы жизнедеятельности, том числе и дыхание, протекают очень медленно Закроем все банки пластмассовыми крышками и поставим их темное место Проверим через сутки, как изменился них состав воздуха Для этого опустим каждую из банок зажженную свечу Во всех банках свечи гаснут Вывод побеги, корнеплоды и прорастающие семена при дыхании израсходовали имевшийся воздухе банки кислород и увеличили нем содержание углекислого газа Приложение.

Гипотеза убедиться дышат ли семена Методы исследования опыт, сбор информации по теме, сравнение, анализ, вывод Я взял предварительно замоченные семена фасоли и разделил их на 2 тарелки Накрыл мокрой тканевой салфеткой и постоянно подливал воду обе тарелки, пока фасоль не пустил маленькие белые ростки С каждым днем эти ростки становились больше и стали зеленеть Тогда тарелку 1 я налил воды, а тарелку 2 подсолнечное масло На следующий день я заметил, что семена тарелке 1 продолжают расти, а тарелке 2 они погибли Подсолнечное масло перекрыло доступ воздуха к семенам Вывод семенам растений также необходим воздух Приложение. Растения, как и все живые организмы, дышат При этом они поглощают атмосферный кислород, а также используют тот кислород, который образуется у них процессе фотосинтеза и имеется межклетниках Дышат растения и днем, и ночью Днем большая часть атмосферного кислорода поступает растение через устьица листьев и молодых побегов, кожицу молодых корней, а также чечевички стеблей Ночью почти у всех растений устьица закрыты В это время они для дыхания используют, основном, кислород, образовавшейся при фотосинтезе и накопленный межклетниках По межклетникам кислород проникает во все живые клетки растений В процессе дыхания растения поглощают гораздо меньше кислорода, чем образуют его при фотосинтезе и выделяют окружающую среду.

Фотосинтез Синтез органических соединений из простых, бедных энергией веществ нуждается притоке энергии извне Зеленые растения используют для этой цели световую энергию Солнца Растительные клетки обладают специальным механизмом, позволяющим им преобразовывать световую энергию энергию химических связей Этот процесс называется фотосинтезом. Для того чтобы разобраться механизме этого преобразования, обратимся к схеме фотосинтеза. Процесс фотосинтеза начинается с освещения хлоропласта видимым светом Фотон ударяет электрон молекулы хлорофилла, сообщает ему энергию, и электрон переходит возбужденное состояние он покидает основную орбиту и перескакивает на высшую орбиту После этого он сразу же падает обратно При этом избыточная энергия электрона частично переходит тепло около 25, а большей частью передается соединениям, находящимся клетке, вызывая их превращения. Артур Шарифов с Ютюба ещё один вор Почта Мой Две молодые сосутся ванной Одноклассники Игры Знакомства Новости Поиск Все проекты Все проекты Регистрация Вход. Цели урока углубление знаний о фотосинтезе, о значении энергии и накопленной органической массы растениями. Рассказать об истории открытия фотосинтеза, об условиях необходимых для этого процесса показать роль света как необходимого условия протекания фотосинтеза.

Предварительная подготовка к уроку за неделю до урока группа учащихся по инструктивным карточкам закладывает два опыта 1 проба Сакса 2 выделение кислорода процессе фотосинтеза Ученики, осуществляющие лабораторные исследования во время урока, проходят инструктаж по технике безопасности. Очень много зарубежных и отечественных ученых изучали механизмы этого удивительного процесса. Какое растение осаждает больше пыли на поверхности листьев вяз или тополь Почему У вяза лист шероховатый, он будет 6 раз больше осаждать пыль, чем гладкой поверхностью листа тополь. Существует ли взаимосвязь между сбором листовых овощей укроп, шпинат, салат, и и временем суток Почему Вечером к это время накапливается максимум органических веществ, образованных днем процессе фотосинтеза, а ночью происходит отток этих веществ другие органы. Оборудование урока растения, выдержанные темноте лабораторное оборудование спирт, стакан с водой, йод, раствор щелочи, вазелин, спиртовая горелка, стеклянные колпаки, стеклянные банки с крышками, лучина таблица Фотосинтез. Учитель Ребята, а что вы знаете об этом процессе выслушиваются варианты ответов учеников.

Зеленый цвет растений это цвет химического вещества хлорофилла от греч хлорос зеленый, филос лист, который находится пластидах клетки хлоропластах Это вещество играет фотосинтезе главную роль Процесс фотосинтеза многоступенчатый Он запускается, когда на молекулу хлорофилла попадает частица света фотон В процессе фотосинтеза выделяют две фазы Световая фаза идет только на свету и более длительная, темновая, свете не нуждается В световой фазе выделяется кислород, образуется энергия, темновой фазе синтезируется углевод глюкоза. Растения ежегодно образуют более 100 млрд тонн органических веществ, выделяют атмосферу около 145 млрд тонн кислорода 80 кислорода выделяется морскими водорослями и только 20 наземными растениями Поэтому мировой океан иногда называют легкими планеты Затраты кислорода на дыхание человека, животных, и растений компенсируются фотосинтезом Содержание кислорода атмосфере поддерживается пределах. О влиянии солнечной энергии на хлорофилл, усвоении и преобразовании ее химические соединения написаны огромные тома Процесс поглощения квантов света и превращения углекислого газа органические соединения фотосинтез настоящее время биологии изучен детально. Хлоропласта представляют собой овальные тельца, свободно расположенные цитоплазме клетки По строению хлропласты представляют собой мешок, образованный двумя двойными мембранами, пронизанными порами.

В зеленых клетках листьев мезофитных растений результате фотосинтетической реакции образуются простые сахара глюкоза, фруктоза, которые затем синтезируются крахмал Химизм фотосинтеза довольно сложен и представляет собой ряд превращений соединений углерода и образование богатых энергией органических соединений фосфора, происходит накопление энергии виде химических связей. Свободная энергия, высвобождающаяся при перемещении электронов по электроннотранспортной цепи сторону более высоких. Для оценки значения и масштаба процесса фотосинтеза приведем некоторые факты Один человек за сутки потребляет 500 кислорода, а за год более 180 тыс литров Для населения Земли ежегодно необходимо 900 млрд кубических метров кислорода А если учесть кислород, который потребляется животными, грибами, микроорганизмами, промышленностью, транспортом, нетрудно прийти к выводу, что весь имеющийся атмосфере кислород при условии, что его образование прекратилось бы может быть поглощен за сравнительно небольшой отрезок времени приблизительно за 100 лет Только один реактивный лайнер использует за время трансконтинентального полета до 50 млн литров кислорода суточную потребность 100 тыс человек. Пристли сделал поразительный вывод рас тения как опыте, так и природе очищают воздух и делают его пригодным для дыхания Позднее выяснилось для того чтобы растение очищало воздух, необходим свет. Воздушное питание растений называется фо тосинтезом Кислород процессе фотосинтеза выделяется качестве побочного продукта.

Но этого мало Растения настоящие фабри ки органических веществ, работающие на сол нечной энергии Как это ни удивительно, но растительное происхождение имеют и органиче ские вещества, из которых состоят организмы. Таким образом, для успешного протекания процесса фотосинтеза требуется свет, углекислый газ, вода и специальный пигмент хлорофилл. Кактусы и суккуленты это главным образом С4растения, но и здесь кактусы выпадают из обычных С4растений и идут своим путем Этот способ метаболизма или фотосинтеза выделяют из общего С4пути и именуют крассуловым типом метаболизма, соответствии с английским выражением crassula acid metabolism CAM, так как впервые он был открыт у растений рода Толстянок Crassula. У тепличного растения герани, стоявшего на свету, отрезала один лист и опустила его на 5 минут чашу с кипящей водой Затем положила лист стаканчик с небольшим количеством спирта Зеленая окраска листа хлорофилл растворяется спирте Когда лист обесцветился, его ополоснула воде и опустила раствор йода налитого пластиковый стаканчик Я увидела, что лист посинел Вывод значит листе есть крахмал, который присутствии йода окрашивается синий цвет. Поэтому, настоящее время, буду призывать всех учащихся к тому, чтобы озеленить классы и коридоры как можно больше. Идёт приём заявок на международный конкурс по математике Весенний марафон для учеников 111 классов и дошкольников. Лицензия на осуществление образовательной деятельности 5201 от 20.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов. Фотосинтез это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света Фотосинтез растительных клетках идет хлоропластах Суммарная формула фотосинтеза.

 

© Copyright 2017-2018 - articles-study

 
Обращение к пользователям