Urusan taman

Proses fotosintesis: secara ringkas dan jelas untuk kanak-kanak

Pin
Send
Share
Send
Send


Dalam fasa cahaya fotosintesis, ATP dan NADP · H disintesis.2 kerana tenaga berseri. Ia berlaku pada thylakoids chloroplastdi mana pigmen dan enzim membentuk kompleks kompleks untuk berfungsi litar elektrokimia, melalui mana elektron dan proton sebahagian hidrogen dipindahkan.

Elektron akhirnya berakhir di NADP coenzyme, yang, yang dikenakan secara negatif, menarik sebahagian daripada proton kepada dirinya dan berubah menjadi NADPH2. Juga, pengumpulan proton pada satu sisi membran dan elektron thylakoid di sepanjang yang lain mencipta kecerunan elektrokimia, potensi yang digunakan oleh enzim ATP synthetase untuk mensintesis ATP dari ADP dan asid fosforik.

Pigmen utama fotosintesis adalah pelbagai klorofil. Molekul mereka menangkap radiasi spektrum cahaya tertentu yang berbeza. Pada masa yang sama, beberapa elektron molekul klorofil dipindahkan ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Ini adalah keadaan yang tidak stabil, dan, secara teori, elektron, dengan radiasi yang sama, mesti memindahkan ke angkasa tenaga yang diterima dari luar dan kembali ke tahap sebelumnya. Walau bagaimanapun, dalam sel-sel fotosintesis, elektron yang teruja ditangkap oleh penerima dan, dengan penurunan secara beransur-ansur dalam tenaga mereka, dihantar di sepanjang rangkaian pembawa.

Pada membran thylakoid, terdapat dua jenis sistem fotografi yang memancarkan elektron apabila terdedah kepada cahaya. Photosystem adalah kompleks kompleks kebanyakan pigmen klorofil dengan pusat tindak balas, dari mana elektron memecah. Dalam fotosistem, cahaya matahari menangkap banyak molekul, tetapi semua tenaga dikumpulkan di pusat tindak balas.

Elektron fotosistem I, melalui rantai pengangkut, mengurangkan NADPH.

Tenaga elektron yang terpisah daripada photosystem II digunakan untuk mensintesis ATP. Dan elektron fotosistem II sendiri mengisi lubang-lubang elektron fotosistem I.

Lubang-lubang sistem fotografi kedua dipenuhi dengan elektron yang terhasil daripada fotolisis air. Photolysis juga berlaku dengan penyertaan cahaya dan penguraian H2O kepada proton, elektron dan oksigen. Ini disebabkan oleh fotolisis air yang bebas oksigen terbentuk. Proton terlibat dalam penciptaan kecerunan elektrokimia dan pengurangan NADPH. Elektron menerima fotosistem klorofil II.

Anggaran jumlah anggaran fasa cahaya fotosintesis:

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

Pengangkutan elektron siklik

Di atas adalah apa yang dipanggil fasa cahaya fotosintesis bukan kitaran. Masih ada pengangkutan elektron kitaran apabila pemulihan NADP tidak berlaku. Dalam kes ini, elektron dari fotosistem saya pergi ke rangkaian pembawa, di mana ATP disintesis. Iaitu, rangkaian pengangkutan elektron ini mendapat elektron daripada fotosistem I, bukan II. Sistem fotografi pertama seolah-olah melaksanakan kitaran: elektron yang dipancarkan kembali kepadanya dikembalikan kepadanya. Dalam perjalanan, mereka menghabiskan sebahagian tenaga mereka pada sintesis ATP.

Photophosphorylation dan fosforilasi oksidatif

Fasa fotosintesis cahaya dapat dibandingkan dengan tahap respirasi selular - fosforilasi oksidatif, yang terjadi pada kristal mitokondria. Di sana juga, ATP disintesis dengan memindahkan elektron dan proton di sepanjang rangkaian pembawa. Walau bagaimanapun, dalam kes fotosintesis, tenaga disimpan dalam ATP bukan untuk keperluan sel, tetapi terutamanya untuk keperluan fasa gelap fotosintesis. Dan jika, apabila bernafas, bahan organik adalah sumber utama tenaga, maka semasa fotosintesis - cahaya matahari. Sintesis ATP semasa fotosintesis dipanggil photophosphorylationbukannya fosforilasi oksidatif.

Fasa gelap fotosintesis

Buat pertama kali fasa gelap fotosintesis dikaji secara terperinci oleh Calvin, Benson, Bassam. Kitaran reaksi yang dibuka oleh mereka kemudiannya dipanggil kitaran Calvin, atau C3- fotosintesis. Kumpulan tumbuhan tertentu mempunyai laluan fotosintesis yang diubah suai - C4Juga dikenali sebagai kitaran Hatch-Slack.

Dalam tindak balas gelap fotosintesis, CO adalah tetap.2. Fasa gelap meneruskan stroma kloroplas.

Pemulihan CO2 berlaku disebabkan tenaga ATP dan daya pengurangan NADF · H2dihasilkan dalam tindak balas cahaya. Tanpa mereka, penetapan karbon tidak berlaku. Oleh itu, walaupun fasa gelap tidak secara langsung bergantung kepada cahaya, ia biasanya juga diteruskan dengan cahaya.

Kitaran Calvin

Reaksi pertama fasa gelap ialah penambahan CO2 (karboksilasie) kepada 1,5-ribulezobifosfaty (ribulose-1,5-diphosphate) – Ribf. Yang kedua ialah ribosa fosforilasi ganda. Reaksi ini dipangkin oleh enzim ribosa-1,5-diphosphate carboxylase, juga dipanggil rubisco.

Akibat karboksilasi, satu senyawa enam-karbon yang tidak stabil terbentuk, yang mengurai menjadi dua molekul tiga karbon akibat hidrolisis. asid phosphoglyceric (PGA) - produk pertama fotosintesis. PGA juga dipanggil phosphoglycerate.

PGA mengandungi tiga atom karbon, salah satunya adalah sebahagian daripada kumpulan karboksil asid (-COOH):

PGC membentuk tiga gula karbon (gliseraldehyde fosfat) triosfosfat (TF)sudah termasuk kumpulan aldehid (-CHO):

FGK (3-asid) → TF (3-gula)

Tenaga ATP dan daya pengurangan NADP · H dibelanjakan untuk tindak balas ini.2. TF adalah karbohidrat pertama fotosintesis.

Selepas itu, kebanyakan fosfat triosa dibelanjakan untuk regenerasi ribulozobifosfat (ReBP), yang sekali lagi digunakan untuk mengikat CO2. Penjanaan semula termasuk siri tindak balas berkaitan ATP yang melibatkan fosfat gula dengan 3 hingga 7 atom karbon.

Dalam kitaran RibF dan kitaran Calvin.

Dari kitaran Calvin datang bahagian kecil dari TF yang terbentuk. Dari segi 6 molekul karbon dioksida terikat, hasilnya adalah 2 molekul triosofosphat. Jumlah tindak balas kitaran dengan produk input dan keluaran:

Pada masa yang sama, 6 molekul RIB mengambil bahagian dalam mengikat, dan 12 molekul PGA terbentuk, yang menjadi 12 TF, di mana 10 molekul kekal dalam kitaran dan ditukar menjadi 6 molekul RIB. Oleh kerana TF adalah gula tiga karbohidrat, dan RibBP adalah 5-karbon, maka berkenaan dengan atom-atom karbon yang kita ada: 10 * 3 = 6 * 5. Bilangan atom karbon yang memberikan kitaran tidak berubah, semua RibF yang perlu diperbaharui. Dan enam molekul karbon dioksida yang memasuki kitaran dibelanjakan untuk pembentukan dua molekul triosofosphat yang meninggalkan kitaran.

Mengenai kitaran Calvin setiap 6 molekul CO terikat2 18 molekul ATP dan 12 molekul NADP · H dikonsumsi2, yang disintesis dalam tindak balas fasa cahaya fotosintesis.

Pengiraan dilakukan pada dua molekul yang meninggalkan kitaran triosofosfat, kerana molekul glukosa yang kemudiannya dibentuk termasuk 6 atom karbon.

Triosephosphate (TF) adalah produk akhir kitaran Calvin, tetapi sukar untuk memanggilnya produk akhir fotosintesis, kerana ia hampir tidak terkumpul, dan, bertindak balas dengan bahan lain, berubah menjadi glukosa, sukrosa, kanji, lemak, asid lemak, asid amino. Selain TF memainkan peranan penting FGK. Walau bagaimanapun, tindak balas tersebut tidak hanya berlaku dalam organisme fotosintesis. Dalam pengertian ini, fasa gelap fotosintesis adalah sama dengan kitaran Calvin.

PGCs menghasilkan enam gula karbon dengan langkah pemangkinan enzimatik. fruktosa 6-fosfatyang bertukar menjadi glukosa. Dalam tumbuh-tumbuhan, glukosa boleh polimeris menjadi kanji dan selulosa. Sintesis karbohidrat adalah sama dengan proses glikolisis terbalik.

Apa lagi yang penting untuk tumbuh-tumbuhan?

Seperti manusia, tumbuhan juga memerlukan nutrien untuk mengekalkan kesihatan, tumbuh, dan melaksanakan fungsi penting mereka dengan baik. Mereka mendapat mineral larut dalam air dari tanah melalui akar. Jika tanah tidak mempunyai nutrien mineral, tumbuhan tidak akan berkembang secara normal. Petani sering memeriksa tanah untuk memastikan ia mempunyai nutrien yang mencukupi untuk menanam tanaman. Jika tidak, gunakan baja yang mengandungi mineral asas untuk pemakanan dan pertumbuhan tumbuhan.

Kenapa fotosintesis sangat penting?

Menjelaskan fotosintesis secara ringkas dan jelas untuk kanak-kanak, adalah wajar disebut bahawa proses ini adalah salah satu reaksi kimia yang paling penting di dunia. Apakah sebab-sebab bagi kenyataan seperti itu? Pertama, fotosintesis memakan tumbuh-tumbuhan, yang pada gilirannya, memberi makan semua makhluk hidup lain di planet ini, termasuk haiwan dan manusia. Kedua, akibat fotosintesis, oksigen yang diperlukan untuk pernafasan dilepaskan ke atmosfera. Semua benda hidup bernafas dalam oksigen dan menghidu karbon dioksida. Mujurlah, tumbuh-tumbuhan itu bertentangan, jadi mereka sangat penting untuk manusia dan haiwan, kerana mereka memberi mereka peluang untuk bernafas.

Proses luar biasa

Tumbuhan, ternyata, juga tahu bagaimana untuk bernafas, tetapi, tidak seperti orang dan haiwan, mereka menyerap karbon dioksida daripada oksigen dari udara. Tumbuh-tumbuhan juga diminum. Itulah sebabnya anda perlu menyiram mereka, jika tidak, mereka akan mati. Dengan bantuan sistem akar, air dan nutrien diangkut ke semua bahagian badan tumbuhan, dan penyerapan karbon dioksida berlaku melalui lubang kecil di daun. Punca untuk mencetuskan tindak balas kimia adalah cahaya matahari. Semua produk metabolik yang diperolehi digunakan oleh tumbuhan untuk pemakanan, oksigen dilepaskan ke atmosfera. Inilah cara anda dapat menjelaskan secara ringkas dan jelas bagaimana proses fotosintesis berlangsung.

Fotosintesis: fasa cahaya dan gelap fotosintesis

Proses yang dimaksudkan terdiri daripada dua bahagian utama. Terdapat dua fasa fotosintesis (keterangan dan jadual - selepas ini). Yang pertama dipanggil fasa cahaya. Ia berlaku hanya dengan kehadiran cahaya dalam membran thylakoids dengan penyertaan klorofil, protein pemindahan elektron dan enzim ATP synthetase. Apa lagi yang menyembunyikan fotosintesis? Fasa cahaya dan gelap fotosintesis bergilir-gilir satu sama lain seperti siang dan malam datang (kitaran Calvin). Semasa fasa gelap, pengeluaran glukosa yang sama, makanan untuk tumbuh-tumbuhan. Proses ini juga dipanggil reaksi bebas.

1. Reaksi yang berlaku dalam kloroplas hanya boleh dilakukan di hadapan cahaya. Dalam tindak balas ini, tenaga cahaya diubah menjadi tenaga kimia

2. Klorofil dan pigmen lain menyerap tenaga dari cahaya matahari. Tenaga ini dihantar ke sistem fotosintesis yang bertanggungjawab untuk fotosintesis.

3. Air digunakan untuk elektron dan ion hidrogen, dan juga terlibat dalam penghasilan oksigen.

4. Elektron dan ion hidrogen digunakan untuk menghasilkan ATP (molekul penyimpanan tenaga), yang diperlukan dalam fasa fotosintesis seterusnya.

1. Reaksi kitaran cahaya berlaku di stroma kloroplas.

2. Karbon dioksida dan tenaga dari ATP digunakan sebagai glukosa.

Kesimpulannya

Dari yang tersebut di atas, kesimpulan berikut boleh diambil:

  • Fotosintesis adalah proses yang membolehkan anda menerima tenaga dari matahari.
  • Tenaga cahaya matahari diubah menjadi tenaga kimia oleh klorofil.
  • Chlorophyll memberikan tanaman berwarna hijau.
  • Fotosintesis berlaku dalam kloroplas daun sel tumbuhan.
  • Karbon dioksida dan air diperlukan untuk fotosintesis.
  • Karbon dioksida memasuki kilang melalui bukaan kecil, stomata, di mana oksigen dilepaskan.
  • Air diserap ke dalam tumbuhan melalui akarnya.
  • Tanpa fotosintesis di dunia tidak akan ada makanan.

Definisi fotosintesis

Fotosintesis adalah proses kimia di mana tumbuhan, beberapa bakteria dan alga menghasilkan glukosa dan oksigen dari karbon dioksida dan air, menggunakan hanya cahaya sebagai sumber tenaga.

Proses ini amat penting untuk kehidupan di Bumi, kerana terima kasih kepada oksigen yang dilepaskan, di mana semua hidup bergantung.

Kenapa tumbuhan memerlukan glukosa (makanan)?

Seperti manusia dan makhluk lain, tumbuh-tumbuhan juga memerlukan pemakanan untuk mengekalkan kehidupan mereka. Nilai glukosa untuk tumbuh-tumbuhan adalah seperti berikut:

  • Glukosa yang dihasilkan fotosintesis digunakan semasa pernafasan untuk melepaskan tenaga yang diperlukan oleh kilang untuk proses penting yang lain.
  • Sel-sel tumbuhan juga menukar sebahagian daripada glukosa ke pati, yang digunakan seperti yang diperlukan. Atas sebab ini, tumbuhan mati digunakan sebagai biomas, kerana mereka menyimpan tenaga kimia.
  • Glukosa juga diperlukan untuk menghasilkan bahan kimia lain, seperti protein, lemak dan gula sayur, yang diperlukan untuk pertumbuhan dan proses penting yang lain.

Struktur luar daun

Salah satu ciri paling penting tumbuhan adalah luas permukaan daun. Kebanyakan tumbuhan hijau mempunyai daun yang luas, rata dan terbuka yang mampu menangkap sebanyak tenaga solar (cahaya matahari) yang diperlukan untuk fotosintesis.

  • Vena tengah dan daun petiole

Vena dan tangkai tengah disatukan dan merupakan pangkal daun. Titik meletakkan daun sedemikian rupa sehingga ia menerima cahaya sebanyak mungkin.

  • Bilah daun

Daun mudah mempunyai satu plat daun, dan kompleks - beberapa. Bilah daun - salah satu komponen terpenting lembaran, yang terlibat secara langsung dalam proses fotosintesis.

Rangkaian urat di daun memindahkan air dari batang ke daun. Glukosa yang diperuntukkan juga dihantar ke bahagian lain tumbuhan dari daun melalui urat. Di samping itu, bahagian-bahagian sokongan lembaran ini dan simpan plat lembaran rata untuk menangkap cahaya matahari yang lebih besar. Lokasi urat (venation) bergantung pada jenis tumbuhan.

  • Lembaran asas

Bahagian bawah daun adalah bahagian bawahnya, yang diartikulasikan dengan batang. Selalunya, di dasar daun adalah sepasang stipul.

Bergantung pada jenis tumbuhan, kelebihan daun mungkin mempunyai bentuk yang berbeza, termasuk: keseluruhan, bergerigi, serrate, berliku-liku, belalang, dll.

  • Daun atas

Seperti pinggir daun, hujungnya boleh terdiri daripada pelbagai bentuk, termasuk: tajam, bulat, tumpul, memanjang, ditarik, dan lain-lain

Struktur dalaman daun

Berikut adalah gambarajah rapat struktur dalaman tisu daun:

Kutikula adalah lapisan pelindung utama di permukaan tumbuhan. Sebagai peraturan, ia lebih tebal di bahagian atas helaian. Kutikula dilapisi dengan bahan seperti lilin yang melindungi tumbuhan dari air.

Epidermis adalah lapisan sel yang merupakan tisu integumentary daun. Fungsi utamanya adalah melindungi tisu dalaman daun daripada dehidrasi, kerosakan mekanikal dan jangkitan. Ia juga mengawal proses pertukaran gas dan transpirasi.

Mesophyll adalah tisu tumbuhan utama. Inilah proses fotosintesis. Dalam kebanyakan tumbuh-tumbuhan, mesofil dibahagikan kepada dua lapisan: bahagian atas adalah palisade dan bahagian bawahnya adalah spongy.

  • Sel perlindungan

Sel perlindungan adalah sel khusus dalam epidermis daun yang digunakan untuk mengawal pertukaran gas. Mereka melakukan fungsi perlindungan untuk stomata. Pori-pori stomatal menjadi besar ketika air tersedia secara bebas, jika sel-sel pelindung menjadi lamban.

Fotosintesis bergantung kepada penembusan karbon dioksida (CO2) dari udara melalui stomata ke tisu mesofil. Oksigen (O2), diperolehi sebagai hasil sampingan fotosintesis, meninggalkan tumbuhan melalui stomata. Apabila stomata terbuka, air hilang akibat penyejatan dan mesti diisi semula melalui aliran transpirasi dengan air yang diserap oleh akarnya. Tumbuh-tumbuhan dipaksa untuk mengimbangi jumlah CO2 yang diserap dari udara dan kehilangan air melalui liang-liang stomatal.

Disahkan oleh pakar

Fasa (cahaya)

1. Di mana berlaku

Fasa fotosintesis cahaya terjadi di thylakoids granal.

2.Proses yang berlaku dalam fasa ini

Oleh kerana tenaga cahaya pengoksidaan klorofil berlaku. Pemulihan berlaku dengan mengorbankan elektron air yang diambil dari hidrogen. Perbezaan potensi dicipta di antara bahagian dalam dan luar membran thylakoid, dan menggunakan synthetase ATP, NADP dikurangkan kepada NADPH2 (nicothoamide adenine dinucleotide fosfat dikurangkan bentuk)

3. Memproses keputusan

- fotolisis air (penguraian) di mana ia dibebaskan

- tenaga cahaya ditukar kepada tenaga ikatan kimia ATP dan NADP * H2

Fasa (gelap)

1. Di mana berlaku

Fasa fotosintesis gelap terjadi di stroma kloroplas.

2.Proses yang berlaku dalam fasa ini

Terdapat penentuan CO2 (karbon dioksida).

Dalam tindak balas kitaran Calvin, CO2 dikurangkan disebabkan oleh ATP dan kuasa mengurangkan NADP * H2 (bentuk dikurangkan nicotamide adenine dinucleotide fosfat) yang terbentuk dalam fasa cahaya.

Konsep fotosintesis, di mana dan apa yang berlaku dalam fasa cahaya fotosintesis

Fotosintesis adalah satu set proses pembentukan tenaga cahaya menjadi tenaga ikatan kimia zat organik dengan penyertaan pewarna fotosintesis.

Jenis pemakanan ini adalah ciri tumbuhan, prokariote dan beberapa jenis eukariota unisel.

Dalam sintesis semulajadi, karbon dan air, dalam interaksi dengan cahaya, diubah menjadi glukosa dan oksigen bebas:

6CO2 + 6H2O + tenaga cahaya → 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 - organel dua-membran separuh autonomi kepunyaan kelas plastids. Dengan bentuk rata plat daun, penyerapan berkualiti tinggi dan penggunaan sepenuhnya tenaga cahaya dan karbon dioksida dipastikan. Air yang diperlukan untuk sintesis semulajadi berasal dari akar melalui kain yang menjalankan air. Pertukaran gas berlaku melalui penyebaran melalui stomata dan sebahagiannya melalui kutikula.

Chloroplasts diisi dengan stroma tanpa warna dan penuh dengan lamellae, yang apabila digabungkan dengan thylakoids bentuk lain. Di dalamnya fotosintesis berlaku. Cyanobacteria sendiri adalah kloroplas, jadi radas untuk sintesis semulajadi di dalamnya tidak dipisahkan menjadi organelle yang berasingan.

Hasil fotosintesis dengan penyertaan pigmenChlorophylls biasanya dijumpai. Sesetengah organisma mengandungi pigmen lain - karotenoid atau fikobilin. Prokariot mempunyai pigmen bacteriochlorophyll, dan organisma ini tidak memancarkan oksigen pada akhir sintesis semulajadi.

Fotosintesis melepasi dua fasa - cahaya dan gelap. Setiap daripada mereka dicirikan oleh tindak balas tertentu dan bahan-bahan yang berinteraksi. Mari kita perhatikan secara terperinci proses fasa fotosintesis.

Fasa pertama fotosintesis dicirikan oleh pembentukan produk tenaga tinggi, iaitu ATP, sumber tenaga selular, dan NADP, ejen pengurangan. Pada akhir pentas, oksigen dihasilkan sebagai produk sampingan. Tahap cahaya berlaku dengan cahaya matahari.

Proses fotosintesis berlaku dalam membran thylakoids dengan penyertaan protein pemindahan elektron, sintetik ATP, dan klorofil (atau pigmen lain).

Fungsi rantai elektrokimia, di mana pemindahan elektron dan sebahagian daripada proton hidrogen, berlaku, terbentuk dalam kompleks kompleks yang dibentuk oleh pigmen dan enzim.

Penerangan mengenai proses fasa cahaya:

  1. Apabila cahaya matahari menyentuh plat daun organisma tumbuhan, elektron klorofil teruja dalam struktur plat,
  2. Dalam keadaan aktif, zarah keluar dari molekul pigmen dan jatuh di bahagian luar thylakoid, yang dikenakan secara negatif. Ini berlaku serentak dengan pengoksidaan dan pengurangan molekul klorofil yang seterusnya, yang mengambil elektron seterusnya dari air yang memasuki daun.
  3. Kemudian terdapat fotolisis air dengan pembentukan ion, yang menyumbangkan elektron dan diubah menjadi radikal OH, yang mampu mengambil bahagian dalam reaksi dan seterusnya,
  4. Kemudian radikal ini bergabung untuk membentuk molekul air dan oksigen bebas yang masuk ke atmosfera,
  5. Membran thylakoid diperolehi, di satu pihak, caj positif disebabkan oleh ion hidrogen, dan di sisi lain, caj negatif disebabkan oleh elektron,
  6. Dengan perbezaan 200 mV antara sisi membran, proton melalui enzim ATP synthetase, yang membawa kepada penukaran ADP ke ATP (proses fosforilasi),
  7. Dengan hidrogen atom dilepaskan dari air, NADP + dikurangkan menjadi NADPH2,

Walaupun oksigen bebas dalam proses tindak balas dilepaskan ke atmosfera, ATP dan NADPH2 mengambil bahagian dalam fasa gelap sintesis semulajadi.

Komponen mandatori untuk tahap ini adalah karbon dioksida.yang tumbuh-tumbuhan sentiasa menyerap dari persekitaran luaran melalui stomata di dalam daun. Proses fasa gelap berlaku di stroma kloroplas. Oleh kerana pada tahap ini banyak tenaga solar tidak diperlukan dan ATP dan NADPH2 akan diperolehi dengan cukup semasa fasa cahaya, reaksi dalam organisma dapat diteruskan pada siang hari dan pada malam hari. Proses pada peringkat ini berlaku lebih cepat daripada sebelumnya.

Keseluruhan kesemua proses yang berlaku dalam fasa gelap diwakili sebagai sejenis rantai transformasi karbon dioksida berturut-turut dari persekitaran luaran:

  1. Tindak balas pertama dalam rantai ini ialah penetapan karbon dioksida. Kehadiran enzim RibBP-karboksilase menyumbang kepada tindak balas reaksi yang cepat dan licin, yang mengakibatkan pembentukan senyawa enam karbon, yang merosakkan menjadi 2 molekul asid fosfoglyceric,
  2. Kemudian kitaran yang agak kompleks berlaku, termasuk sebilangan tindak balas, setelah selesai asid phosphoglyceric ditukar kepada gula semula jadi, glukosa. Proses ini dipanggil kitaran Calvin,

Bersama dengan gula, pembentukan asid lemak, asid amino, gliserol dan nukleotida juga berlaku.

Intipati fotosintesis

Daripada jadual perbandingan fasa cahaya dan gelap sintesis semulajadi, adalah mungkin untuk menerangkan secara ringkas intipati setiap daripada mereka. Fasa cahaya terjadi pada butiran klorin dengan dimasukkannya energi cahaya dalam reaksi. Reaksi ini melibatkan komponen seperti protein yang mengangkut elektron, synthetase ATP, dan klorofil, yang, apabila berinteraksi dengan air, membentuk oksigen bebas, ATP, dan NADPH2. Untuk fasa gelap yang berlaku di stroma chloroplast, cahaya matahari tidak diperlukan. ATP dan NADPH2 dihasilkan pada peringkat terakhir, ketika berinteraksi dengan karbon dioksida, membentuk gula alami (glukosa).

Seperti yang dapat dilihat dari atas, fotosintesis nampaknya merupakan fenomena yang agak rumit dan pelbagai langkah, termasuk banyak reaksi yang melibatkan pelbagai bahan. Akibat sintesis semulajadi, oksigen diperolehi, yang diperlukan untuk pernafasan organisma hidup dan perlindungan mereka dari radiasi ultraviolet melalui pembentukan lapisan ozon.

Foto bernafas

Photorespiration:
1 - kloroplast, 2 - peroksisom, 3 - mitokondria.

Penyerapan oksigen dan karbon dioksida yang bergantung kepada cahaya ini. Pada permulaan abad yang lalu, didapati oksigen menindas fotosintesis. Sebagaimana ternyata, untuk RibB-karboksilase, substrat boleh bukan sahaja karbon dioksida, tetapi juga oksigen:

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

Enzim ini dipanggil ribf-oxygenase. Oksigen adalah perencat penstabilan karbon dioksida yang kompetitif. Kumpulan fosfat dibuang, dan phosphoglycolate menjadi glycolate, yang mana tumbuhan mesti dibuang. Ia memasuki peroksisom, di mana ia teroksida kepada glisin. Glycine memasuki mitokondria, di mana ia teroksida untuk serine, dengan kehilangan karbon yang sudah ada dalam bentuk CO.2. Akibatnya, dua molekul glikolat (2C + 2C) ditukar menjadi satu PGA (3C) dan CO2. Photorespiration membawa kepada penurunan hasil C3-menuh dengan 30-40% (Dengan3-plant - tumbuhan yang dicirikan oleh C3- fotosintesis).

Fotosintesis C4

Dengan4- fotosintesis - fotosintesis, di mana produk pertama adalah empat karbon (C4) sambungan. Pada tahun 1965, didapati bahawa dalam sesetengah tumbuhan (tebu, jagung, sorgum, madu), produk pertama fotosintesis adalah asid empat karbon. Tumbuhan itu dipanggil Dengan4-plant. Pada tahun 1966, saintis Australia Hatch dan Slack menunjukkan bahawa4- tumbuhan praktikal tidak mempunyai fotorespirasi dan mereka menyerap karbon dioksida lebih berkesan. Laluan karbon ke C4-pemain mula dipanggil oleh Hatch-Slack.

Untuk C4-plain yang dicirikan oleh struktur anatomi khas daun. Semua rasuk konduktif dikelilingi oleh lapisan dua sel: sel luar - sel mesofil, sel dalaman - sel lapisan. Karbon dioksida diperbetulkan dalam sitoplasma sel mesofil, penerima adalah phosphoenolpyruvate (PEP, 3C), hasil daripada karboksilasi PEP, oksaloasetat (4C) terbentuk. Proses ini dipangkin PEP carboxylase. Tidak seperti RibB-carboxylase, FEP-carboxylase mempunyai pertalian yang tinggi untuk CO.2 dan, yang paling penting, tidak berinteraksi dengan O2. Dalam kloroplas mesophyll terdapat banyak grana, di mana tindak balas fasa cahaya aktif. Dalam kloroplas plat sel, tindak balas fasa gelap berlaku.

Oxaloacetate (4C) ditukar kepada malate, yang diangkut melalui plasmodesma ke sel lapisan. Di sini ia disahboksilat dan dikeringkan untuk membentuk pyruvate, CO2 dan NADP · N2.

Pyruvate kembali ke sel mesofil dan menghidupkan semula dengan mengorbankan tenaga ATP dalam PEP. DENGAN2 Ribb-karboksilase tetap diperbetulkan dengan pembentukan PGA. Penjanaan semula FEP memerlukan tenaga ATP, jadi hampir dua kali tenaga diperlukan seperti C3- fotosintesis.

Bangunan C4-plants:
1 - lapisan luar - sel mesophyll, 2 - lapisan dalaman - sel yang dihadapi, 3 - Kranz-anatomi, 4, 5 - kloroplas, 4 - pelbagai aspek, kanji kecil, 5 -

Dengan4- fotosintesis:
1 adalah sel mesophyll, 2 ialah sel lapisan rasuk yang mengendalikan.

Keadaan yang diperlukan untuk fotosintesis

Berikut adalah syarat-syarat yang diperlukan untuk tumbuhan untuk menjalankan proses fotosintesis:

  • Karbon Dioksida. Gas asli yang tidak berwarna, tidak berbau, yang terdapat di udara dan mempunyai penunjuk saintifik CO2. Ia dibentuk semasa pembakaran karbon dan sebatian organik, dan juga berlaku dalam proses pernafasan.
  • Air. Bahan kimia cecair telus tidak berbau dan tawar (di bawah keadaan biasa).
  • Cahaya Walaupun cahaya tiruan juga sesuai untuk tumbuh-tumbuhan, cahaya matahari semulajadi, sebagai peraturan, mewujudkan keadaan terbaik untuk fotosintesis, kerana ia mengandungi sinaran ultraviolet semulajadi, yang mempunyai kesan positif terhadap tumbuh-tumbuhan.
  • Chlorophyll. Ia adalah pigmen hijau yang terdapat dalam daun tumbuhan.
  • Nutrien dan mineral. Bahan kimia dan sebatian organik yang akar tumbuhan menyerap dari tanah.

Apakah hasil daripada fotosintesis?

  • Glukosa,
  • Oksigen.

(Tenaga cahaya ditunjukkan dalam kurungan kerana bukan bahan.)

Nota: Tumbuhan mendapat CO2 dari udara melalui daun mereka, dan air dari tanah melalui akarnya. Tenaga cahaya berasal dari matahari. Oksigen yang dihasilkan dilepaskan ke udara dari daun. Glukosa yang dihasilkan boleh ditukar kepada bahan-bahan lain, seperti kanji, yang digunakan sebagai rizab tenaga.

Jika faktor-faktor yang menyumbang kepada fotosintesis tidak hadir atau hadir dalam kuantiti tidak mencukupi, ini boleh menjejaskan tumbuhan. Contohnya, cahaya yang lebih kecil menghasilkan keadaan yang menggalakkan bagi serangga yang memakan daun tumbuhan, dan kekurangan air melambatkan.

Di mana fotosintesis berlaku?

Fotosintesis berlaku di dalam sel tumbuhan, dalam plastids kecil yang dipanggil kloroplas. Chloroplasts (terutamanya terdapat dalam lapisan mesophyll) mengandungi bahan hijau yang dikenali sebagai klorofil. Berikut adalah bahagian-bahagian lain sel yang bekerja dengan chloroplast untuk fotosintesis.

Fungsi bahagian sel tumbuhan

  • Dinding sel: menyediakan sokongan struktur dan mekanikal, melindungi sel daripada patogen, pembetulan dan menentukan bentuk sel, mengawal kelajuan dan arah pertumbuhan, dan juga memberi bentuk kepada tumbuh-tumbuhan.
  • Cytoplasma: menyediakan platform bagi kebanyakan proses kimia yang dikawal oleh enzim.
  • Membran: bertindak sebagai halangan, mengawal pergerakan bahan masuk dan keluar dari sel.
  • Chloroplasts: seperti yang dinyatakan di atas, mereka mengandungi klorofil, bahan hijau yang menyerap tenaga cahaya semasa fotosintesis.
  • Vacuole: rongga dalam sitoplasma sel yang mengumpul air.
  • Nukleus sel: mengandungi jenama genetik (DNA) yang mengendalikan aktiviti sel.

Chlorophyll menyerap tenaga cahaya yang diperlukan untuk fotosintesis. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa tidak semua cahaya panjang gelombang diserap. Tumbuhan terutamanya menyerap gelombang merah dan biru - mereka tidak menyerap cahaya dalam julat hijau.

Karbon dioksida dalam proses fotosintesis

Tumbuhan mendapat karbon dioksida dari udara melalui daun mereka. Karbon dioksida meresap melalui lubang kecil di bahagian bawah helaian - stoma.

Bahagian bawah daun mempunyai sel-sel bebas sel udara supaya karbon dioksida mencapai sel-sel lain di dalam daun. Ia juga membolehkan oksigen yang dijana semasa fotosintesis supaya mudah meninggalkan daun.

Karbon dioksida terdapat di udara yang kita nafas dalam kepekatan yang sangat rendah dan berfungsi sebagai faktor yang diperlukan dalam fasa gelap fotosintesis.

Cahaya dalam proses fotosintesis

Daun biasanya mempunyai luas permukaan yang besar, sehingga dapat menyerap banyak cahaya. Permukaan atasnya dilindungi daripada kehilangan air, penyakit dan kesan lapisan lilin cuaca (kutikula). Bahagian atas lembaran adalah di mana cahaya jatuh. Lapisan mesofil ini dipanggil palisade. Ia disesuaikan untuk menyerap sejumlah besar cahaya, kerana ia mengandungi banyak kloroplas.

Dalam fasa cahaya, proses fotosintesis meningkat dengan banyak cahaya. Lebih banyak molekul klorofil mengioniskan dan lebih banyak ATP dan NADPH dihasilkan jika foton cahaya tertumpu pada daun hijau. Walaupun cahaya sangat penting dalam fasa cahaya, perlu diperhatikan bahawa jumlah yang berlebihan dapat merosakkan klorofil dan mengurangkan proses fotosintesis.

Fasa cahaya tidak terlalu bergantung pada suhu, air, atau karbon dioksida, walaupun semuanya diperlukan untuk menyelesaikan proses fotosintesis.

Air dalam proses fotosintesis

Tanaman mendapatkan air yang mereka perlukan untuk fotosintesis melalui akarnya. Mereka mempunyai rambut akar yang tumbuh di dalam tanah. Akar dicirikan oleh kawasan permukaan yang besar dan dinding tipis, yang membolehkan air mudah melewati mereka.

Imej menunjukkan tumbuhan dan sel mereka dengan air yang cukup (kiri) dan kekurangan air (kanan).

Nota: Sel-sel akar tidak mengandungi chloroplasts, kerana biasanya dalam gelap dan tidak boleh photosynthesize.

Jika tumbuhan tidak menyerap air yang mencukupi, ia akan pudar. Tanpa air, tumbuhan itu tidak akan mampu mengotomulasi dengan cepat, dan mungkin mati.

Apakah maksud air untuk tumbuh-tumbuhan?

  • Menyediakan mineral terlarut yang menyokong kesihatan tumbuhan,
  • Ia adalah medium untuk pengangkutan sumber mineral,
  • Mengekalkan kestabilan dan ketegasan
  • Menyejuk dan menepuk kelembapan
  • Ia memungkinkan untuk menjalankan pelbagai tindak balas kimia dalam sel tumbuhan.

Nilai fotosintesis dalam alam semula jadi

Proses fotosintesis biokimia menggunakan tenaga cahaya matahari untuk menukar air dan karbon dioksida menjadi oksigen dan glukosa. Glukosa digunakan sebagai blok bangunan dalam tumbuh-tumbuhan untuk pertumbuhan tisu. Oleh itu, fotosintesis adalah cara akar, batang, daun, bunga dan buah-buahan terbentuk. Tanpa proses fotosintesis, tumbuhan tidak akan dapat tumbuh atau diperbanyak.

Kerana keupayaan fotosintesis mereka, tumbuhan dikenali sebagai pengeluar dan menjadi asas bagi hampir setiap rantaian makanan di Bumi. (Alga adalah tumbuhan yang setara dengan ekosistem akuatik). Semua makanan yang kita makan berasal dari organisma yang fotosintesis. Kami makan tumbuhan ini secara langsung atau makan haiwan seperti lembu atau babi yang memakan makanan tumbuhan.

  • Asas rantaian makanan

Di dalam sistem akuatik, tumbuh-tumbuhan dan alga juga menjadi asas kepada rantaian makanan. Alga berfungsi sebagai makanan untuk invertebrata, yang pada gilirannya adalah sumber makanan untuk organisma yang lebih besar. Tanpa fotosintesis dalam persekitaran akuatik, kehidupan tidak mungkin.

  • Penyingkiran karbon dioksida

Fotosintesis menukarkan karbon dioksida kepada oksigen. Semasa fotosintesis, karbon dioksida dari atmosfer memasuki tumbuhan, dan kemudian dilepaskan sebagai oksigen. Di dunia hari ini, di mana tahap karbon dioksida berkembang pada kadar yang mengejutkan, sebarang proses yang membuang karbon dioksida dari atmosfera adalah penting untuk alam sekitar.

  • Berbasikal nutrien

Tumbuh-tumbuhan dan organisme fotosintesis lain memainkan peranan penting dalam berbasikal nutrien. Nitrogen di udara tetap dalam tisu tumbuhan dan menjadi tersedia untuk mencipta protein. Unsur jejak di dalam tanah juga boleh dimasukkan ke dalam tisu tumbuhan dan menjadi tersedia untuk herbivora, di sepanjang rantaian makanan.

  • Pergantungan fotosintetik

Fotosintesis bergantung kepada keamatan dan kualiti cahaya. Di khatulistiwa, di mana cahaya matahari berlimpah sepanjang tahun dan air bukanlah faktor yang membatasi, tumbuhan mempunyai kadar pertumbuhan yang tinggi dan boleh menjadi agak besar. Sebaliknya, fotosintesis di bahagian laut yang lebih dalam adalah kurang biasa, kerana cahaya tidak menembusi lapisan-lapisan ini, dan sebagai akibatnya, ekosistem ini lebih tandus.

Tonton video itu: FILM PENDEK ANIMASI PROSES TERJADINYA HUJAN (September 2022).

Загрузка...

Pin
Send
Share
Send
Send