МЕТАБОЛИЗМ фотосинтез

ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ
Основным источником энергии для всех живых существ, населяющих нашу

планету, служит энергия солнечного света, которую аккумулируют непосредственно только зеленые растения, в том числе водоросли, редкие простейшие, зеленые и пурпурные бактерии. Их клетки за счет энергии солнца способны синтезировать органические соединения: углеводы, жиры, белки и др.
Зеленый цвет фотосинтезирующих клеток зависит от наличия в них хлорофилла, поглощающего свет в красной и синей частях спектра и пропускающего лучи, которые дают при смешении зеленый цвет.

Заполни таблицу
Сравнительная характеристика процессов дыхания и
фотосинтеза

АТФ Н+
СВЕТОВАЯ ФАЗА
ТЕМНОВАЯ ФАЗА
О2
СО2
ГЛЮКОЗА
ФОТОСИНТЕЗ
ЗНАЧЕНИЕ

ФОТОСИНТЕЗА

Заполни таблицу

в особых органеллах,
называемых хлоропластами.
Хлоропласты окружены двойной мембраной.

В хлоропластах всегда содержится хлорофилл , локализованные в системе мембран, которые погружены в основное вещество хлоропласта – строму. Мембранная система – это место, где протекают световые реакции фотосинтеза. В мембранах также находятся ферменты и переносчики электронов. Вся система состоит из множества плоских, заполненных жидкостью мешков, называемых тилакоидами. Тилакоиды местами уложены в стопки – граны.
В строме происходят темновые реакции фотосинтеза. По своему строению строма напоминает гель; в ней находятся растворимые ферменты, в том числе ферменты цикла Кальвина, а также другие химические соединения, в частности сахара и органические кислоты. Избыток углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза, запасается здесь в виде зерен крахмала.

 Н2О + 1/2О2 +2е-
Н2О 2Н+ + 1/2 О2

+ 2 е-

О2

е-

е-

хлорофилл

Н+

Н+

Н+

АДФ

+

Ф

АТФ

НАДФ+

+

НАДФ•Н

Световая фаза

подробнее

протекает только под действием солнечной энергии. Реакции световой фазы происходит

на мембранах тилакоидов, где располагается фотосинтезирующий пигмент хлорофилл.
В световую фазу происходит несколько процессов:
возбуждение хлорофилла квантами света и перемещение возбужденных электронов
ХЛОРОФИЛЛ свет (hv) ХЛОРОФИЛЛ+2 + 2е-
фотолиз воды под действием света, образование кислорода и протонов водорода
Н2О  2Н+ + ½ О2 + 2е-;
синтез молекул АТФ за счет энергии возбужденных электронов
АДФ + ФН АТФ;
соединение водорода с переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ2Н.
НАДФ+ + 2Н+ +2е-  НАДФ•2Н

Синтез АТФ и НАДФ•2Н протекает на мембранах тилакоидов и сопряжен с переносом возбужденных электронов по электронно-транспортной цепи.
Таким образом, энергия солнца преобразуется в энергию возбужденных электронов, а далее запасается в процессе синтеза в молекулах АТФ и НАДФ•2Н.
Суммарное уравнение реакций световой фазы:
Н2О + НАДФ+ + 2АДФ + 2ФН  НАДФ•2Н + ½ О2

Световая фаза

темновую фазу фотосинтеза.
Эту фазу иначе ещё называют

фиксацией углекислого газа, так как здесь
происходит усвоение углекислого газа и его восстановление.
Реакции темновой фазы протекает в строме хлоропластов, куда поступают молекулы
АТФ и НАДФ•2Н , синтезируемые в световую фазу, и углекислый газ из атмосферы.
Здесь происходит связывание молекул СО2, активирование соединений за счет АТФ
(фосфорилирование), восстановление углерода водородом из НАДФ•2Н и синтез
глюкозы.
В строме хлоропласта постоянно присутствует пятиуглеродный углевод (пентоза),
связанный с двумя остатками фосфорной кислоты – рибулозодифосфат. Это вещество
как бы начинает цикл. Происходит фиксация неорганического углерода.
Образующееся шестиуглеродное соединение неустойчиво и сразу же распадается на два триозофосфата.
Далее происходит активирование этих веществ молекулами АТФ и образуются две
молекулы триозодифосфата.
После этого происходит восстановление триозодифосфатов молекулами НАДФ•2Н;
Две молекулы триозы соединяются между собой, и образуется глюкоза, которая
может в дальнейшем превращаться в сахарозу, крахмал и другие полисахариды.
Часть молекул триоз может использоваться для синтеза аминокислот, глицерина,
высших жирных кислот.
Частично триозы продолжают участвовать в циклических реакциях и превращаются
вновь в пентозу, которая замыкают цикл.
В реакциях участвуют одновременно шесть молекул каждого вещества.
Для синтеза одной молекулы глюкозы цикл должен повториться шесть раз.
9. Освобожденные молекулы АДФ и НАДФ+ вновь возвращаются к мембранам тилакоидов для участия в световых реакциях.

…Он … затратился
на внутреннюю работу … превратясь в растворимый

сахар … отложился,
наконец, в зерне в виде крахмала или в виде клейковины. В той или другой форме
он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразовался
в наши мускулы, в наши нервы. Этот луч солнца согревает нас.
Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу.
К.А. Тимирязев

фильм

озонового экрана в верхних слоях атмосферы на высоте около 25км.

Озон (О3) образуется в результате фотодиссоциации молекул О2
под действием солнечной радиации. Озон удерживает большую часть ультрафиолетовых лучей, губительно действующих на все живое . Возможность частичного разрушения озонового экрана из-за загрязнения атмосферы промышленности
и другими отходами – серьёзная проблема охраны биосферы.

Космическая роль растений

1.Накопление органической массы.
В процессе фотосинтеза наземные
растения образуют 100-172 млрд.т, а
Растения морей и океанов -60-70 млрд.т
биомассы в год. Общая масса животных
на Земле -23 млрд.т, что составляет
около1% от растительной биомассы. Из этого
количества 20 млрд.т приходится на
обитателей суши, а 3 млрд.т – на животных и
микроорганизмы гидросферы.
За время существования жизни на
Земле органические остатки
накапливались и модифицировались. На
суше эти органические вещества
представлены в виде подстилки, гумуса и
торфа, из которых при определённых
условиях образовался уголь. В морях и
океанах орг.остатки оседали на дно и
входили в состав осадочных пород
(20 000 000 млрд.т) а также под действием
микроорганизмов, повышенных температур и
давления образовались газ и нефть (10 000 -
12 000 млрд.т)

3. Накопление кислорода в атмосфере.
Первоначально в атмосфере Земли О2 присутствовал в следовых количествах.
В настоящее время он составляет 21% по
объему воздуха. Появление и накопление кислорода в атмосфере связано с жизнедеятельностью зелёных растений.
Ежегодно в ходе фотосинтеза кислород поступает в атмосферу в количестве 70 – 120 млрд.т. Этот кислород необходим для дыхания всех гетеротрофов – бактерий, грибов, животных и человека, а также зелёных растений в ночное время.
Особое значение в подержании высокой концентрации кислорода в атмосфере имеют леса. Подсчитано, что 1 га леса весной и летом за час выделяют кислорода в количестве, достаточном для дыхания
200 человек.

4. Обеспечение постоянства содержание постоянства содержания СО2 в атмосфере.
Образование органических веществ гумуса, осадочных пород и горючих ископаемых выводило значительные количества СО2 из
Круговорота углерода. В атмосфере Земли
СО2 становилось все меньше и в настоящее время он составляет только 0,03% ( по объёму), или 711 млрд.т в пересчете на углерод.
Фотосинтез, с одной стороны, дыхание организмов и карбонатная система океана, с другой, поддерживают относительно постоянный уровень СО2 в атмосфере.
Тенденция к повышению содержания СО2
В атмосфере из-за сжигания огромных количеств нефти, газа и др.причин может способствовать увеличению средней температуры на поверхности Земли, что приведет к ускорению таяния ледников в горах и на полюсах и затоплению прибрежных зон.

один человек массой в 60 кг при дыхании потребляет в

среднем 30 л кислорода (из расчета 200 см3 на 1 кг массы в 1 ч).
Одно 25-летнее дерево – тополь – в процессе фотосинтеза за 5 весенне-летних месяцев поглощает около 42 кг углекислого газа. Определите, сколько таких деревьев обеспечат кислородом одного человека.
Твоя оценка – от 5 – кол-во перевернутых картинок.

Заполните таблицу
Фазы фотосинтеза

1

2

5

10

15

фотосинтеза