- synthese van organische stoffen uit kooldioxide en water met het verplichte gebruik van lichtenergie:

6CO 2 + 6H 2 O + Q licht → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

In hogere planten is het orgaan voor fotosynthese het blad, en de organellen voor fotosynthese zijn de chloroplasten (structuur van chloroplasten - lezing nr. 7). De membranen van chloroplast-thylakoïden bevatten fotosynthetische pigmenten: chlorofylen en carotenoïden. Er zijn meerdere verschillende soorten chlorofyl ( a, b, c, d), de belangrijkste is chlorofyl A. In het chlorofylmolecuul kan een porfyrine-‘kop’ met een magnesiumatoom in het midden en een fytol-‘staart’ worden onderscheiden. De “kop” van porfyrine heeft een platte structuur, is hydrofiel en ligt daarom op het oppervlak van het membraan dat naar de waterige omgeving van het stroma is gericht. De fytol “staart” is hydrofoob en houdt hierdoor het chlorofylmolecuul in het membraan vast.

Chlorofylen absorberen rood en blauwviolet licht, reflecteren groen licht en geven planten daardoor hun karakteristieke groene kleur. Chlorofylmoleculen in thylakoïdemembranen zijn georganiseerd in fotosystemen. Planten en blauwgroene algen hebben fotosysteem-1 en fotosysteem-2, terwijl fotosynthetische bacteriën fotosysteem-1 hebben. Alleen fotosysteem-2 kan water ontleden om zuurstof vrij te maken en elektronen uit de waterstof van water te halen.

Fotosynthese is een complex proces dat uit meerdere stappen bestaat; fotosynthesereacties zijn onderverdeeld in twee groepen: reacties lichte fase en reacties donkere fase.

Lichte fase

Deze fase vindt alleen plaats in de aanwezigheid van licht in thylakoïdemembranen met de deelname van chlorofyl, elektronentransporteiwitten en het enzym ATP-synthetase. Onder invloed van een kwantum licht worden de elektronen van chlorofyl opgewonden, verlaten het molecuul en komen in de cel terecht. buiten thylakoïdmembraan, dat uiteindelijk negatief geladen wordt. Geoxideerde chlorofylmoleculen worden gereduceerd, waarbij elektronen worden opgenomen uit water dat zich in de intrathylakoïde ruimte bevindt. Dit leidt tot de afbraak of fotolyse van water:

H 2 O + Q licht → H + + OH - .

Hydroxylionen geven hun elektronen op en worden reactieve radicalen.OH:

OH - → .OH + e - .

OH-radicalen combineren zich om water en vrije zuurstof te vormen:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

Zuurstof wordt verwijderd externe omgeving, en protonen hopen zich op in de thylakoïde in een ‘protonenreservoir’. Als gevolg hiervan wordt het thylakoïdmembraan enerzijds positief geladen door H +, en anderzijds door elektronen negatief geladen. Wanneer het potentiaalverschil tussen buiten en interne zijkanten thylakoïdmembraan bereikt 200 mV, protonen worden door ATP-synthetasekanalen geduwd en ADP wordt gefosforyleerd tot ATP; atomaire waterstof gaat naar reductie specifieke vervoerder NADP + (nicotinamide-adenine-dinucleotidefosfaat) naar NADP H 2:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

In de lichte fase vindt dus fotolyse van water plaats, wat gepaard gaat met drie belangrijke processen: 1) ATP-synthese; 2) de vorming van NADPH 2; 3) de vorming van zuurstof. Zuurstof diffundeert in de atmosfeer, ATP en NADPH 2 worden naar het stroma van de chloroplast getransporteerd en nemen deel aan de processen van de donkere fase.

1 - chloroplast-stroma; 2 - grana thylakoïde.

Donkere fase

Deze fase vindt plaats in het stroma van de chloroplast. De reacties vereisen geen lichtenergie, dus ze vinden niet alleen in het licht plaats, maar ook in het donker. Donkerefasereacties zijn een keten van opeenvolgende transformaties van koolstofdioxide (afkomstig uit de lucht), leidend tot de vorming van glucose en andere organische stoffen.

De eerste reactie in deze keten is de fixatie van kooldioxide; De kooldioxide-acceptor is een suiker met vijf koolstofatomen. ribulosebifosfaat(RiBF); enzym katalyseert de reactie Ribulosebifosfaatcarboxylase(RiBP-carboxylase). Als gevolg van de carboxylering van ribulosebisfosfaat wordt een onstabiele verbinding met zes koolstofatomen gevormd, die onmiddellijk in twee moleculen wordt afgebroken fosfoglycerinezuur(FGK). Er vindt dan een cyclus van reacties plaats waarin fosfoglycerinezuur via een reeks tussenproducten wordt omgezet in glucose. Deze reacties gebruiken de energie van ATP en NADPH 2 gevormd in de lichte fase; De cyclus van deze reacties wordt de “Calvin-cyclus” genoemd:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

Naast glucose worden tijdens de fotosynthese ook andere monomeren van complexe organische verbindingen gevormd: aminozuren, glycerol en vetzuren, nucleotiden. Momenteel zijn er twee soorten fotosynthese: C 3- en C 4-fotosynthese.

C 3-fotosynthese

Dit is een vorm van fotosynthese waarbij het eerste product verbindingen met drie koolstofatomen (C3) zijn. C 3-fotosynthese werd ontdekt vóór C 4-fotosynthese (M. Calvin). Het is de C 3-fotosynthese die hierboven wordt beschreven, onder het kopje “Donkere fase”. Kenmerken C 3-fotosynthese: 1) de kooldioxide-acceptor is RiBP, 2) de carboxyleringsreactie van RiBP wordt gekatalyseerd door RiBP-carboxylase, 3) als gevolg van de carboxylering van RiBP wordt een verbinding met zes koolstofatomen gevormd, die uiteenvalt in twee PGA's . FGK wordt hersteld naar triose fosfaten(TF). Een deel van de TF wordt gebruikt voor de regeneratie van RiBP, en een deel wordt omgezet in glucose.

1 - chloroplast; 2 - peroxisoom; 3 - mitochondriën.

Dit is een lichtafhankelijke opname van zuurstof en afgifte van kooldioxide. Begin vorige eeuw werd vastgesteld dat zuurstof de fotosynthese onderdrukt. Het bleek dat het substraat voor RiBP-carboxylase niet alleen koolstofdioxide kan zijn, maar ook zuurstof:

O 2 + RiBP → fosfoglycolaat (2C) + PGA (3C).

Het enzym wordt RiBP-oxygenase genoemd. Zuurstof is een competitieve remmer van de koolstofdioxidefixatie. De fosfaatgroep wordt afgesplitst en het fosfoglycolaat wordt glycolaat, dat de plant moet benutten. Het komt de peroxisomen binnen, waar het wordt geoxideerd tot glycine. Glycine komt de mitochondriën binnen, waar het wordt geoxideerd tot serine, met verlies van reeds vastgelegde koolstof in de vorm van CO 2. Als resultaat worden twee glycolaatmoleculen (2C + 2C) omgezet in één PGA (3C) en CO 2. Fotorespiratie leidt tot een afname van de opbrengst van C3-planten met 30-40% ( Met 3 planten- planten gekenmerkt door C3-fotosynthese).

C 4-fotosynthese is fotosynthese waarbij het eerste product vier-koolstofverbindingen (C 4) zijn. In 1965 werd ontdekt dat in sommige planten ( suikerstok, maïs, sorghum, gierst) zijn de eerste producten van fotosynthese vierkoolstofzuren. Deze planten werden genoemd Met 4 planten. In 1966 toonden de Australische wetenschappers Hatch en Slack aan dat C4-planten vrijwel geen fotorespiratie hebben en kooldioxide veel efficiënter absorberen. Het pad van koolstoftransformaties in C 4-planten werd genoemd van Hatch-Slack.

C 4 planten kenmerken zich door een bijzondere anatomische structuur van het blad. Alle vaatbundels zijn omgeven door een dubbele laag cellen: de buitenste laag zijn mesofylcellen, de binnenste laag zijn omhulselcellen. Kooldioxide wordt gefixeerd in het cytoplasma van mesofylcellen, de acceptor fosfoenolpyruvaat(PEP, 3C), als gevolg van de carboxylering van PEP wordt oxaalacetaat (4C) gevormd. Het proces wordt gekatalyseerd PEP-carboxylase. In tegenstelling tot RiBP-carboxylase heeft PEP-carboxylase een grotere affiniteit voor CO 2 en, belangrijker nog, geen interactie met O 2 . Mesofylchloroplasten hebben veel korrels waarin lichte fasereacties actief plaatsvinden. Donkere fasereacties vinden plaats in de chloroplasten van de omhulselcellen.

Oxaalacetaat (4C) wordt omgezet in malaat, dat via plasmodesmata naar de schedecellen wordt getransporteerd. Hier wordt het gedecarboxyleerd en gedehydrogeneerd om pyruvaat, CO 2 en NADPH 2 te vormen.

Pyruvaat keert terug naar de mesofylcellen en wordt geregenereerd met behulp van de energie van ATP in PEP. CO2 wordt opnieuw gefixeerd door RiBP-carboxylase om PGA te vormen. Voor PEP-regeneratie is ATP-energie nodig, dus bijna tweemaal zoveel energie als voor C 3-fotosynthese.

De betekenis van fotosynthese

Dankzij fotosynthese worden jaarlijks miljarden tonnen kooldioxide uit de atmosfeer geabsorbeerd en komen miljarden tonnen zuurstof vrij; fotosynthese is de belangrijkste bron van de vorming van organische stoffen. Zuurstof vormt de ozonlaag, die levende organismen beschermt tegen kortegolf-ultraviolette straling.

Tijdens fotosynthese groen blad gebruikt slechts ongeveer 1% van de zonne-energie die erop valt, de productiviteit is ongeveer 1 g organische stof per 1 m 2 oppervlak per uur.

Chemosynthese

De synthese van organische verbindingen uit kooldioxide en water, niet uitgevoerd vanwege de energie van licht, maar vanwege de energie van oxidatie van anorganische stoffen, wordt genoemd chemosynthese. Chemosynthetische organismen omvatten sommige soorten bacteriën.

Nitrificerende bacteriën ammoniak oxideren tot stikstof, en vervolgens tot salpeterzuur(NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

IJzerbacteriën ferro-ijzer omzetten in oxide-ijzer (Fe 2+ → Fe 3+).

Zwavel bacteriën waterstofsulfide oxideren tot zwavel of zwavelzuur (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Als gevolg van oxidatiereacties van anorganische stoffen komt energie vrij, die door bacteriën wordt opgeslagen in de vorm van hoogenergetische ATP-bindingen. ATP wordt gebruikt voor de synthese van organische stoffen, die op dezelfde manier verloopt als de reacties van de donkere fase van fotosynthese.

Chemosynthetische bacteriën dragen bij aan de ophoping van mineralen in de bodem, verbeteren de bodemvruchtbaarheid en bevorderen de reiniging Afvalwater en etc.

    Ga naar lezingen nr. 11“Het concept van metabolisme. Biosynthese van eiwitten"

    Ga naar lezingen nr. 13“Methoden voor deling van eukaryotische cellen: mitose, meiose, amitose”

In de natuur stroomt onder invloed van zonlicht het leven belangrijk proces, zonder welke geen enkel levend wezen op planeet Aarde kan. Als gevolg van de reactie komt zuurstof vrij in de lucht, die we inademen. Dit proces heet fotosynthese. Wat is fotosynthese vanuit wetenschappelijk oogpunt, en wat er gebeurt in de chloroplasten van plantencellen, zullen we hieronder bekijken.

Fotosynthese in de biologie is de transformatie van organische stoffen en zuurstof uit anorganische verbindingen onder invloed van zonne-energie. Het is kenmerkend voor alle fotoautotrofen die kunnen produceren organische bestanddelen.

Dergelijke organismen zijn onder meer planten, groene en paarse bacteriën en cyanobacteriën (blauwgroene algen).

Foto-autotrofe planten absorberen water uit de bodem en koolstofdioxide uit de lucht. Onder invloed van zonne-energie wordt glucose gevormd, die vervolgens wordt omgezet in polysacharide - zetmeel, noodzakelijk voor plantaardige organismen voor voeding en energieproductie. IN omgeving Er komt zuurstof vrij, een belangrijke stof die door alle levende organismen wordt gebruikt voor de ademhaling.

Hoe fotosynthese plaatsvindt. Een chemische reactie kan worden weergegeven met de volgende vergelijking:

6СО2 + 6Н2О + E = С6Н12О6 + 6О2

Fotosynthesereacties komen in planten op cellulair niveau voor, namelijk in chloroplasten die het belangrijkste pigment chlorofyl bevatten. Deze verbinding geeft planten niet alleen hun groene kleur, maar neemt ook actief deel aan het proces zelf.

Om het proces beter te begrijpen, moet je vertrouwd raken met de structuur van groene organellen - chloroplasten.

De structuur van chloroplasten

Chloroplasten zijn celorganellen die alleen in planten en cyanobacteriën voorkomen. Elke chloroplast is bedekt met een dubbel membraan: buiten en binnen. Het binnenste deel van de chloroplast is gevuld met stroma - de hoofdsubstantie, waarvan de consistentie lijkt op het cytoplasma van de cel.

Chroloplast-structuur

Het chloroplast-stroma bestaat uit:

  • thylakoïden - structuren die lijken op platte zakjes die het pigment chlorofyl bevatten;
  • gran - thylakoïde groepen;
  • lamellen - tubuli die de grana van thylakoïden verbinden.

Elke grana ziet eruit als een stapel munten, waarbij elke munt een thylakoïde is en de lamel een plank is waarop de grana's zijn neergelegd. Bovendien hebben chloroplasten hun eigen genetische informatie, vertegenwoordigd door dubbelstrengige DNA-strengen, evenals ribosomen, die deelnemen aan de synthese van eiwitten, oliedruppels en zetmeelkorrels.

Handige video: fotosynthese

Belangrijkste fasen

Fotosynthese kent twee afwisselende fasen: licht en donker. Elk heeft zijn eigen kenmerken en producten die tijdens bepaalde reacties worden gevormd. Twee fotosystemen, gevormd uit de hulplichtvangende pigmenten chlorofyl en carotenoïde, dragen energie over aan het hoofdpigment. Als gevolg hiervan wordt lichtenergie omgezet in chemische energie - ATP (adenosinetrifosforzuur). Wat gebeurt er in de processen van fotosynthese.

Licht

Lichte fase treedt op wanneer fotonen van licht de plant raken. In de chloroplast komt het voor op de thylakoïdmembranen.

Belangrijkste processen:

  1. Fotosysteem I-pigmenten beginnen fotonen van zonne-energie te "absorberen", die naar het reactiecentrum worden verzonden.
  2. Onder invloed van lichtfotonen worden elektronen ‘aangeslagen’ in het pigmentmolecuul (chlorofyl).
  3. Het “aangeslagen” elektron wordt overgebracht naar buitenste membraan thylakoïde.
  4. Hetzelfde elektron interageert met de complexe verbinding NADP (nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat), waardoor deze wordt gereduceerd tot NADP*H2 (deze verbinding is betrokken bij de donkere fase).

Soortgelijke processen vinden plaats in fotosysteem II. “Opgewonden” elektronen verlaten het reactiecentrum en worden overgebracht naar het buitenmembraan van de thylakoïden, waar ze zich binden aan de elektronenacceptor, terugkeren naar fotosysteem I en dit herstellen.

Lichtfase van fotosynthese

Hoe wordt fotosysteem II hersteld? Dit gebeurt als gevolg van fotolyse van water - de splitsingsreactie van H2O. Ten eerste geeft het watermolecuul elektronen aan het reactiecentrum van fotosysteem II, waardoor de reductie plaatsvindt. Hierna wordt water volledig gesplitst in waterstof en zuurstof. Deze laatste dringt de omgeving binnen via de huidmondjes van de epidermis van het blad.

Fotolyse van water kan worden weergegeven met behulp van de vergelijking:

2H2O = 4H + 4e + O2

Bovendien worden tijdens de lichte fase ATP-moleculen gesynthetiseerd: chemische energie die nodig is voor de vorming van glucose. Het thylakoïdmembraan bevat een enzymatisch systeem dat deelneemt aan de vorming van ATP. Dit proces vindt plaats als gevolg van het feit dat een waterstofion via een kanaal van een speciaal enzym van de binnenste schil naar de buitenste schil wordt overgebracht. Waarna energie vrijkomt.

Het is belangrijk om te weten! Tijdens de lichte fase van fotosynthese wordt zuurstof geproduceerd, evenals ATP-energie, die wordt gebruikt voor de synthese van monosachariden in de donkere fase.

Donker

Donkerefasereacties vinden 24 uur per dag plaats, zelfs zonder de aanwezigheid van zonlicht. Fotosynthesereacties vinden plaats in het stroma (interne omgeving) van de chloroplast. Dit onderwerp werd in meer detail bestudeerd door Melvin Calvin, ter ere van wie de reacties van de donkere fase de Calvin-cyclus of C3-pad worden genoemd.

Deze cyclus verloopt in 3 fasen:

  1. Carboxylering.
  2. Herstel.
  3. Regeneratie van acceptoren.

Tijdens de carboxylering wordt een stof genaamd ribulosebisfosfaat gecombineerd met koolstofdioxidedeeltjes. Voor dit doel wordt een speciaal enzym gebruikt: carboxylase. Er wordt een onstabiele verbinding met zes koolstofatomen gevormd, die vrijwel onmiddellijk wordt gesplitst in twee moleculen PGA (fosfoglycerinezuur).

Om PHA te herstellen wordt de energie van ATP en NADP*H2 gebruikt die tijdens de lichtfase wordt gevormd. Opeenvolgende reacties produceren een driekoolstofsuiker met een fosfaatgroep.

Tijdens de regeneratie van acceptoren wordt een deel van de PGA-moleculen gebruikt om ribulosebisfosfaatmoleculen, die een CO2-acceptor zijn, te herstellen. Verder wordt door opeenvolgende reacties een monosacharide gevormd: glucose. Voor al deze processen wordt de energie van ATP, gevormd in de lichte fase, en NADP*H2 gebruikt.

De processen waarbij 6 moleculen koolstofdioxide in 1 molecuul glucose worden omgezet, vereisen de afbraak van 18 moleculen ATP en 12 moleculen NADP*H2. Deze processen kunnen worden weergegeven met behulp van de volgende vergelijking:

6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О

Vervolgens worden complexere koolhydraten gesynthetiseerd uit de gevormde glucose-polysachariden: zetmeel, cellulose.

Opmerking! Tijdens de fotosynthese van de donkere fase wordt glucose gevormd - een organische stof die nodig is voor plantenvoeding en energieproductie.

De onderstaande fotosynthesetabel zal u helpen de basisessentie van dit proces beter te begrijpen.

Vergelijkende tabel van fotosynthesefasen

Hoewel de Calvin-cyclus voor sommigen het meest kenmerkend is voor de donkere fase van fotosynthese tropische planten gekenmerkt door de Hatch-Slack-cyclus (C4-pad), die zijn eigen kenmerken heeft. Tijdens de carboxylering in de Hatch-Slack-cyclus wordt niet fosfoglycerinezuur gevormd, maar andere, zoals oxaalazijnzuur, appelzuur en asparaginezuur. Bovendien hoopt zich tijdens deze reacties kooldioxide op in plantencellen en wordt het niet verwijderd via gasuitwisseling, zoals bij de meeste reacties.

Vervolgens is dit gas betrokken bij fotosynthesereacties en de vorming van glucose. Het is ook vermeldenswaard dat de C4-route van fotosynthese meer energie vereist dan de Calvin-cyclus. De belangrijkste reacties en vormingsproducten in de Hatch-Slack-cyclus verschillen niet van de Calvin-cyclus.

Dankzij de reacties van de Hatch-Slack-cyclus komt fotorespiratie praktisch niet voor bij planten, omdat de huidmondjes van de epidermis zich in een gesloten toestand bevinden. Hierdoor kunnen ze zich aanpassen aan specifieke levensomstandigheden:

  • extreme hitte;
  • droog klimaat;
  • verhoogd zoutgehalte van habitats;
  • gebrek aan CO2.

Vergelijking van lichte en donkere fasen

Betekenis in de natuur

Dankzij fotosynthese wordt zuurstof geproduceerd - van levensbelang belangrijke stof voor de processen van ademhaling en de accumulatie van energie in cellen, waardoor levende organismen kunnen groeien, ontwikkelen, reproduceren en direct betrokken zijn bij het werk van alle fysiologische systemen van het menselijk en dierlijk lichaam.

Belangrijk! Zuurstof in de atmosfeer vormt een ozonbal, die alle organismen beschermt tegen de schadelijke effecten van gevaarlijke ultraviolette straling.

Handige video: voorbereiding op het Unified State Exam in Biology - fotosynthese

Conclusie

Dankzij het vermogen om zuurstof en energie te synthetiseren vormen planten als producenten de eerste schakel in alle voedselketens. Door groene planten te consumeren ontvangen alle heterotrofen (dieren, mensen) naast voedsel ook essentiële hulpbronnen. Dankzij het proces dat plaatsvindt in groene planten en cyanobacteriën wordt een constante gassamenstelling van de atmosfeer en het leven op aarde in stand gehouden.

Fotosynthese - een uniek systeem van processen voor het maken van organische stoffen uit anorganische stoffen met behulp van chlorofyl en lichtenergie en het vrijgeven van zuurstof in de atmosfeer, op grote schaal geïmplementeerd op het land en in het water.

Alle processen van de donkere fase van fotosynthese vinden plaats zonder directe consumptie van licht, maar hoogenergetische stoffen (ATP en NADP.H), gevormd met de deelname van lichtenergie, spelen daarin een grote rol tijdens de lichte fase van fotosynthese. Tijdens de donkere fase wordt de energie van macro-energetische bindingen van ATP omgezet in de chemische energie van organische verbindingen van koolhydraatmoleculen. Dit betekent dat de energie van zonlicht als het ware wordt vastgehouden in chemische bindingen tussen atomen van organische stoffen grote waarde in de energiesector van de biosfeer en specifiek voor de levensactiviteit van de gehele levende bevolking van onze planeet.

Fotosynthese vindt plaats in de bladgroenkorrels van de cel en is de synthese van koolhydraten in chlorofyldragende cellen, die plaatsvindt bij het verbruik van energie uit zonlicht. Er zijn licht- en temperatuurfasen van fotosynthese. De lichtfase, met het directe verbruik van lichtkwanta, voorziet het syntheseproces van de nodige energie in de vorm van NADH en ATP. Donkere fase - zonder de deelname van licht, maar via een talrijke reeks chemische reacties (Calvin-cyclus) zorgt voor de vorming van koolhydraten, voornamelijk glucose. Het belang van fotosynthese in de biosfeer is enorm.

Op deze pagina vindt u materiaal over de volgende onderwerpen:

  • Fotosynthese lichte en donkere fasen rapporteren

  • De lichte en donkere fasen van fotosynthese zijn kort en duidelijk

  • Biochemie donkere fase van fotosynthese

  • De donkere fase van fotosynthese wordt gekenmerkt door

  • Fotosynthese en zijn fasen abstract

Vragen over dit materiaal:

Wat is deze fotosynthese?

Fotosynthese is de omzetting van anorganische stoffen in organische stoffen met behulp van speciale pigmenten. Dankzij dit fenomeen planten voeden en voorzien de planeet van zuurstof. De gemakkelijkste manier om het te begrijpen is wat is fotosynthese, met behulp van deze foto:

  • Planten gebruikenpigment gerechtigd chlorofyl P water en koolstofdioxide absorberen (niet organisch materiaal).
  • Voor planten voorzien blootstelling aan zonnestralen.
  • Onder invloed van deze stralen Zuurstof en glucose worden gesynthetiseerd uit water en koolstofdioxide.
  • Andere levende wezens ademen zuurstof. Laat kooldioxide vrij- en de cirkel sluit, alles begint opnieuw.

Zijn er planten zonder chlorofyl in hun bladeren?

Ja, dit gebeurt. Alle organismen zijn onderhevig aan variabiliteit. Het betekent dat Er kunnen mutaties in voorkomen. Soms helpen ze planten beter te overleven, maar soms gebeurt het andersom.

Een van deze mutaties alleen in planten komt tot uiting in de afwezigheid van chlorofyl in de bladeren. Want precies dit pigment is verantwoordelijk voor groene kleur gebladerte,voor deze planten zal het wit zijn.

Hoe eten albinoplanten?

Ze kunnen zichzelf niet voeden dus in de meerderheid de jouwe, zij gaan dood. Maar dat is er ook uitzonderingen.

Een van hen is albino-sequoia. Prachtig, nietwaar? Maar sommige planten vinden het niet zo aantrekkelijk.

Je kunt het echt noemen een vampier in de plantenwereld: ze heeft witte kleur, A voedt zich met andere planten, "zuigend" met je wortels aan het wortelsysteem van andere planten, wegnemen zij hebben een deel van het eten.

Nee, Algen, bacteriën en zelfs dieren kunnen fotosynthetiseren.

Voorbeeld dier, welke in staat tot fotosynthese, is zeeslak Elysia chlorotica.

Hij neemt chloroplasten uit algen, ze inbedden in uw spijsverteringssysteem . Dan, Als gevolg van fotosynthese produceert de naaktslak suiker, welke vervolgens eet. Het lijkt een beetje op een plantenblad - hetzelfde groente.

Planten in huis

Als je wilt, zodat er meer zuurstof in huis is- dan zijn ze dat zeker zal geen pijn doen.

Hier vijf bloemen voor binnen , welke zal er het beste mee omgaan met deze taak:

Ik kocht deze voor mijn vensterbank, nu is hij een lust voor het oog. Misschien ligt het aan mij, maar ademen nu echt gemakkelijker.

Nuttig9 Niet erg nuttig

Opmerkingen0

Fotosynthese zit diep in mijn hoofd gegrift. Wij hebben het in het zesde leerjaar gedaan. Ik, als natuurkundige en programmeur die weigert biologie te onderwijzen, sliep gewoon in de klas. Mijn lerares was een heel geduldige dame, maar haar geduld kon het niet verdragen. Ze riep me naar het bord en te midden van het gelach en geschreeuw van de klas probeerde ik erachter te komen wat voor soort dier deze ‘fotosynthese’ was. De onaangename ervaring zit in mijn hoofd en nu kan ik er op elk moment over praten, zelfs als ik me midden in de nacht wakker maak.

Wat voor soort dier is dit: fotosynthese

Fotosynthese - het proces van vorming van organische stoffen uit anorganische stoffen door een plant of protozoa. Anorganische stoffen: water (HOH), kooldioxide (CO2); biologisch: glucose (C6H12O6). Ook bij dit proces wordt behoorlijk wat energie opgewekt, die vervolgens door de plant wordt gebruikt om het leven voort te zetten (bijv interne processen en beweging).

Mechanisme

Het mechanisme van fotosynthese is niet erg ingewikkeld. Plant absorbeert koolstofdioxide uit de atmosfeer, dan gebruikt water, dat de wortels ondergronds en met behulp ervan absorbeerden chlorofyl en licht start een reactie die plaatsvindt in het onderliggende weefsel. Tijdens deze reactie combineren zes moleculen koolstofdioxide met zes moleculen water om zes moleculen glucose en dezelfde hoeveelheid zuurstof te vormen. Zuurstof wordt later door de bladhuidmondjes in de atmosfeer afgegeven. Het is belangrijk om dat te overwegen katalysator moet bij een dergelijke reactie dienen zonlicht(golven van het ultraviolette spectrum).

Er is een kleine nuance: bij eenvoudigere organismen kun je fotosynthese waarnemen zonder de deelname van chlorofyl, dit is al een onderwerp voor de middelbare school/universiteit, dus ik denk niet dat het de moeite waard is om het in detail te beschrijven. Het is voor een student voldoende om te weten dat dit een groot verlies aan efficiëntie tot gevolg heeft, dat wil zeggen dat er minder energie en organische stoffen worden verkregen.

Degenen die fotosynthetiseren

  • Alle groene planten:
    • Hogere planten.
    • Diverse groene algen.
  • Sommige dieren:
    • Euglena groen (er kan hier een fout zijn gemaakt, want zelfs toen ik studeerde, waren er geschillen over de vraag of het als een dier of een plant moest worden geclassificeerd),
    • Oost-smaragdgroene elysia.

Nuttig1 Niet erg nuttig

Opmerkingen0

Op een dag werd een bioloog die geobsedeerd was door studeren in mijn studentenkamer geplaatst. Tijdens de week dat hij bij ons op de kamer woonde, bedekte hij de hele vensterbank met planten en bleef hij onvermoeibaar volhouden dat hij de planten nodig had voor zijn proefschrift. Hij bestudeerde hoe binnenshuis planten verwerken de energie van de zon. Op een dag vroeg hij me of ik wist wat fotosynthese was, en ik antwoordde wat ik op school had gestudeerd. Waarop hij antwoordde dat scheikundigen niets weten, en mijn kennis is gelijk aan de kennis van een kind. Zo vertelde hij me van 's morgens vroeg tot' s avonds laat voortdurend over planten en fotosynthese, dus ik herinnerde me dit hele proces perfect.

Fotosynthese - wat is het

Zoals ik de bioloog antwoordde, is fotosynthese het proces waarbij water en koolstofdioxide onder invloed van zonlicht worden omgezet in organische verbindingen. Fotosynthese is het enige proces in de biosfeer waarbij de energie van de zon wordt geabsorbeerd door planten en andere organismen. Algemene vergelijking fotosynthese wordt weergegeven als: 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 - koolstofdioxide en water onder invloed ultraviolet licht omgezet in hexose, ook vrijgegeven bijproduct van de synthese - zuurstof, dat al het leven op de planeet ondersteunt. Er zijn verschillende soorten fotosynthese:

  1. Niet-chlorofyl fotosynthese- dit is wanneer de vorming van verbindingen die nodig zijn voor de opname van kooldioxide niet plaatsvindt, maar alleen de toevoer van zonne-energie in de vorm van ATP wordt uitgevoerd.
  2. Chlorofyl fotosynthese- verschilt van chlorofylvrij door een aanzienlijk efficiëntere energiereserve .

Er zijn twee soorten chlorofylfotosynthese: anoxygeen enzuurstofrijk. Anoxygene fotosynthese is zuurstofvrije fotosynthese; het vindt plaats zonder dat er zuurstof vrijkomt. Zuurstof is zuurstofrijke fotosynthese, die gepaard gaat met het vrijkomen van zuurstof als bijproduct.

De betekenis van fotosynthese

Het was dankzij fotosynthese dat dit mogelijk werd evolutie van bacteriën tot complexere organismen Zo is zonne-energie een van de voedselbronnen voor talloze organismen geworden. Dankzij fotosynthese wordt ook Er komt zuurstof vrij en kooldioxide wordt verwerkt. Met behulp van fotosynthese verzamelde zich in de vroege stadia van het bestaan ​​van de aarde een enorme hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer, die later een rol speelde bij de vorming van onze atmosfeer en het leven op de planeet.

Nuttig1 Niet erg nuttig

Opmerkingen0

Waarschijnlijk is iedereen die ooit in een datsja is geweest, het feit tegengekomen dat je, nadat je een kleed of plank van vorig jaar in de tuin hebt opgepakt, daaronder heel zwak gras kunt zien, bijna wit. En mijn vijfjarige neefje, die dit voor het eerst zag, ondervroeg me echt.) Dit is wat ik hem vertelde.

Kort over fotosynthese

Planten zijn groen door de aanwezigheid van een stof genaamd chlorofyl. Het zit in organellen (er kan een analogie worden getrokken met menselijke organen) die chloroplasten worden genoemd. Ze zijn zo ontworpen dat ze bij blootstelling aan zonlicht deze onmiddellijk beginnen te absorberen en verwerken in de energie die nodig is voor het plantenleven. Dit is een complex chemisch proces waarbij zuurstof vrijkomt. In dit geval blijft het groene deel van het kleurenspectrum van de zonnestraal ongebruikt. Daardoor wordt het blad of het gras groen. En dit alles samen heet fotosynthese.

Hebben mensen chlorofyl nodig?

Als we een parallel trekken met het menselijk lichaam, dan lijkt chlorofyl het meest op elkaar, zowel qua functies als qua functionaliteit chemische formule, voor hemoglobine. Maar wetenschappers hebben niet kunnen bewijzen of het door mensen kan worden opgenomen. Daarom wordt chlorofyl het vaakst gebruikt als een natuurlijk en onschadelijk middel kleurstof voor levensmiddelen Groene kleur.

Hier is nog iets dat ik interessant vond over dit proces:

  • de belangrijkste leverancier van zuurstof als gevolg van fotosynthese is marien fytoplankton;
  • sommige diepzeebacteriën zijn zo lichtgevoelig dat ze alleen licht van warmwaterbronnen nodig hebben om de fotosynthese op gang te brengen;
  • met excessief zonlicht het vermogen van plantencellen om te fotosynthetiseren kan afnemen;
  • bladeren met paarse en rode kleuren zijn verzadigd met speciale pigmenten die het fotosyntheseproces bij overmatige verlichting niet onderdrukken;
  • Sommige soorten bacteriën produceren tijdens fotosynthese geen zuurstof.

En chlorofyl is niet nodig voor fotosynthese. In sommige organismen wordt de rol ervan gespeeld door een ‘verwant’ van vitamine A, genaamd retinal.

Nuttig0 Niet erg nuttig

Opmerkingen0

Als ik honger heb, is het eerste wat ik doe in de koelkast reiken of naar de voorraadkast gaan om eten te halen. Maar wat kunnen planten doen als ze honger lijden? Uit mijn schooltijd herinner ik me hoe de leraar, aan de hand van het voorbeeld van bloemen in de klas, ons vertelde dat planten zonlicht, water en aarde nodig hebben om te groeien. Maar hoe komen ze aan hun eten? Ze doen het zelf!

De waarde van fotosynthese

Het belang van fotosynthese voor het in stand houden van het leven op aarde kan niet genoeg worden benadrukt. Als het gestopt is, dan:

  • er zou spoedig weinig voedsel of ander organisch materiaal op aarde zijn;
  • na verloop van tijd zou de atmosfeer van onze planeet bijna verstoken zijn van zuurstofgas;
  • de planeet zou alleen worden bewoond door anaërobe bacteriën die in een zuurstofvrije omgeving leven.

Net zoals mensen voedsel eten, moeten planten gassen opnemen om te kunnen leven. Veel mensen geloven dat ze een plant 'voeden' als ze hem in de grond begraven, water geven of aan de zon blootstellen, maar geen van deze bronnen is voedsel voor hen.

Door lichtenergie te absorberen en om te zetten in zuurstof en mineralen kan elke plant bestaan. Dit proces wordt fotosynthese genoemd en wordt uitgevoerd door alle planten, algen en zelfs sommige micro-organismen.

Onze ‘groene vrienden’ hebben drie dingen nodig voor fotosynthese:

  • kooldioxide;
  • water;
  • zonlicht.

Fotosynthese en het ecosysteem

Met behulp van koolstofdioxide en water gebruikt de peul energie uit zonlicht om suikermoleculen te creëren. Toen het konijn de peul at, ontving het indirect energie uit zonlicht die was opgeslagen in de suikermoleculen van de bloem.

De energie die wordt geproduceerd door het proces van fotosynthese is verantwoordelijk voor de fossiele brandstoffen die de industrie van energie voorzien. In de afgelopen eeuwen groeiden groene planten en kleine organismen sneller dan ze werden geconsumeerd; nu is de situatie radicaal veranderd. Helaas maakt de moderne beschaving al eeuwenlang gebruik van de overtollige fotosynthetische productie die zich in de loop van miljoenen jaren heeft opgehoopt, en als gevolg daarvan wordt kooldioxide in een bijzonder hoog tempo vernieuwd.

Nuttig0 Niet erg nuttig

Opmerkingen0

Energie regeert de wereld. Energiewaarde, kilocalorieën - bekende woorden, toch? In onze samenleving, die zich bezighoudt met afvallen volgens een niet-bestaand ideaal, worden calorieën vaker geassocieerd met iets slechts. Mijn vrienden schelden zichzelf altijd uit vanwege wat ze eten. En ze vertellen me iets over ‘slecht eten’. Slecht voedsel is voedsel dat bedorven is of er allergisch voor is. Alle.

Ik zal niet ingaan op de details van voeding, maar het is simpelweg onmogelijk om zonder calorieën te leven (of ze tot een absoluut minimum te beperken), omdat ze ons energie geven voor het functioneren van het hele lichaam. Geen eten - geen leven.

Hetzelfde geldt voor planten. Ze hebben ook energie nodig voor groei en leven, maar die halen ze niet uit borsjt en schnitzels, maar uit aarde en zonlicht. Het eten van licht heet fotosynthese.

Fotosynthese: wat geeft het aan planten?

De bekendste "fotosynthesizers" zijn dat wel planten, dus ik zal erover praten, hoewel sommigen kunnen bogen op hetzelfde vermogen bacteriën.

De meest voorkomende is chlorofyl fotosynthese. Het is chlorofyl dat planten helpt de zonnestralen te ‘vangen’. Het kleurt ook hun bladeren groen. Chlorofyl wordt aangetroffen in chloroplasten- cellulaire organellen van planten.

Interessant genoeg is chlorofyl dat ook levensmiddelenadditief E140.

Lichtenergie is nodig zodat planten kunnen transformeren anorganische stoffen naar biologisch(die ze kunnen eten).

Naast het licht voor fotosynthese planten nodig hebben water En kooldioxide.

Met zo'n complexe verwerking krijgen planten de koolhydraten en aminozuren die ze nodig hebben.

Zuurstof- een van de bijproducten van fotosynthese. Dit is hoe planten niet alleen zichzelf 'voeden', maar ook de atmosfeer.

Alternatieve voedingsmethoden

Vervangt niet, maar vormt een aanvulling op de fotosynthese-bodemvoeding. Plantenwortels ‘trekken’ voedingsstoffen uit de bodem. Hiervoor is overigens ook water nodig. Wortels kunnen alleen absorberen oplossing, droge stof is voor hen nutteloos.

In de loop van de evolutie hebben sommige planten een andere voedingsmethode ontwikkeld. Nogal ongewoon. Deze planten insectenetend.

Typische vertegenwoordigers:

  • zonnedauw;
  • Venus-vliegenvanger;
  • pemphigus.

Maar insecten vormen niet de basis van hun dieet. Ze kunnen veilig en vredig leven zonder dierlijk voedsel, maar het is toch een belangrijke aanvulling op hun dieet.

Op een eiwitvrij dieet groeien dergelijke planten meestal wat slechter.

Nuttig0 Niet erg nuttig

Opmerkingen0

Fotosynthese. Hoe was het zwaar voor mij woord V lagere school. Het is goed dat we toen niet gedwongen werden om les te geven moeilijk proces fotosynthese. Ik dacht dat het onmogelijk was dit proces te begrijpen. Maar even later werd ik overgeplaatst naar het gymnasium. De biologieleraar die daar werkte was een hele goede leraar. Ze kon altijd een benadering voor het kind vinden en, met behulp van geavanceerde diagrammen, video's en de kunst van het welsprekendheid reed ik in onze nog kwetsbare hoofden basisprincipes van fotosynthese.

Iets over fotosynthese

Dit onmisbaar in de natuur proces, zonder welke wij niet normaal zouden kunnen functioneren ademen, en planten ontwikkelen Voor mezelf voedsel. Met zijn hulp zijn organismen in staat consumeren zonne energie, koolstofdioxide en water, maar in ruil koolhydraten en zuurstof produceren. Waarom schrijf ik organismen en niet planten? Ja omdat kan fotosynthetiseren:

Basisprincipes van fotosynthese

I Ik zal het je proberen te vertellen vertel je hier zoveel mogelijk over meer gecondenseerd. Ten slotte proces Dus zwaar dat bij degenen die onvoorbereid zijn, de hersenen simpelweg zullen exploderen door de ontvangen informatie. ik stel voor kijk op de pagina mijn oude notities in de biologie.

Wat heb je hiervan geleerd? Ja, ik ben Oekraïens. Nou ja, on-topic? Ik weet zeker dat je bijna niets begreep. Daarom ik leg uit aan jou helemaal opnieuw.

We hebben een heleboel energie- en koolhydraatreserves. Het lichaam is blij!

Les geleerd

Gefeliciteerd! Je hebt de basisprincipes van het fotosyntheseproces geleerd en nu ben je een bioloog van niveau 80.

Je kunt opscheppen tegen je vrienden, een tien halen op school, of meer studeren complexe basis spijsvertering, als je daarna nog steeds de wens hebt om biologie te studeren.

Als kind heb ik meest Ik bracht mijn zomers door in de datsja, en mijn moeder zei altijd met liefde: “Dochter, pluk de bloemen niet, ze leven, net als mensen. De zon schijnt op de bladeren en de zuurstof die we inademen komt eruit, dit heet fotosynthese.” En ik gehoorzaamde, maar op dat moment begreep ik het proces van fotosynthese zelf niet.

Maar dankzij haar gedetailleerde verhalen en de kennis die ik op school heb opgedaan, begrijp ik dit belangrijke fenomeen nu volledig.

Wat is fotosynthese

Ik wil je niet belasten met complexe termen en definities, dus ik zal het simpel zeggen: fotosynthese is de productie van glucose en Het belangrijkste zuurstof onder invloed van zonlicht, en de verwerking van water en kooldioxide.

MeestBij planten nemen bladeren deel aan de fotosynthese. Als we de bladeren onder een microscoop onderzoeken, zullen we zien dat ze bestaan ​​uit groene longitudinale cellen, die chloroplasten worden genoemd, ze zijn gevuld met groen pigment chlorofyl. Dit is te zien op de foto waar het blad onder een microscoop wordt vergroot.

Maar de kleur van de bladeren is niet groen omdat chlorofyl die kleur is. Het feit is dat cellen kan absorberenB alleen maar stralen blauw en rood spectrum, A groen spectrum reflecteren, dus in de meeste gevallen zien we groene bladeren. Maar er zijn gevallen waarin er meer andere pigmenten zijn dan chlorofyl, dan kunnen de bladeren een gele of zelfs rode kleur krijgen.

Chlorofylen in zichzelf opnemen zonlicht, waarna het begint complex chemisch reactieproces, waarbij het volgende wordt geproduceerd:

  • suiker;
  • vetten;
  • koolhydraten;
  • eiwitten;
  • en zetmeel.

Maar in ieder geval belangrijkste kenmerk fotosynthese is zuurstof productie, waardoor mensen en dieren veilig op aarde kunnen leven.

Twee fasen van fotosynthese: licht en donker

Voor lichte fase zijn belangrijk zonne-licht en pigmenten.

Zoals ik eerder schreef over groen en andere kleuren bladeren, komt dit door het feit dat pigmenten Planten zijn anders:

  • geel;
  • groente;
  • blauw;
  • rood.

IN fotosynthese deelnemen chlorofylen(groene pigmenten). Alle pigmenten absorberen zonlicht en dragen dit over aan chlorofyl, omdat alleen zij het kunnen verwerken, waarna de lichtenergie wordt omgezet in de chemische energie van ATP en gereduceerd NADP*H. Als gevolg van fotodecompositie van water komt zuurstof vrij.

IN donkere fase wordt hersteld in de inhoud van chloroplasten geabsorbeerd kooldioxide, wat veroorzaakt vorming van organische stof.

Nuttig0 Niet erg nuttig

Weet je dat elk groen blad een miniatuur “fabriek” is voedingsstoffen en zuurstof, die niet alleen nodig is voor het normale leven van dieren, maar ook van mensen. Fotosynthese is het proces waarbij deze stoffen worden geproduceerd uit water en koolstofdioxide uit de atmosfeer. Dit is een zeer complex chemisch proces dat plaatsvindt met de deelname van licht. Ongetwijfeld is iedereen geïnteresseerd in hoe het proces van fotosynthese plaatsvindt. Het proces bestaat uit twee fasen: de eerste fase is de absorptie van lichtkwanta, en de tweede fase is het gebruik in verschillende chemische reacties hun energie.

Hoe vindt het proces van fotosynthese plaats?
De plant absorbeert licht met behulp van een groene substantie genaamd chlorofyl. Chlorofyl zit in chloroplasten, die voorkomen in fruit en stengels. Maar vooral zij een groot aantal van bevindt zich in de bladeren, omdat het blad, vanwege zijn vrij eenvoudige structuur, een grote hoeveelheid licht kan aantrekken en dienovereenkomstig veel meer energie kan ontvangen voor het fotosyntheseproces.
Chlorofyl bevindt zich na absorptie in een opgewonden toestand en draagt ​​energie over aan andere moleculen van het plantenlichaam, vooral degenen die direct deelnemen aan fotosynthese. De tweede fase van het fotosyntheseproces vindt plaats zonder de verplichte deelname van licht en bestaat uit verkrijgen chemische binding met de deelname van kooldioxide, dat wordt verkregen uit water en lucht. In dit stadium is er een synthese van verschillende zeer nuttige stoffen voor vitale functies, zoals glucose en zetmeel.

De planten zelf gebruiken deze organische stoffen om hun verschillende delen te voeden en om normale levensfuncties te behouden. Daarnaast worden deze stoffen ook verkregen door dieren die zich voeden met planten. Een persoon verkrijgt deze stoffen door voedsel van plantaardige en dierlijke oorsprong te eten.

Voorwaarden voor fotosynthese
Het proces van fotosynthese kan niet alleen plaatsvinden onder invloed van kunstlicht, maar ook van zonlicht. In de natuur voeren planten hun activiteiten in de regel actief uit in de lente en de zomer, dat wil zeggen in een tijd waarin veel zonlicht nodig is. Sveta in herfst periode minder, de dag wordt korter, de bladeren worden geel en vallen dan af. Maar zodra de warme lentezon verschijnt, ontwaakt het groene gebladerte en hervatten de groene ‘fabrieken’ hun werk om te zorgen voor een grote hoeveelheid voedingsstoffen en zuurstof, die zo noodzakelijk zijn voor het leven.

Waar vindt het proces van fotosynthese plaats?
Fotosynthese vindt voornamelijk plaats, zoals we hierboven zeiden, als je je dat herinnert, in de bladeren van planten, omdat ze het vermogen hebben om een ​​grote hoeveelheid licht te ontvangen, wat zo noodzakelijk is voor het fotosyntheseproces.

Concluderend kunnen we samenvatten en zeggen dat een proces als fotosynthese een integraal onderdeel is van het plantenleven. We hopen dat ons artikel veel mensen heeft geholpen te begrijpen wat fotosynthese is en waarom het nodig is.