Informácie

2.23: Zhrnutie fotosyntézy - biológia

2.23: Zhrnutie fotosyntézy - biológia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Čo je fotosyntéza?

Proces využívania energie na slnku na výrobu jedla (glukózy). Je to naozaj také jednoduché? Samozrejme, že nie. Ako ste videli, fotosyntéza zahŕňa mnoho krokov, ktoré sú všetky pohodlne zhrnuté do jednej jednoduchej rovnice. V piatich konceptoch opisujúcich fotosyntézu bol tento proces predstavený úvodným spôsobom. Je zrejmé, že mohlo byť zahrnutých oveľa viac podrobností, aj keď tie sú nad rámec týchto pojmov.

Fotosyntéza

Zhrnutie

Nasledujúcich 10 bodov sumarizuje fotosyntézu.

  • 6CO2 + 6H2O + svetelná energia → C6H12O6 + 602
  • Autotrofy ukladajú chemickú energiu do molekúl uhľohydrátových potravín, ktoré si sami vytvoria. Väčšina autotrofov si robí „jedlo“ prostredníctvom fotosyntézy pomocou slnečnej energie.
  • Fotosyntéza prebieha v chloroplastoch, organelách špecifických pre rastlinné bunky.
  • Svetelné reakcie fotosyntézy sa vyskytujú v tylakoidových membránach chloroplastu.
  • Molekuly nosičov elektrónov sú usporiadané v elektrónových transportných reťazcoch, ktoré produkujú ATP a NADPH, ktoré dočasne uchovávajú chemickú energiu.
  • Svetelné reakcie zachytávajú energiu zo slnečného svetla, ktorú menia na chemickú energiu, ktorá je uložená v molekulách NADPH a ATP.
  • Svetelné reakcie tiež uvoľňujú plynný kyslík ako odpadový produkt.
  • Reakcie Calvinovho cyklu pridávajú uhlík (z oxidu uhličitého v atmosfére) k jednoduchej päťuhlíkovej molekule nazývanej RuBP.
  • Reakcie Calvinovho cyklu využívajú chemickú energiu z NADPH a ATP, ktoré vznikli pri svetelných reakciách.
  • Konečným produktom Calvinovho cyklu je glukóza.

Často kladené otázky

  • Čo je fotosyntéza?

Proces využitia energie slnečného žiarenia na výrobu potravy (glukózy). Ale samozrejme je to oveľa zložitejšie ako to jednoduché vyhlásenie. Fotosyntéza je viacstupňová biochemická dráha, ktorá využíva energiu slnečného žiarenia na fixáciu oxidu uhličitého, prenos energie na sacharidy a uvoľnenie kyslíka v procese.

  • čo je NADPH?

Fosfát nikotínamidadeníndinukleotidu, molekula energetického nosiča produkovaná svetelnými reakciami fotosyntézy. NADPH je redukovaná forma akceptora elektrónov NADP+. Na konci svetelných reakcií sa energia slnečného svetla prenesie na NADP+, produkujúca NADPH. Táto energia v NADPH sa potom používa v Calvinovom cykle.

  • Odkiaľ pochádzajú protóny použité pri svetelných reakciách?

Protóny používané pri svetelných reakciách pochádzajú z fotolýzy, štiepenia vody, pri ktorej H2Molekuly O sú rozdelené na vodíkové ióny, elektróny a atómy kyslíka. Energia zo slnečného svetla sa navyše používa na pumpovanie protónov do lumen tylakoidu počas prvého reťazca transportu elektrónov, čím vzniká chemiosmotický gradient.

  • Ako rozoznáte Calvinov cyklus od Krebsovho cyklu?

Calvinov cyklus je súčasťou reakcií fotosyntézy nezávislých od svetla. Calvinov cyklus používa ATP a NADPH. Krebsov cyklus je súčasťou bunkového dýchania. Tento cyklus robí ATP a NAPH.

  • Dochádza v rastline k fotosyntéze a bunkovému dýchaniu súčasne?

Áno. Fotosyntéza prebieha v chloroplastoch, zatiaľ čo bunkové dýchanie prebieha v mitochondriách. Fotosyntéza vytvára glukózu a kyslík, ktoré sa potom používajú ako východiskové produkty pre bunkové dýchanie. Bunkové dýchanie vytvára oxid uhličitý a vodu (a ATP), ktoré sú východiskovými produktmi (spolu so slnečným žiarením) pre fotosyntézu.

Časté mylné predstavy

  • Bežnou študentskou mylnou predstavou je, že rastliny fotosyntetizujú iba počas denného svetla a bunkové dýchanie vykonávajú iba v noci. Niektoré učebné literatúry to dokonca uvádzajú. Aj keď je pravda, že svetelné reakcie môžu nastať iba vtedy, keď je slnko vonku, bunkové dýchanie prebieha v rastlinách nepretržite, nielen v noci.
  • „Temné reakcie“ fotosyntézy sú nesprávnym pomenovaním, ktoré často vedie študentov k presvedčeniu, že k fotosyntetickej fixácii uhlíka dochádza v noci. To nie je pravda. Namiesto tmavých reakcií je výhodnejšie použiť výraz Calvinov cyklus alebo reakcie nezávislé od svetla.
  • Aj keď je konečným produktom fotosyntézy glukóza, glukóza sa pohodlne uchováva ako škrob. Škrob je približný ako (C6H10O5)n, kde n je v tisícoch. Škrob vzniká kondenzáciou tisícok molekúl glukózy.

Preskúmajte viac

Tento zdroj použite na zodpovedanie nasledujúcich otázok.

  • Vyhnite sa mylným predstavám pri vyučovaní o rastlinách na http://www.actionbioscience.org/education/hershey.html
  1. Prečo je vhodnejšie povedať, že na fotosyntézu sú potrebné chloroplasty a nie chlorofyl?
  2. Prečo je na fotosyntézu potrebných oveľa viac ako šesť molekúl vody?
  3. Absorbujú rastliny nejaké zelené svetlo? Vysvetli svoju odpoveď.

Čo je fotosyntéza v biológii

Čo je fotosyntéza v biológii:- fotosyntéza je anabolický proces, pri ktorom sú komplexné uhľohydráty syntetizované zelenými časťami pomocou vody a oxidu uhličitého za prítomnosti svetla. Počas tohto procesu zelené rastliny zachytávajú slnečnú energiu a premieňajú ju na chemickú energiu. Táto energia je uložená vo forme adenozíntrifosfátu (ATP) sú redukované nikotínamid adenín dinukleotid fosfát (NADPH). rastliny využívajú túto energiu na redukciu oxidu uhličitého, pri ktorom vznikajú uhľohydráty. Tento proces sa preto nazýva aj asimilácia uhlíka.

Fotosyntéza môže byť definovaná ako Fotosyntéza je anabolický proces, pri ktorom sa komplexné uhľohydráty syntetizujú z jednoduchých látok, ako je oxid uhličitý a voda, za prítomnosti svetla chlorofylovými bunkami rastlín a kyslík je vedľajšími produktmi.

Mechanizmus fotosyntézy bol predtým reprezentovaný nasledujúcou jednoduchou rovnicou-

6CO2+6H2O → C6H12O6 + 6O2 ↑


Zhrnutie kapitoly

Proces fotosyntézy zmenil život na Zemi. Využitím energie zo slnka vývoj fotosyntézy umožnil živým veciam prístup k obrovskému množstvu energie. Vďaka fotosyntéze získali živé bytosti prístup k dostatočnej energii, ktorá im umožnila vybudovať nové štruktúry a dosiahnuť biodiverzitu, ktorá je dnes evidentná.

Len niektoré organizmy (fotoautotrofy) môžu vykonávať fotosyntézu, vyžadujú prítomnosť chlorofylu, špeciálneho pigmentu, ktorý absorbuje určité vlnové dĺžky viditeľného spektra a dokáže zachytiť energiu zo slnečného žiarenia. Fotosyntéza používa oxid uhličitý a vodu na zostavenie molekúl uhľohydrátov a uvoľnenie kyslíka ako vedľajšieho produktu do atmosféry. Eukaryotické autotrofy, ako sú rastliny a riasy, majú organely nazývané chloroplasty, v ktorých prebieha fotosyntéza a dochádza k hromadeniu škrobu. U prokaryotov, ako sú cyanobaktérie, je tento proces menej lokalizovaný a vyskytuje sa v zložených membránach, rozšíreniach plazmatickej membrány a v cytoplazme.

8.2 Svetlo závislé reakcie fotosyntézy

Pigmenty prvej časti fotosyntézy, reakcie závislé od svetla, absorbujú energiu zo slnečného svetla. Fotón zasiahne anténne pigmenty fotosystému II, aby inicioval fotosyntézu. Energia putuje do reakčného centra, ktoré obsahuje chlorofyl a a potom do reťazca transportu elektrónov, ktorý pumpuje ióny vodíka do vnútra tylakoidu. Táto akcia vytvára vysokú koncentráciu vodíkových iónov. Vodíkové ióny prúdia cez ATP syntázu počas chemiosmózy za vzniku molekúl ATP, ktoré sa využívajú na tvorbu molekúl cukru v druhej fáze fotosyntézy. Fotosystém I absorbuje druhý fotón, čo vedie k vytvoreniu molekuly NADPH, ďalšej energie a redukčného nosiča pre reakcie nezávislé na svetle.

8.3 Použitie svetelnej energie na výrobu organických molekúl

Pomocou nosičov energie vytvorených v prvých krokoch fotosyntézy, svetlo nezávislých reakcií alebo Calvinovho cyklu prijmite CO2 z atmosféry. Enzým RuBisCO katalyzuje reakciu s CO2 a ďalšia organická zlúčenina, RuBP. Po troch cykloch opustí trojuhlíková molekula G3P cyklus, aby sa stala súčasťou molekuly uhľohydrátov. Zostávajúce molekuly G3P zostanú v cykle, aby sa regenerovali na RuBP, ktorý je potom pripravený reagovať s ďalším CO2. Fotosyntéza tvorí energetický cyklus s procesom bunkového dýchania. Pretože rastliny obsahujú chloroplasty aj mitochondrie, spoliehajú sa na fotosyntézu a dýchanie, pretože sú schopné fungovať vo svetle aj v tme a dokážu interkonvertovať základné metabolity.


8.2 Reakcia fotosyntézy závislá od svetla

V tejto časti sa zameriate na nasledujúce otázky:

  • Ako rastliny absorbujú energiu zo slnečného svetla?
  • Aké sú rozdiely medzi krátkymi a dlhými vlnovými dĺžkami svetla? Aké vlnové dĺžky sa používajú pri fotosyntéze?
  • Ako a kde prebieha fotosyntéza v rastline?

Pripojenie pre kurzy AP ®

Fotosyntéza pozostáva z dvoch fáz: reakcie závislé na svetle a reakcie nezávislé na svetle alebo Calvinov cyklus. K reakciám závislým na svetle dochádza, keď je svetlo dostupné. Celková rovnica fotosyntézy ukazuje, že v prípade redoxnej reakcie sa zníži oxid uhličitý a voda sa oxiduje za vzniku kyslíka:

Svetlo závislé reakcie sa vyskytujú v tylakoidových membránach chloroplastov, zatiaľ čo Calvinov cyklus sa vyskytuje v stróme chloroplastov. V membránach tylakoidov sú vložené dva fotosystémy (PS I a PS II), čo sú komplexy pigmentov, ktoré zachytávajú slnečnú energiu. Chlorofyly a a b absorbujú fialové, modré a červené vlnové dĺžky zo spektra viditeľného svetla a odrážajú zelenú. Karotenoidové pigmenty absorbujú fialovo-modro-zelené svetlo a odrážajú žlté až oranžové svetlo. Faktory prostredia, ako je dĺžka dňa a teplota, ovplyvňujú pigmenty, ktoré v určitých obdobiach roka prevažujú. Hoci tieto dva fotosystémy bežia súčasne, je jednoduchšie ich skúmať oddelene. Začnime s fotosystémom II.

Fotón svetla narazí na anténne pigmenty PS II, aby inicioval fotosyntézu. V necyklickej dráhe PS II zachytáva fotóny na mierne vyššej energetickej úrovni ako PS I. (Nezabudnite, že kratšie vlnové dĺžky svetla prenášajú viac energie.) Absorbovaná energia putuje do reakčného centra pigmentu antény, ktorý obsahuje chlorofyl a a zvyšuje chlorofyl a elektrónov na vyššiu energetickú úroveň. Elektróny sú akceptované primárnym akceptorovým proteínom elektrónov a potom prechádzajú do elektrónového transportného reťazca, ktorý je tiež uložený v tylakoidnej membráne. Energia absorbovaná v PS II stačí na oxidáciu (štiepenie) vody, uvoľnenie kyslíka do atmosféry, elektróny uvoľnené z oxidácie vody nahradia elektróny, ktoré boli zosilnené z reakčného centra chlorofylom. Keď elektróny z reakčného centra chlorofylu prechádzajú sériou proteínov elektrónového nosiča, vodíkové ióny (H +) sú pumpované cez membránu prostredníctvom chemiosmózy do vnútra tylakoidu. (Ak to znie povedome, malo by to byť. Chemiosmózu sme študovali pri našom výskume bunkového dýchania v bunkovom dýchaní.) Táto akcia vytvára vysokú koncentráciu iónov H+ a keď prechádzajú cez ATP syntázu, vytvárajú sa molekuly ATP. Tieto molekuly ATP sa použijú na poskytnutie voľnej energie na syntézu sacharidov v Calvinovom cykle, druhej fáze fotosyntézy. Elektrónový transportný reťazec spája PS II a PS I. Podobne ako v prípade PS II, tento druhý fotosystém absorbuje druhý fotón svetla, čo vedie k vytvoreniu molekuly NADPH z NADP+. Energia prenášaná v NADPH sa používa aj na napájanie chemických reakcií Calvinovho cyklu.

Prezentované informácie a príklady zvýraznené v časti podporujú koncepty a vzdelávacie ciele načrtnuté v Big Idea 2 rámca učebných osnov AP ® Biology, ako je uvedené v tabuľke. Učebné ciele uvedené v rámci kurikula poskytujú transparentný základ pre kurz AP ® Biology, laboratórne skúsenosti založené na prieskume, inštruktážne činnosti a otázky k skúške AP ®. Cieľ vzdelávania spája požadovaný obsah s jednou alebo viacerými zo siedmich vedeckých metód.

Veľký nápad 2 Biologické systémy využívajú voľnú energiu a molekulárne stavebné bloky na rast, reprodukciu a udržiavanie dynamickej homeostázy.
Trvalé porozumenie 2.A Rast, reprodukcia a údržba živých systémov si vyžaduje voľnú energiu a hmotu.
Základné znalosti 2.A.2 Reakcie fotosyntézy v eukaryotoch nezávislé od svetla zahŕňajú sériu reakcií, ktoré zachytávajú voľnú energiu prítomnú vo svetle.
Prírodovedná prax 1.4 Študent môže použiť reprezentácie a modely na analýzu situácií alebo kvalitatívne a kvantitatívne riešenie problémov.
Prírodovedná prax 3.1 Študent môže klásť vedecké otázky.
Cieľ učenia 2.4 Študent je schopný použiť reprezentácie na kladenie vedeckých otázok o tom, aké mechanizmy a štrukturálne vlastnosti umožňujú organizmom zachytávať, uchovávať a využívať voľnú energiu.
Základné znalosti 2.A.2 Svetlo-nezávislé reakcie fotosyntézy v eukaryotoch zahŕňajú sériu reakcií, ktoré zachytávajú voľnú energiu prítomnú vo svetle.
Prírodovedná prax 6.2 Študent dokáže konštruovať vysvetlenia javov na základe dôkazov získaných prostredníctvom vedeckých postupov.
Cieľ učenia 2.5 Študent je schopný skonštruovať vysvetlenia mechanizmov a štruktúrnych vlastností buniek, ktoré umožňujú organizmom zachytávať, uchovávať alebo využívať voľnú energiu.
Veľký nápad 4 Biologické systémy interagujú a tieto systémy a ich interakcie majú komplexné vlastnosti.
Trvalé porozumenie 4.A Interakcie v biologických systémoch vedú k komplexným vlastnostiam.
Základné znalosti 4.A.2 Chloroplasty sú špecializované organely, ktoré zachytávajú energiu fotosyntézou.
Prírodovedná prax 6.4 Študent môže robiť tvrdenia a predpovede o prírodných javoch na základe vedeckých teórií a modelov.
Cieľ učenia 4.4 Študent vie predpovedať interakcie subcelulárnych organel.
Základné znalosti 4.A.2 Chloroplasty sú špecializované organely, ktoré zachytávajú energiu prostredníctvom fotosyntézy.
Prírodovedná prax 6.2 Študent dokáže konštruovať vysvetlenia javov na základe dôkazov získaných prostredníctvom vedeckých postupov.
Cieľ učenia 4.5 Študent je schopný zostaviť vysvetlenia na základe vedeckých dôkazov o tom, ako interakcie subcelulárnych štruktúr poskytujú základné funkcie.
Základné znalosti 4.A.2 Chloroplasty sú špecializované organely, ktoré zachytávajú energiu fotosyntézou.
Prírodovedná prax 1.4 Študent môže použiť reprezentácie a modely na analýzu situácií alebo kvalitatívne a kvantitatívne riešenie problémov.
Cieľ učenia 4.6 Študent je schopný použiť reprezentácie a modely na kvalitatívnu analýzu situácií a popísať, ako interakcie subcelulárnych štruktúr, ktoré majú špecializované funkcie, poskytujú základné funkcie.

Podpora učiteľa

Táto časť sa zaoberá prvou polovicou fotosyntézy. Tieto reakcie zachytávajú svetelnú energiu a na krátku dobu ju ukladajú do chemikálií, aby poháňali druhú polovicu fotosyntézy. Aj tu sa môže uvoľňovať voľný kyslík, ale oxid uhličitý sa nezachytáva ani fixuje.

Otázky týkajúce sa vedeckej praxe obsahujú ďalšie testové otázky pre túto časť, ktoré vám pomôžu pripraviť sa na skúšku AP. Tieto otázky sa zaoberajú nasledujúcimi normami:
[APLO 2.5] [APLO 2.16] [APLO 2.18] [APLO 1.9] [APLO 1.32] [APLO 4.14] [APLO 2.2] [APLO 2.3] [APLO 2.23] [APLO 1.15] [APLO 1.29]

Ako sa dá svetlo využiť na výrobu jedla? Keď človek rozsvieti lampu, elektrická energia sa stane svetelnou energiou. Rovnako ako všetky ostatné formy kinetickej energie, svetlo môže cestovať, meniť formu a byť zapojené do práce. V prípade fotosyntézy sa svetelná energia premieňa na chemickú energiu, ktorú fotoautotrofy používajú na stavbu molekúl uhľohydrátov (obrázok 8.9). Autotrofi však používajú iba niekoľko špecifických zložiek slnečného svetla.

Čo je to svetelná energia?

Podpora učiteľa

Každý vie, čo je dúha, ale niektorí študenti ju možno nevedia pripojiť k skutočným zdrojom svetla. Získajte nejaký spôsob lomu svetla, ako je hranol, a pomocou neho oddeľte komponenty niekoľkých svetelných zdrojov, napríklad staršej žiarovky, nového fluorescenčného typu žiarovky a skutočného slnečného svetla.

Pri diskusii o elektromagnetickom spektre zahrňte aj skutočnosť, že keď niekto nastaví rozhlasovú stanicu na jej číslo, napríklad 92,1 alebo 1450 na číselníku, v skutočnosti nastaví rádio na konkrétnu vlnovú dĺžku spektra, ktoré stanica používa.

Slnko vyžaruje obrovské množstvo elektromagnetického žiarenia (slnečnej energie). Ľudia môžu vidieť iba zlomok tejto energie, ktorá sa preto nazýva „viditeľné svetlo“. Spôsob, akým sa slnečná energia šíri, sa označuje ako vlny. Vedci môžu určiť množstvo energie vlny meraním jej vlnovej dĺžky, vzdialenosti medzi po sebe nasledujúcimi bodmi vlny. Jedna vlna sa meria z dvoch po sebe nasledujúcich bodov, napríklad od hrebeňa k hrebeňu alebo od žľabu k žľabu (obrázok 8.10).

Viditeľné svetlo predstavuje len jeden z mnohých typov elektromagnetického žiarenia vyžarovaného Slnkom a inými hviezdami. Vedci rozlišujú rôzne druhy žiarivej energie od Slnka v rámci elektromagnetického spektra. Elektromagnetické spektrum je rozsah všetkých možných frekvencií žiarenia (obrázok 8.11). Rozdiel medzi vlnovými dĺžkami súvisí s množstvom energie, ktorú nesú.

Každý typ elektromagnetického žiarenia sa šíri určitou vlnovou dĺžkou. Čím dlhšia je vlnová dĺžka (alebo čím je na diagrame natiahnutejšia), tým menej energie sa prenáša. Najviac energie nesú krátke, tesné vlny. Môže sa to zdať nelogické, ale myslite na to ako na kus pohybu ťažkého lana. Pohyb lana v dlhých širokých vlnách vyžaduje len málo úsilia človeka. Na to, aby sa lano pohybovalo v krátkych, tesných vlnách, by človek potreboval vynaložiť podstatne viac energie.

Elektromagnetické spektrum (obrázok 8.11) zobrazuje niekoľko typov elektromagnetického žiarenia pochádzajúceho zo slnka, vrátane röntgenových a ultrafialových (UV) lúčov. Vlny s vyššou energiou môžu preniknúť do tkanív a poškodiť bunky a DNA, čo vysvetľuje, prečo môžu byť röntgenové aj UV lúče škodlivé pre živé organizmy.

Absorpcia svetla

Podpora učiteľa

Zdôraznite rozdiely v množstve energie na každej vlnovej dĺžke a užitočnosti vlnových dĺžok na zachytávanie energie. Diskutujte o tom, čo je v „rastúcom svetle“ (zdroj umelého svetla pre rastliny pestované vo vnútorných priestoroch).

Svetelná energia spúšťa proces fotosyntézy, keď pigmenty absorbujú svetlo. Organické pigmenty, či už v ľudskej sietnici, alebo v chloroplastovom tylakoide, majú úzky rozsah úrovní energie, ktoré môžu absorbovať. Energetické hladiny nižšie ako tie, ktoré predstavuje červené svetlo, nepostačujú na to, aby sa orbitálny elektrón dostal do popularizovateľného, ​​excitovaného (kvantového) stavu. Energetické hladiny vyššie ako v modrom svetle fyzicky roztrhnú molekuly, čo sa nazýva bielenie. Sietnicové pigmenty teda môžu „vidieť“ (absorbovať) svetlo 700 nm až 400 nm, ktoré sa preto nazýva viditeľné svetlo. Z rovnakých dôvodov molekuly rastlinného pigmentu absorbujú iba svetlo v rozsahu vlnových dĺžok 700 nm až 400 nm fyziológovia rastlín označujú tento rozsah pre rastliny ako fotosynteticky aktívne žiarenie.

Viditeľné svetlo, ktoré ľudia vnímajú ako biele svetlo, v skutočnosti existuje v dúhových farbách. Niektoré predmety, ako je hranol alebo kvapka vody, rozptyľujú biele svetlo, aby odhalili farby ľudskému oku. Časť elektromagnetického spektra viditeľného svetla zobrazuje dúhu farieb, pričom fialová a modrá majú kratšie vlnové dĺžky, a teda aj vyššiu energiu. Na druhom konci spektra smerom k červenej sú vlnové dĺžky dlhšie a majú nižšiu energiu (obrázok 8.12).

Pochopenie pigmentov

Podpora učiteľa

Zamerajte sa na typy a funkcie chlorofylov a karotenoidov, ktoré sa nachádzajú v listoch. Diskutujte o tom, ako sú všetky vždy k dispozícii, aj keď ich v lete nie je vidieť. Sú viditeľné na jeseň.

Opýtajte sa triedy, aké farebné kabáty nosia ľudia v lete a v zime. Diskutujte, prečo to robia.

Existujú rôzne druhy pigmentov a každý absorbuje iba určité vlnové dĺžky (farby) viditeľného svetla. Pigmenty odrážajú alebo prepúšťajú vlnové dĺžky, ktoré nemôžu absorbovať, vďaka čomu sa zobrazujú v zodpovedajúcej farbe.

Chlorofyly a karotenoidy sú dve hlavné triedy fotosyntetických pigmentov nachádzajúcich sa v rastlinách a riasach, pričom každá trieda má niekoľko typov molekúl pigmentu. Existuje päť hlavných chlorofylov: a, b, c a d a príbuznú molekulu nachádzajúcu sa v prokaryotoch nazývanú bakteriochlorofyl. Chlorofyl a a chlorofylu b sa nachádzajú vo vyšších rastlinných chloroplastoch a budú predmetom nasledujúcej diskusie.

S desiatkami rôznych foriem sú karotenoidy oveľa väčšou skupinou pigmentov. Karotenoidy nachádzajúce sa v ovocí – ako napríklad paradajková červená (lykopén), žltá kukuričných semien (zeaxantín) alebo oranžová pomarančová kôra (β-karotén) – sa používajú ako reklamy na prilákanie rozptyľovačov semien. Pri fotosyntéze fungujú karotenoidy ako fotosyntetické pigmenty, ktoré sú veľmi účinnými molekulami na likvidáciu prebytočnej energie. Keď je list vystavený plnému slnku, reakcie závislé od svetla sú potrebné na spracovanie obrovského množstva energie, ak sa s ňou nesprávne zaobchádza, môže spôsobiť značné škody. Preto veľa karotenoidov sídli v tylakoidnej membráne, absorbuje prebytočnú energiu a bezpečne ju rozptýli ako teplo.

Každý typ pigmentu je možné identifikovať podľa špecifického vzoru vlnových dĺžok, ktoré absorbuje z viditeľného svetla, čo je absorpčné spektrum. Graf na obrázku 8.13 ukazuje absorpčné spektrá pre chlorofyl achlorofyl ba typ karotenoidového pigmentu nazývaného β-karotén (ktorý absorbuje modré a zelené svetlo). Všimnite si, ako má každý pigment odlišný súbor vrcholov a minim, čo odhaľuje vysoko špecifický vzor absorpcie. Chlorofyl a Absorbuje vlnové dĺžky z oboch koncov viditeľného spektra (modré a červené), ale nie zelené. Pretože sa zelená odráža alebo prenáša, chlorofyl sa javí ako zelený. Karotenoidy absorbujú v krátkovlnnej modrej oblasti a odrážajú dlhšie žlté, červené a oranžové vlnové dĺžky.

Mnoho fotosyntetických organizmov má pomocou nich zmes pigmentov, organizmus dokáže absorbovať energiu zo širšieho spektra vlnových dĺžok. Nie všetky fotosyntetické organizmy majú plný prístup k slnečnému žiareniu. Niektoré organizmy rastú pod vodou, kde intenzita a kvalita svetla klesá a mení sa s hĺbkou. Ostatné organizmy rastú v súťaži o svetlo. Rastliny na dne dažďového pralesa musia byť schopné absorbovať akýkoľvek kúsok svetla, ktoré prejde, pretože vyššie stromy absorbujú väčšinu slnečného svetla a rozptyľujú zvyšné slnečné žiarenie (obrázok 8.14).

Pri štúdiu fotosyntetického organizmu môžu vedci určiť typy prítomných pigmentov generovaním absorpčných spektier. Prístroj nazývaný spektrofotometer dokáže rozlíšiť, ktoré vlnové dĺžky svetla môže látka absorbovať. Spektrofotometre merajú prechádzajúce svetlo a vypočítavajú z neho absorpciu. Extrakciou pigmentov z listov a umiestnením týchto vzoriek do spektrofotometra môžu vedci identifikovať, ktoré vlnové dĺžky svetla môže organizmus absorbovať. Medzi ďalšie metódy identifikácie rastlinných pigmentov patria rôzne typy chromatografií, ktoré oddeľujú pigmenty podľa ich relatívnej afinity k pevnej a mobilnej fáze.

Ako fungujú reakcie závislé od svetla

Podpora učiteľa

Fotosystémy I a II môžu byť mätúce. Získajte diagramy oboch systémov a použite ich na prechod krokmi dráh. Diskutujte, prečo niektoré rastliny používajú cyklickú formu systémov a niektoré lineárnu formu. Diskutujte, prečo sa kyslík uvoľňuje počas jednej cesty, ale pri druhej nie.

Celková funkcia reakcií závislých na svetle je premena slnečnej energie na chemickú energiu vo forme NADPH a ATP. Táto chemická energia podporuje reakcie nezávislé od svetla a poháňa zostavenie molekúl cukru. Svetlo závislé reakcie sú znázornené na obrázku 8.15. Proteínové komplexy a molekuly pigmentu spolupracujú pri produkcii NADPH a ATP.

Skutočný krok, ktorý premieňa svetelnú energiu na chemickú, prebieha v multiproteínovom komplexe nazývanom fotosystém, ktorého dva typy sa nachádzajú zabudované v tylakoidnej membráne, fotosystém II (PSII) a fotosystém I (PSI) (obrázok 8.16). Tieto dva komplexy sa líšia na základe toho, čo oxidujú (to znamená zdroj dodávky nízkoenergetických elektrónov) a čo redukujú (miesto, kam dodávajú svoje nabité elektróny).

Oba fotosystémy majú rovnakú základnú štruktúru a množstvo anténnych proteínov, na ktoré sú naviazané molekuly chlorofylu, obklopuje reakčné centrum, kde prebieha fotochémia. Každý fotosystém je obsluhovaný komplexom na zber svetla, ktorý prenáša energiu zo slnečného svetla do reakčného centra, pozostáva z viacerých anténnych proteínov, ktoré obsahujú zmes 300–400 chlorofylu. a a b molekuly, ako aj iné pigmenty ako karotenoidy. Absorpcia jedného fotónu alebo odlišného množstva alebo „balíka“ svetla ktorýmkoľvek z chlorofylov uvedie túto molekulu do vzrušeného stavu. Stručne povedané, svetelná energia je teraz zachytená biologickými molekulami, ale zatiaľ nie je uložená v žiadnej užitočnej forme. Energia sa prenáša z chlorofylu na chlorofyl, až sa nakoniec (asi po milióntine sekundy) dodá do reakčného centra. Do tohto bodu bola medzi molekulami prenášaná iba energia, nie elektróny.

Vizuálne spojenie

Reakčné centrum obsahuje pár chlorofylu a molekuly so špeciálnou vlastnosťou. Tieto dva chlorofyly môžu po excitácii prejsť oxidáciou, v skutočnosti sa môžu vzdať elektrónu v procese nazývanom fotoakt. V tomto kroku v reakčnom centre, v tomto kroku fotosyntézy, sa svetelná energia premieňa na excitovaný elektrón. Všetky nasledujúce kroky zahŕňajú získanie tohto elektrónu na nosič energie NADPH na dodanie do Calvinovho cyklu, kde je elektrón uložený na uhlík na dlhodobé skladovanie vo forme uhľohydrátu. PSII a PSI sú dve hlavné zložky fotosyntetického elektrónu transportný reťazec, ktorý zahŕňa aj komplex cytochrómu. Cytochrómový komplex, enzým zložený z dvoch proteínových komplexov, prenáša elektróny z nosnej molekuly plastochinón (Pq) na proteín plastocyanín (Pc), čím umožňuje ako prenos protónov cez membránu tylakoidu, tak aj prenos elektrónov z PSII do PSI.

Reakčné centrum PSII (nazývané P680) dodáva svoje vysokoenergetické elektróny, jeden súčasne, do akceptora primárnych elektrónov a prostredníctvom reťazca transportu elektrónov (komplex Pq na cytochróm k plastokyanínu) na PSI. Chýbajúci elektrón P680 je nahradený extrakciou nízkoenergetického elektrónu z vody, takže sa voda rozdelí a PSII sa znova redukuje po každom fotoakte. Rozdelenie jedného H2Molekula O uvoľňuje dva elektróny, dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka. Rozdelenie dvoch molekúl je potrebné na vytvorenie jednej molekuly dvojatómového O2 plyn. Mitochondrie v liste spotrebujú asi 10 percent kyslíka na podporu oxidačnej fosforylácie. Zvyšok uniká do atmosféry, kde ho používajú aeróbne organizmy na podporu dýchania.

Keď sa elektróny pohybujú cez proteíny, ktoré sa nachádzajú medzi PSII a PSI, strácajú energiu. Táto energia sa používa na presun atómov vodíka zo stromálnej strany membrány do lumenu tylakoidu. Tieto atómy vodíka, plus tie, ktoré vznikajú štiepením vody, sa hromadia v lúmene tylakoidu a budú použité na syntézu ATP v neskoršom kroku. Pretože elektróny stratili energiu pred príchodom do PSI, musia byť znovu nabité PSI, a preto je anténou PSI absorbovaný ďalší fotón. Táto energia je prenášaná do reakčného centra PSI (nazývaného P700). P700 je oxidovaný a posiela vysokoenergetický elektrón do NADP + za vzniku NADPH. PSII teda zachytáva energiu na vytváranie protónových gradientov na výrobu ATP a PSI zachytáva energiu na zníženie NADP + na NADPH. Tieto dva fotosystémy čiastočne spolupracujú, aby zaručili, že produkcia NADPH bude približne rovnaká ako produkcia ATP. Existujú aj iné mechanizmy na jemné doladenie tohto pomeru tak, aby presne zodpovedal neustále sa meniacim energetickým potrebám chloroplastov.

Generovanie nosiča energie: ATP

Podpora učiteľa

Diskutujte o podobnostiach medzi produkciou ATP v reakciách závislých na svetle a v bunkovom dýchaní.

Rovnako ako v medzimembránovom priestore mitochondrií počas bunkového dýchania, nahromadenie vodíkových iónov v lúmene tylakoidu vytvára koncentračný gradient. Pasívna difúzia iónov vodíka z vysokých koncentrácií (v lúmene tylakoidu) do nízkych koncentrácií (v stróme) sa využíva na vytvorenie ATP, rovnako ako v reťazci transportu elektrónov bunkového dýchania. Ióny vytvárajú energiu v dôsledku difúzie a pretože všetky majú rovnaký elektrický náboj, ktorý sa navzájom odpudzuje.

Aby sa táto energia uvoľnila, vodíkové ióny sa ponáhľajú cez akýkoľvek otvor, podobne ako voda prúdiaca cez dieru v priehrade. V tylakoide je tento otvor prechodom cez špecializovaný proteínový kanál nazývaný ATP syntáza. Energia uvoľnená prúdom vodíkových iónov umožňuje ATP syntáze pripojiť tretiu fosfátovú skupinu k ADP, ktorá tvorí molekulu ATP (obrázok 8.16). Tok vodíkových iónov cez ATP syntázu sa nazýva chemiosmóza, pretože ióny sa pohybujú z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou cez polopriepustnú štruktúru.

Odkaz na Učenie

Navštívte túto stránku a kliknutím na animáciu si pozrite proces fotosyntézy v liste.

  1. Elektróny z PS I spôsobujú zníženie NADPH na text^+! .
  2. Elektróny z PSII spôsobujú zmenšenie ext^+ na NADPH.
  3. Elektróny z PS I spôsobujú zmenšenie extu^+! do NADPH.
  4. Získavajú sa elektróny, ktoré spôsobujú oxidáciu textu^+! .

Každodenné pripojenie pre kurzy AP®

Ak by boli stomaty zapečatené, čo by sa stalo s kyslíkom ( text_2) a oxidu uhličitého ( text_2) hladiny vo fotosyntetizujúcom liste?

  1. textZvýšilo by sa _2 úrovní a textZníži sa _2 úrovní.
  2. textZvýšilo by sa _2 úrovní a text_2 úrovne by sa znížili.
  3. ext_2 a ext_2 úrovne by sa obe znížili.
  4. ext_2 a text_2 úrovne by sa zvýšili.

Pripojenie vedeckej praxe pre kurzy AP®

Váš učiteľ pripravil 3 ukážky. Každé nastavenie obsahuje číry dialyzačný vak naplnený roztokmi škrobu v troch rôznych koncentráciách: 1%, 25%a 60%. Dialyzačné hadičky sú semipermeabilné, pretože obsahujú póry, ktoré umožňujú prechod malých iónov a molekúl, ako je voda, ale neumožňujú priechod väčších molekúl, ako sú bielkoviny. Týmto spôsobom dialyzačný vak modeluje semipermeabilnú bunkovú membránu.

Zamyslite sa

V horúcom a suchom dni rastliny zatvárajú prieduchy, aby šetrili vodu. Predpovedajte jej vplyv na fotosyntézu a odôvodnite svoju predpoveď.

Podpora učiteľa

Materiál: 3 dialyzačné vaky, 3 stredne veľké kadičky, zásobný roztok škrobu, destilovaná voda, fľaša s kvapkadlom jódu, niť, váha alebo váha

Príprava: Na prípravu percent škrobových roztokov určte objem roztoku, ktorý chcete použiť (napr. 100 ml) a pridajte hmotnosť rozpustenej látky v gramoch, čo zodpovedá požadovanej percentuálnej koncentrácii:

Percentuálny roztok = [Hmotnosť rozpustenej látky (g) / Objem roztoku (ml)] x 100

Každý dialyzačný vak označte jednou z troch koncentrácií. Potom dialyzačné hadičky navlhčite, aby sa dali ľahšie otvárať. Naplňte každú skúmavku zodpovedajúcim roztokom približne do troch štvrtín, aby ste nechali priestor na uviazanie vrchnej časti vrecka. Horné časti vrecúšok pevne zviažte štandardnou niťou. Vrecká zatiaľ neumiestňujte do roztoku jódu, pretože budú najskôr odvážené pred študentmi.

S prítomnými študentmi im vysvetlite detaily nastavenia a ukážte im, ako sa jód používa ako indikátor prítomnosti škrobu. Potom naplňte každú kadičku asi do troch štvrtín destilovanou vodou. Pridajte 3-8 kvapiek jódu, podľa sily svojho jódu, a premiešajte, aby mal roztok žltú farbu. Potom odvážte každý dialyzačný vak a zaznamenajte hmotnosti do tabuľky viditeľnej pre triedu. Ponorte dialyzačné vaky do roztoku jódu na 45 minút až 1 hodinu. Potom vyberte vrecká a opatrne ich opláchnite jemným poklepaním. Odvážte každé vrecko a výsledky položte na tabuľu.

Výsledky: Molekuly škrobu nemôžu prejsť cez dialyzačné hadičky. Roztok jódu však môže prejsť z kadičky do dialyzačného vaku. Roztok škrobu sa tak zmení z bezfarebného na purpurový. Množstvo jódu, ktoré difunduje do vrecka, súvisí s koncentráciou každého roztoku. So zvyšujúcou sa koncentráciou škrobu bude do roztoku difundovať viac roztoku jódu, čo spôsobí zvýšenie hmotnosti vaku.

Otázka Mysli na to je aplikáciou učebného cieľa 4.4 a prírodovednej praxe 6.4, pretože študenti predpovedajú, ako interakcie bunkových organel a štruktúr ovplyvňujú rýchlosť fotosyntézy.

Možná odpoveď:

Ako spolupracovník Amazonu zarábame na kvalifikovaných nákupoch.

Chcete túto knihu citovať, zdieľať alebo upravovať? Táto kniha je Creative Commons Attribution License 4.0 a musíte pripísať OpenStax.

    Ak redistribuujete celú alebo časť tejto knihy v tlačenej podobe, musíte na každú fyzickú stránku uviesť nasledujúce uvedenie zdroja:

  • Na vytvorenie citácie použite informácie uvedené nižšie. Odporúčame použiť citačný nástroj, ako je tento.
    • Autori: Julianne Zedalis, John Eggebrecht
    • Vydavateľ/webová stránka: OpenStax
    • Názov knihy: Biológia pre kurzy AP®
    • Dátum zverejnenia: 8. marec 2018
    • Miesto: Houston, Texas
    • Adresa URL knihy: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • URL sekcie: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/8-2-the-light-dependent-reaction-of-photosynthesis

    © 12. januára 2021 OpenStax. Obsah učebnice produkovaný OpenStax je licencovaný pod licenciou Creative Commons Attribution License 4.0. Názov OpenStax, logo OpenStax, obaly kníh OpenStax, názov OpenStax CNX a logo OpenStax CNX nepodliehajú licencii Creative Commons a nesmú sa reprodukovať bez predchádzajúceho a výslovného písomného súhlasu Rice University.


    Fotosyntéza vo vyšších rastlinách, poznámky, revízia, zhrnutie, dôležité vzorce

    Tu sú dôležité poznámky a zhrnutie kompletnej fotosyntézy vo vyšších rastlinách. Toto sumarizuje najdôležitejšie vzorce a koncepty vo forme poznámok z fotosyntézy vo vyšších rastlinách, ktoré si môžete prečítať pri príprave NEET.

    Tu si môžete zadarmo stiahnuť dôležité poznámky z dokumentu Biológia pre fotosyntézu vo vyšších rastlinách vo formáte pdf.

    Uchádzači o národný vstupný test spôsobilosti (cum) by mali tiež vyriešiť všetky práce NEET za posledný rok.


    Poznámky Fotosyntéza Biológia ICSE triedy 10

    Študenti by si mali prečítať poznámky k biológii ICSE triedy 10 pre fotosyntézu uvedené nižšie, navrhnuté na základe najnovších učebných osnov a vzoru skúšok vydaných ICSE. Tieto poznámky k revízii sú skutočne užitočné a pomôžu vám naučiť sa všetky dôležité a náročné témy. Tieto poznámky budú tiež veľmi užitočné, ak ich použijete na revíziu tesne pred skúškami z biológie. Pre lepšiu prípravu si pozrite ďalšie biologické poznámky ICSE triedy 10.

    Rýchla kontrola
    ➢ Fotosyntéza je proces, v ktorom zelené rastliny alebo ich časti vyrábajú komplexné zlúčeniny obsahujúce uhlík pomocou anorganických surovín, ako je CO2 a vody v prítomnosti slnečného žiarenia. O2 je oslobodený ako dvojprodukt.

    Celý uvoľnený kyslík pochádza z vody procesom nazývaným fotolýza vody.
    ➢ Jedná sa o anabolický, endergonický (vyžaduje energiu) a oxidačno-redukčný proces. Fotosyntéza je jediný proces, pri ktorom sa slnečná energia premieňa na chemickú energiu.
    ➢ Chloroplast je oválna, drobná, dvoj membránová organela prítomná v zelených rastlinách. Obsahuje zelený pigment nazývaný chlorofyl, ktorý absorbuje svetelnú energiu na fotosyntézu. Vnútorne obsahuje matricu alebo stromatu a tylakoidy. Na niektorých miestach sú tylakoidy usporiadané tak, aby tvorili stonku mincí podobnú štruktúre nazývanej grana.
    Každá stopka tylakoidných vakov je spojená štruktúrou známou ako stromálne lamely. Chloroplast sa vyskytuje hlavne v chlorenchymatóznych bunkách listov.
    ➢ Stomata sú štruktúry zodpovedné hlavne za výmenu plynov v procese fotosyntézy, dýchania a transpirácie.
    ➢ Stomata sa otvára vo svetle, keď sú ochranné bunky turgidné, a zatvára sa, keď sú ochabnuté. Tieto zmeny turgoru vedú k otváraniu a zatváraniu prieduchov.
    ➢ Podľa hypotézy pumpičky iónov K + sú turgorové zmeny, ktoré otvárajú a zatvárajú prieduchy, dôsledkom reverzibilnej absorpcie a straty iónov draslíka (K +).
    ➢ Prieduchy sa otvoria, keď ochranné bunky absorbujú ióny K+ z okolitých epidermálnych buniek. Príjem iónov K + ochrannými bunkami prebieha prostredníctvom výmeny iónov H + a K +. Ióny H + sa objavujú v ochrannej bunke v dôsledku disociácie kyseliny maleínovej. Kyselina maleínová sa v ochranných bunkách disociuje na malátové anióny a ióny H +.

    ➢ V noci klesá koncentrácia iónov K+ v ochranných bunkách. To znižuje osmotický tlak ochranných buniek, čo má za následok zatvorenie priedušiek v dôsledku exosmózy.
    ➢ Mechanizmus fotosyntézy: Fotosyntéza pozostáva z dvoch fáz - svetlej fázy a tmavej fázy. Vo svetelnej fáze je svetlo absorbované a využívané chlorofylom. Toto sa preto nazýva fotochemická reakcia alebo Hillova reakcia. Dá sa opísať v dvoch krokoch – Fotolýza a tvorba asimilačných síl.
    ➢ Fotolýza je proces štiepenia vody za prítomnosti svetla. Voda sa delí na ióny H + a OH -. Ióny H + prechádzajú na NADP+, zatiaľ čo ióny OH – sa rozkladajú na vodu, kyslík a elektrón v prítomnosti enzýmov komplexu Z, Mn +² a Cl – iónov.

    4H2O → 4 H+ + 4OH –
    4OH -> 2H2O + O2 ↑ + 4e -
    Mn +², Cl -, Z komplex

    ➢ Asimilačné sily [ATP a NADPH] sa tvoria v necyklickej fotofosforylácii. Tieto asimilačné sily sa využívajú pri temnej reakcii. Asimilačné sily slúžia na fixáciu CO2 na glukózu.
    ➢ Fotofosforylácia je proces, pri ktorom sa ADP (adenozíndifosfát) premieňa na ATP (adenozíntrifosfát) pridaním jednej fosfátovej (Pí) skupiny, t.j. anorganického fosfátu, s využitím energie z fotónov.
    ADP + Pi ATP
    ➢ Tmavá reakcia (biosyntetická fáza) alebo Blackmanova reakcia zahŕňa fixáciu a zníženie CO2 čo má za následok tvorbu uhľohydrátov.
    ➢ Tmavá fáza sa vyskytuje v stróme chloroplastu, kde je všetok enzým potrebný pre CO2 nachádza sa fixácia a syntéza cukru a škrobu.
    ➢ RuBP (ribulózový bisfosfát) funguje ako primárny akceptor atmosférického Co2 na začiatku tejto fázy a využitím ATP a NADPH (produkty svetelnej reakcie) sa syntetizuje glukóza a regeneruje sa RuBP. Celková reakcia tejto fázy je

    6 RuBP + 6 CO2 + 18 ATP + 12e - → 6 RuBP + C6 H12O6 + 18 ADP + 18 Pi + 12 NADP + 6H2O
    Vodíkové ióny sa spájajú s CO2 na tvorbu glukózy.
    ➢ Glukóza produkovaná počas fotosyntézy je rozpustná vo vode a ampér pozostáva z malých molekúl. Hneď ako sa vytvorí glukóza. Polymerizáciou sa prevádza na škrob. Škrob je nerozpustný vo vode. Používa sa na skladovanie potravy v rastlinných bunkách.
    ➢ Prispôsobenie listu fotosyntéze - veľký povrch na maximalizáciu zberu svetla.

    – Tenkosť listov na zníženie vzdialenosti pre CO2 difundovať cez list a zabezpečiť prenikanie svetla do stredu listu.
    – Usporiadanie chloroplastov na vrchnej ploche listov tak, aby sa do nich dostávalo maximálne množstvo svetla.
    - Prítomnosť väčšieho počtu stomatov umožňujúcich rýchlu výmenu plynov (CO2 a O2 ).

    TÉMA-2
    Rôzne experimenty a faktory ovplyvňujúce fotosyntézu

    Rýchla kontrola
    Test na fotosyntézu: List sa usmrtí vo vriacej vode (5-10 minút), vysuší, odfarbí teplým liehom, navlhčí a ponorí do roztoku jódu, Modrá farba označuje škrob.
    CO2 je potrebný pre fotosyntézu/Mollov polovičný experiment: Jedna polovica odškrobeného listu sa vloží do vzduchotesnej fľaše so širokým hrdlom s malým množstvom KOH (na absorpciu CO2) a osvetlené. Test škrobu po jednej hodine naznačuje neprítomnosť vo vloženej polovici a prítomnosť vo vonkajšej polovici (kde CO2 je k dispozícii ).
    Svetlo je potrebné pre fotosyntézu: Neporušený list zničenej rastliny je vložený do svetelnej obrazovky Ganongu s navrhnutým výrezom vo veku. To isté je nejaký čas vystavené svetlu a potom testované na škrob. Len dizajn, cez ktorý svetlo dopadá na list, sa zafarbí na modro.
    Chlorofyl je nevyhnutný pre fotosyntézu: Svetlý list pestreca Coleus/Photos je testovaný na škrob. Modrou farbou sú len tie oblasti, ktoré mali chlorofyl.

    Faktory ovplyvňujúce fotosyntézu

    Externé faktory
    Svetlo : Fotosyntéza sa úspešne dosahuje vo viditeľnom svetle spektra (vlnová dĺžka 380-760 nm). Rýchlosť fotosyntézy je maximálna v červenom svetle, priemerná v modrom svetle a minimálna v zelenom svetle. Mierna intenzita svetla je priaznivá pre vysokú rýchlosť fotosyntézy.
    Oxid uhličitý : 0,03 % CO2 je prítomný v atmosfére. Zvýšenie CO2 koncentrácia až do 0,9% zvyšuje rýchlosť fotosyntézy, ale koncentrácia nad 0,9% je škodlivá a znižuje rýchlosť fotosyntézy.
    Teplota: Fotosyntéza sa spravidla zvyšuje so zvýšením teploty v rozmedzí 10-35 ° C. Pri teplotách nad 35 ° C sa rýchlosť fotosyntézy znižuje.
    voda: Pri fotosyntéze sa používa asi 1% celkovej absorbovanej vody. Nedostatok vody znižuje rýchlosť fotosyntézy.

    Vnútorné faktory
    Chlorofyl: Je nevyhnutné, aby prebiehala fotosyntéza. Rýchlosť fotosyntézy na jednotku chlorofylu klesá s vekom listu.
    Akumulácia konečného produktu fotosyntézy - Rýchlosť fotosyntézy klesá s akumuláciou jedla syntetizovaného fotosyntézou.

    Poznajte Podmienky

    Fotooxidácia: Reakcia látky s kyslíkom pod vplyvom svetla.
    Doplnkové pigmenty: Sú to pigmenty iné ako chlorofyl prítomné vo fotosystémoch, ktoré pomáhajú zachytávať svetlo a prenášať ho do fotocentier.
    ➢ CAM závody: Týka sa to sukulentov a niektorých ďalších rastlín, ktoré vykazujú metabolizmus kyseliny crassulacean.
    Chemosyntéza: Proces syntézy potravín, pri ktorom organizmy využívajú chemické reakcie na získavanie energie z anorganických zlúčenín.
    Fotocentrum: Je to primárna molekula pigmentu vo fotosystéme, kde sa energia používa na odvodenie chemických reakcií.
    Fotorespirácia: Je veľmi nehospodárne, na svetle závislé, využitie kyslíka a uvoľňovanie oxidu uhličitého bez uvoľňovania energie.
    Fotosystém: Je to systém zberu svetla prítomný v tylakoidoch chloroplastu.
    ➢ Fotosynteticky aktívne žiarenie (PAR) - Je to viditeľné spektrum svetla od 400 nm do 700 nm.
    Fotolýza: Je to štiepenie molekúl vody v chloroplaste za prítomnosti svetla.
    Premiestnenie: Je to proces pohybu potravy z listov do koreňov prostredníctvom floému.
    Autotrofy: Organizmy schopné syntetizovať potrebné živiny z jednoduchých anorganických zlúčenín za prítomnosti slnečnej energie a chlorofylu.
    Heterotrofné: Organizmus, ktorý si nedokáže syntetizovať vlastnú potravu a musí sa živiť živinami vyrobenými autotrofmi.
    Karotenoidy: Skupina žltých, oranžových a červených pigmentov, ktoré sa nachádzajú väčšinou v plastidoch.
    Fluorescencia: Emisia svetla, zvyčajne viditeľného, ​​s vlnovou dĺžkou odlišnou od tej, ktorá je absorbovaná ožiarenými materiálmi alebo dopadom elektrónov.
    Fosforescencia: Je to oneskorená emisia žiarenia dlhých vĺn ožarovanými látkami, ktorá pokračuje nejaký čas po odstránení zdroja ožiarenia.
    Reakčné centrá: Je to molekula chlorofylu, ktorá premieňa svetelnú energiu na chemickú energiu tým, že spôsobuje oddelenie elektrického náboja. Molekuly chlorofylu teda pôsobia ako reakčné centrá.
    Fytol: Je to uhlíkový reťazec, ktorý je ako chvost prichytený k porfyrínovému kruhu chlorofylu. Chemicky je fytol C20H39OH.
    Solária: Deštrukcia chlorofylu v dôsledku vysokej intenzity svetla sa nazýva solária.
    Kompenzačný bod: Intenzita svetla, pri ktorej je rýchlosť fotosyntézy rovnaká ako rýchlosť dýchania (ráno a večer).

    Autotrofná výživa rastlín

    Vieme, že všetky živé organizmy spotrebúvajú na udržanie života nejakú formu živín. Zvieratá konzumujú rastliny alebo iné zvieratá. Rastliny spotrebúvajú na výrobu potravín oxid uhličitý a vodu z okolitého prostredia.

    Preto je proces prijímania zdroja energie (potravy) z tela mimo tela dovnútra známy ako výživa.

    Viete, aký spôsob výživy v rastlinách prebieha? Rastliny majú autotrofný spôsob výživy. Termín „autotrofný“ je odvodený z gréckeho slova „auto“, ktoré znamená ja a „trofej“ znamená výživa.

    V tomto spôsobe výživy rastliny pripravujú alebo syntetizujú svoje vlastné jedlo pomocou anorganických surovín. Sú teda známe ako autotrofy.

    Pozrime sa, ako si rastliny pripravujú vlastné jedlo.

    Fotosyntéza

    Energia je nevyhnutná pre všetky životné procesy. Všetky živé organizmy vyžadujú výživu. Čo je hlavným zdrojom výživy na Zemi?

    Slnko je hlavným zdrojom energie na Zemi. Energiu zo slnka zachytávajú rastliny a premieňajú ju na využiteľnú formu. Pôvodom všetkých potravín je teda potrava pripravená rastlinami. Túto potravu konzumujú aj zvieratá.

    Autotrofy, ako sú zelené rastliny a niektoré baktérie, pripravujú alebo syntetizujú svoje vlastné jedlo. Sú schopné zachytiť slnečnú energiu pomocou zeleného pigmentu nazývaného chlorofyl. Táto zachytená slnečná energia sa potom pomocou CO premieňa na chemickú energiu potravín2 a H.2O.

    Fotosyntéza je proces, pri ktorom bunky obsahujúce chlorofyl prítomné v listoch syntetizujú potravu vo forme uhľohydrátov pomocou oxidu uhličitého, vody a slnečného žiarenia.

    Preto sú suroviny potrebné na fotosyntézu CO2 a H.2O a vytvorené produkty sú uhľohydráty a O2. Preto môže byť tento proces reprezentovaný ako:

    Poďme diskutovať o surovinách potrebných na fotosyntézu.

    Ako rastliny spotrebúvajú suroviny?

    Suroviny potrebné na fotosyntézu sú CO2 a H.2O a vytvorené produkty sú uhľohydráty a O2.

    Vstup surovín
    Rastliny získavajú vodu cez korene. Voda je potom pomocou xylému transportovaná do všetkých častí rastlín.
    Výmena plynov (vstup CO2 a uvoľnenie O2) sa vyskytuje prostredníctvom stomata.

    Stomata sú malé póry prítomné hlavne na povrchu listov. Sú prítomné aj na povrchu mladých stoniek a koreňov.

    Stomata pozostáva z prieduchového otvoru alebo stómie, ktorá je obklopená dvoma odlišnými epidermálnymi bunkami známymi ako ochranné bunky. Protiľahlé vnútorné steny ochranných komôrok sú hrubé a nepružné. Zostávajúce steny sú tenké a elastické.

    Teórie otvárania a zatvárania stomatu

    Ako rastliny kontrolujú otváranie a zatváranie priedušiek?

    Dve fázy fotosyntézy

    Proces fotosyntézy prebieha v dvoch fázach - fotochemická fáza a biosyntetická fáza.

    Fotochemická fáza – V prítomnosti svetla prebieha séria chemických reakcií, pretože svetlo sa správa ako katalyzátor sa nazýva fotochemická fáza. Svetelné reakcie prebiehajú v tylakoidoch chloroplastov.

    Svetelné reakcie - Ako už názov napovedá, táto reakcia prebieha za prítomnosti svetla. Svetelná energia je absorbovaná molekulami chlorofylu a je využívaná na štiepenie molekúl vody na vodík a kyslík. Navyše v tejto fáze asimilačná sila vo forme ATP a NADPH2 sa vyrábajú. Svetelné reakcie sa vyskytujú v membránach tylakoidov.

    Udalosti vyskytujúce sa počas svetelných reakcií:
    Absorpcia svetelnej energie molekulami chlorofylu
    Rozdelenie molekúl vody na atómy vodíka a kyslíka
    Tvorba ATP a NADPH2

    Reakcie súvisiace s fotolýzou:-

    Biosyntetická fáza – Zahŕňa reakcie, ktoré nie sú závislé na svetle (ale môžu sa vyskytnúť aj počas dňa). Výsledkom je syntéza uhľohydrátov alebo „8216 potravín“#8217 pomocou energie vyrobenej svetelnými reakciami.

    Temné reakcie - Táto reakcia nevyžaduje priame svetlo a vyskytuje sa v stróme chloroplastov. Počas tejto fázy sa ATP a NADPH2 (vznikajúce počas svetelných reakcií) využívajú na redukciu CO2 na uhľohydráty (jedlo).

    Udalosť vyskytujúca sa počas reakcie v tme: Zníženie CO2 za vzniku uhľohydrátov Transformácia molekúl glukózy na 1 mol škrobu sa nazýva polymerizácia.

    Niekoľko zaujímavých faktov:
    Viete, že celkové množstvo O2 produkovaný akrom stromov za rok sa rovná množstvu, ktoré ročne spotrebuje okolo 18 ľudí!
    Jeden strom produkuje takmer 260 libier O2 ročne.
    Vodík je čisté palivo. Niektoré zelené riasy, ako napríklad Chlamydomonas reinhardtii, sa kultivujú, aby premenili vodu na O2 a H.2. Táto masová výroba vodíka by sa mohla ukázať ako prospešná, ale stále je vo výskume.

    Konečné výsledky produktov fotosyntézy
    • Glukóza: Jednoduchú glukózu používajú rastliny nasledujúcimi spôsobmi:
    • Na spotrebu rastlinnými bunkami
    • Na skladovanie ako nerozpustný škrob
    • Na premenu na sacharózu
    • Na syntézu tukov, bielkovín atď
    • Voda: Môže byť znovu využitý pri pokračovaní fotosyntézy.
    • Kyslík: Časť z nich sa používa na dýchanie listov a odpočinok difunduje von.

    Globálne otepľovanie

    Viete, že globálne otepľovanie je možné obmedziť pestovaním väčšieho počtu rastlín?

    Zelené rastliny, ako vieme, využívajú CO2 a vody na výrobu jedla a pri tom uvoľňuje O2 plyn. Zelené rastliny teda pomáhajú znižovať množstvo CO2 v atmosfére. CO2 je skleníkový plyn, ktorý je jedným z dôvodov globálneho otepľovania.

    Chloroplast- miesto fotosyntézy

    Stránka fotosyntézy
    • Bunky mezofylu v zelených listoch majú veľký počet chloroplastov, ktoré sú miestom fotosyntézy.
    • Chloroplast pozostáva z grana a lamiel strómy (tvoriacich membránový systém) a tekutej strómy.
    • Membránový systém chloroplastov-zachytáva svetlo a syntetizuje ATP a NADPH (miesto na svetle závislej reakcii fotosyntézy)
    • Stroma - CO2 je začlenený do rastliny enzymatickými reakciami, ktoré vedú k syntéze cukru (miesto na fotosyntéze nezávislej reakcie na svetle)
    • Chloroplasty sú zarovnané pozdĺž stien mezofylových buniek, aby získali optimálne svetlo.

    Pigmenty zapojené do fotosyntézy
    • Absorpčné spektrum je graf vykreslený proti frakcii svetla absorbovaného pigmentom.
    • Akčné spektrum je rýchlosť fyziologickej aktivity vynesená proti vlnovej dĺžke svetla.
    • Podobnosť akčného spektra fotosyntézy a absorpčného spektra chlorofylu nám hovorí, že chlorofyly sú najdôležitejšími pigmentmi v tomto procese.

    (A) Absorpčné spektrum chlorofylov a, b a karotenoidov
    (B) Akčné spektrum fotosyntézy
    (C) Akčné spektrum superponované na absorpčné spektrum chlorofylu a
    V listoch môžu byť prítomné 4 typy pigmentov: • Chlorofyl a (modro-zelený)
    Chlorofyl b (žltozelený)
    • Xantofyly (žlté)
    Karotenoidy (žlté až žltooranžové)
    Chlorofyl a je hlavným pigmentom pri fotosyntéze.
    V spektrách VIBGYOR vykazuje chlorofyl a maximálnu absorpciu, a preto je rýchlosť fotosyntézy najvyššia v modrých a červených oblastiach.
    Pomocné pigmenty: chlorofyl b, xantofyly a karotenoidy
    Absorbujte širší rozsah svetla a preneste energiu na chlorofyl a
    Chráňte chlorofyl a pred fotooxidáciou

    Faktory ovplyvňujúce rýchlosť fotosyntézy

    Fotosyntézu ovplyvňujú vnútorné (rastlinné) faktory a vonkajšie faktory.
    • Vnútorné faktory: počet, veľkosť a orientácia listov, mezofylových buniek a chloroplastov, vnútorná koncentrácia oxidu uhličitého a množstvo chlorofylu.
    • Vonkajšie faktory: Dostupnosť slnečného svetla, teploty, koncentrácie oxidu uhličitého a vody.
    • Zákon obmedzujúcich faktorov - Ak je chemický proces ovplyvnený viac ako jedným faktorom, potom bude jeho rýchlosť určená faktorom, ktorý je najbližší jeho minimálnej hodnote (faktor, ktorý priamo ovplyvňuje proces, ak sa zmení jeho množstvo).
    Tento zákon obmedzujúceho faktora dal Blackman (1905).
    • Svetlo
    • Dopadajúce svetlo ∝ CO2 rýchlosť fixácie ale pri vyšších svetelných intenzitách sa rýchlosť ďalej nezvyšuje, pretože ostatné faktory sa stávajú limitujúcimi
    Svetlo je zriedka obmedzujúcim faktorom (s výnimkou tieňových rastlín alebo rastlín hustého lesa), pretože k saturácii svetla dochádza pri 10% plného slnečného svetla.
    Za bodom, ak sa zvýši dopadajúce svetlo, potom to vedie k zníženiu fotosyntézy v dôsledku rozpadu chlorofylu.

    • CO2 Koncentrácia
    • Hlavný obmedzujúci faktor
    • Zvyčajne nízky obsah atmosféry (0,03 − 0,04 %)
    • Až 0,05% - zvyšuje mieru CO2 fixácia
    • & gt 0,05% - škodlivý účinok
    • Hoci obe C3 a C4 ukazujú zvýšenie rýchlosti fotosyntézy pri vysokých svetelných intenzitách sprevádzaných vysokým CO2 koncentrácie. Bod nasýtenia pre C.3 sa získava pri vyšších koncentráciách v porovnaní s C4. Preto CO2 koncentrácia je skôr limitujúcim faktorom pre C3 rastliny.
    • Zvýšené CO2 koncentrácia je prospešná pre skleníkové plodiny, ako sú paradajky a paprika.

    • Teplota
    • Tmavé reakcie sú citlivejšie na zvýšenie teploty.
    • C4 rastliny reagujú viac na zvýšenie teploty a vykazujú vyššiu rýchlosť fotosyntézy v porovnaní s C3 rastliny.
    • Prispôsobenie podľa biotopu ovplyvňuje aj teplotné optimum pre fotosyntézu. Tropické rastliny majú vyššie teplotné optimum v porovnaní s rastlinami rastúcimi v miernom podnebí.

    • Voda
    • Vodný stres spôsobuje zatvorenie priedušiek, a tým aj menej CO2 je k dispozícii.
    • Vodný stres spôsobuje vädnutie listov, čím sa znižuje ich povrch a tiež metabolická aktivita.

    Experimenty súvisiace s fotosyntézou

    Vieme, že suroviny využívajú rastliny na prípravu jedla. Pripravujú rastliny jedlo vždy? Sú pre fotosyntézu potrebné nejaké základné podmienky?

    1. Slnečné svetlo je nevyhnutné pre fotosyntézu

    Zdravú zelenú rastlinu v črepníku umiestnite na 1-2 dni do tmavej miestnosti. To sa robí tak, aby rastlina spotrebovala všetky svoje rezervné potraviny a listy neobsahovali žiadny škrob. Potom pokryte časť listu tejto rastliny z oboch strán dvoma rovnomernými kusmi čierneho papiera, upevnenými na mieste dvoma sponkami.

    Teraz vystavte túto rastlinu jasnému svetlu. Po niekoľkých hodinách odstráňte list, odfarbite ho alkoholom a otestujte prítomnosť jedla (škrobu) roztokom jódu.

    Pozorujete, že časť listu pokrytá čiernym papierom nevykazuje žiadnu prítomnosť škrobu (jedla).

    Vysvetlenie činnosti:

    Potraviny pripravené rastlinami (uhľohydrátmi) procesom fotosyntézy sa skladujú ako škrob. Tento škrob reaguje s roztokom jódu a zmení sa na modro-čiernu farbu.Iba tie časti listu, ktoré boli vystavené slnečnému žiareniu, mohli fotosyntetizovať, a preto sa pri teste s jódom zmenili na modro-čiernu farbu.

    2. Chlorofyl je nevyhnutný pre fotosyntézu

    Pestrofarebnú rastlinu (t. J. Rastlinu, ktorá má zelené aj nezelené plochy, napríklad krotón alebo peniaz), umiestnite na 2-3 dni do tmavej miestnosti. To sa robí tak, aby sa zabezpečilo využitie všetkých rezervných potravín (škrobu).

    Umiestnite túto rastlinu na šesť hodín na slnečné svetlo, aby mohla prebiehať fotosyntéza. Potom z tejto rastliny odtrhnite list a nakreslite zelené plochy na list papiera.

    Teraz odfarbite list alkoholom a ponorte ho na niekoľko minút do zriedeného roztoku jódu. Tento list umyte vodou a porovnajte s obrysmi listu, ktoré ste urobili predtým. Zistí sa, že iba zelené oblasti listu môžu fotosyntetizovať.

    Vysvetlenie:
    List je ošetrený alkoholom tak, aby stratil svoju zelenú farbu (chlorofylový pigment) a modro-čiernu farbu (v prítomnosti škrobu) získanú po ošetrení jódom.

    Zelené časti pestrofarebného listu obsahujú chlorofyl. Preto iba tieto časti mohli fotosyntetizovať a vyrábať potraviny. Zmena farby bola teda pozorovaná iba v týchto častiach.

    3 CO2 je nevyhnutný pre fotosyntézu

    Vyberte dve zdravé črepníkové rastliny takmer rovnakej veľkosti a označte ich ako A a B. Umiestnite ich na 2-3 dni do tmavej miestnosti. Potom umiestnite dve sklenené platne pod obe rastliny. Položte hodinové sklíčko obsahujúce hydroxid draselný vedľa črepníka A. Obe rastliny prikryte prevrátením samostatných zvonových pohárov. Hydroxid draselný, ako vieme, sa používa na absorpciu CO2. Preto CO2 nie je k dispozícii pre závod A.

    Teraz pomocou vazelíny pripevnite dno pohárov k skleneným platniam. Tým sa zabráni vstupu CO2 do zostavy. Potom umiestnite rastliny na slnečné svetlo na 2-3 hodiny. Otestujte jeden list z oboch rastlín na prítomnosť škrobu s použitím alkoholu a jódu (ako je vysvetlené v predchádzajúcej aktivite). Bude pozorované, že rastlina B má vyššie množstvo škrobu v porovnaní s rastlinou A

    Vysvetlenie činnosti:

    Stáva sa to preto, že hydroxid draselný prítomný okrem rastliny A absorbuje všetok CO2. Preto rastlina A nie je schopná fotosyntetizovať a vyrábať potraviny. Preto je množstvo škrobu prítomného v rastline B vyššie ako v závode A.

    Fotosyntéza v laboratóriu

    Vložte vodnú rastlinu (hydrilu) do kadičky naplnenej vodou. Zakryte rastlinu priehľadným lievikom. Potom prevráťte skúmavku na otvorený koniec lievika.

    Pri prevracaní skúmavky sa uistite, že neobsahuje žiadne vzduchové bubliny. Umiestnite tento prístroj na slnečné svetlo a sledujte zmeny.

    Pozoruje sa, že po nejakom čase vzduchové bubliny (O.2) sa objavia v skúmavke.

    Význam fotosyntézy a uhlíkového cyklu

    Úpravy v listoch pre fotosyntézu

    Listy často vykazujú množstvo úprav na zvýšenie rýchlosti fotosyntézy. Niektoré z nich sú nasledujúce:

    Veľká plocha pre maximálnu absorpciu slnečného žiarenia
    Usporiadanie listov v správnom uhle pre maximálne svetlo
    Priehľadná kutikula a horná pokožka umožňujú voľný vstup svetla
    Veľký počet prieduchov pre maximálnu výmenu plynov
    Tenké listy na zníženie vzdialenosti medzi bunkami zapojenými do rýchleho transportu
    Chloroplasty sa koncentrujú v hornej vrstve, aby rýchlo absorbovali svetlo
    Rozsiahly systém žíl pre rýchlu prepravu

    Význam fotosyntézy
    • Poskytuje jedlo- Fotosyntéza je základom pre produkciu potravy autotrofmi, t.j. rastlinami. Všetky ostatné organizmy sú na prežití priamo alebo nepriamo závislé od potravy produkovanej rastlinami.
    • Poskytuje kyslík- Počas fotosyntézy vzniká kyslík, ktorý je životne dôležitým plynom. Všetky organizmy sú závislé od kyslíka, aby si udržali život.

    Uhlík Cyklus
    Uhlíkový cyklus je séria chemických reakcií, pri ktorých je uhlík ako chemický prvok spotrebovaný živými organizmami a opäť sa rôznymi spôsobmi obnovuje v atmosfére.

    Kroky zahrnuté v uhlíkovom cykle sú:
    • Autotrofy využívajú oxid uhličitý na produkciu sacharidov prostredníctvom fotosyntézy.
    • Tieto uhľohydráty stále cestujú z jedného organizmu do druhého prostredníctvom potravinového reťazca.
    • Rastliny a zvieratá dýchajú oxidáciou uhľohydrátov na výrobu energie.
    • V procese rozkladu baktérie rozkladajú anorganické látky a uvoľňujú oxid uhličitý späť do atmosféry.
    • Spaľovanie tiež uvoľňuje oxid uhličitý uložený v palivách späť do atmosféry.


    Poznámky k fotosyntéze Bi

    6. POTRAVINY VYROBENÉ AUTOTROPMI SÚ ULOŽENÉ v rôznych organických zlúčeninách, predovšetkým v SACHARIDOCH, vrátane ŠESŤUHLÍKOVÉHO CUKRU nazývaného GLUKÓZA.

    7. Rastliny, riasy a niektoré prokaryoty (baktérie) sú všetky typy autotrofov.

    8. Len 10 percent zo 40 miliónov druhov Zeme tvorí autotrofov.

    9. Bez Autotrofov by všetky ostatné živé veci ZOMRELI. Bez VÝROBCOV nemôžete mať SPOTREBITEĽOV.

    10. Autotrofy vyrábajú nielen potraviny na vlastné použitie, ale UCHOVÁVAJÚ veľké množstvo potravín určených na použitie inými organizmami (SPOTREBITEĽI).

    11. Väčšina autotrofov používa na výrobu jedla ENERGIU zo Slnka, ale v hĺbke oceánu existujú aj iné organizmy, ktoré získavajú energiu z ANORGANICKÝCH ZLÚČENÍN. (CHEMOSYNTÉZA)

    12. Organizmy, ktoré si NEMOHÚ vyrábať vlastné potraviny, sa nazývajú HETEROTROFY ALEBO SPOTREBITELIA.

    13. Heterotrofy zahrnujú zvieratá, huby a mnoho jednobunkových organizmov, ktoré zostávajú nažive JEDENÍM AUTOTROPOV alebo inými HETEROTROPMI.

    14. Pretože heterotrofy musia konzumovať iné organizmy, aby získali energiu, nazývajú sa SPOTREBITEĽMI.

    15. Autotrofi používajú iba časť energie zo Slnka na výrobu jedla a iba časť tejto energie môže byť odovzdaná iným spotrebiteľom. Veľká časť energie sa STRATÍ AKO TEPLO.

    16. Z Autotrofu do Heterotrofu sa prenáša dostatok energie, aby dal Heterotrofu potrebnú energiu.

    17. Fotosyntéza zahŕňa KOMPLEXNÚ SÉRII chemických reakcií, v ktorej sa VÝROBOK jednej reakcie spotrebuje v nasledujúcej reakcii.

    18. Séria reakcií takto prepojených sa označuje ako BIOCHEMICKÁ CESTA. (Obrázok 6-1)

    19. Autotrofy využívajú biochemické cesty fotosyntézy na výrobu organických zlúčenín z oxidu uhličitého, CO2 a vody. Počas tejto premeny sa uvoľňuje molekulárny KYSLÍK O2.

    20. Časť energie uloženej v organických zlúčeninách je uvoľnená bunkami v inom súbore biochemických dráh, známych ako CELLULAR RESPIRATION. (Kapitola 7)

    21. Autotrofy aj heterotrofy vykonávajú bunkové dýchanie.

    22. Počas bunkového dýchania sa vo väčšine organizmov organické zlúčeniny kombinujú s O2 za vzniku ADENOSÍN TRIFOSFÁTU alebo ATP, pričom sa ako odpad získa CO2 a voda.

    23. PRODUKTY fotosyntézy, ORGANICKÉ ZLÚČENINY a O2, sú REAKTANTY používané pri CELULÁRNEJ Respirácii.

    24. ODPADOVÉ PRODUKTY CELULÁRNEHO DÝCHANIA, CO2 a VODA, sú REAKTANTY používané vo FOTOSYNTÉZE.

    SVETLÁ ABSORPCIA V CHLOROPLASTOCH

    1. V rastlinách sú POČIATOČNÉ REAKCIE vo fotosyntéze známe ako SVETELNÉ REAKCIE.

    3. Fotosyntetická bunka obsahuje kdekoľvek od JEDEN do niekoľko tisíc chloroplastov.

    4. Chloroplasty sú obklopené DVAMI ČLENMI. VNÚTORNÁ membrána je zložená do mnohých vrstiev. (Obrázok 6-2)

    5. A Vnútorné membránové vrstvy chloroplastov sa spájajú pozdĺž okrajov a vytvárajú THYLAKOIDY.

    6. THYLAKOIDY SÚ STRUKTÚRY V tvare DISKU, KTORÉ OBSAHUJÚ FOTOSYNTETICKÉ PIGMENTY.

    7. Každý Thylakoid je uzavretý oddiel obklopený centrálnym priestorom. THYLAKOIDY OKOLÍ GELOVÝ MATRIX (RIEŠENIE) Volal STROMA. (Obrázok 6-2)

    8. NEVYHNUTNE ZLOŽENÉ THYLAKOIDY, KTORÉ SA PRIPOMÍNATEĽNÝM PÁSOM NA PALÁČOCH volajú GRANA. Thylakoidy sú navzájom prepojené a sú navrstvené jeden na druhom, aby vytvorili STOPY Grana.

    9. Každý chloroplast môže obsahovať stovky alebo viac Grana.

    10. Stovky molekúl chlorofylu a iných pigmentov v Grane sú usporiadané do FOTOSYSTÉMOV.

    11. FOTOSYSTÉMY SÚ SVETLO ZBERNÉ JEDNOTKY CHLOROPLASTOV.

    1. SVETLO je vyrobené z častíc nazývaných FOTÓNY, ktoré sa pohybujú VLNAMI.

    2. Vzdialenosť medzi vrcholmi vĺn sa nazýva Vlnenie.

    3. Rôzne vlnové dĺžky svetla nesú rôzne množstvá energie.

    5. Biele svetlo môžete rozdeliť na jednotlivé farby prechodom svetla cez PRISM.

    6. Výsledná škála farieb, od červenej na jednom konci po fialovú na druhom, sa nazýva VIDITEĽNÉ SPEKTRUM.

    7. Každá farba svetla má rôzne vlnové dĺžky a inú energiu.

    8. Keď svetlo dopadá na objekt, farby jeho zložiek môžu byť odrazené, prenesené alebo absorbované objektom.

    9. Predmet, ktorý ABSORBUJE VŠETKY FARBY, sa javí ako ČIERNA.

    10. PIGMENT JE MOLEKÚL, KTORÝ ABSORBUJE URČITÉ VLNIVOSTI SVETLA A ODRAZOV ALEBO PRENOSOV INÝCH.

    11. Objekty alebo organizmy sa líšia farbou kvôli svojej špecifickej kombinácii pigmentov.

    12. VLNOVÉ DĹŽKY, ktoré sú ODRAZOVANÉ Pigmentami, sú VNÍMANÉ ako FARBA objektu.

    2. CHLOROFYLY SÚ NAJČASTEJŠÍMI A DÔLEŽITÝMI PIGMENTMI V RASTLINÁCH A RIASÁCH.

    3. DVA najbežnejšie typy chlorofylov sú označené ako chlorofyl a a chlorofyl b.

    4. Mierny rozdiel v molekulárnej štruktúre medzi chlorofylom a a chlorofylom b spôsobuje, že tieto dve molekuly absorbujú rôzne farby svetla.

    5. Chlorofyl’s ABSORBUJE FIALOVÉ, MODRÉ A ČERVENÉ SVETLO. Toto sú vlnové dĺžky svetla, ktoré sa vyskytujú vo fotosyntéze. (Obrázok 6-4)

    6 Chlorofyl a Absorbuje MENEJ MODRÉ svetlo, ale ČERVENEJŠIE svetlo, ako chlorofyl b absorbuje.

    7. LEN Chlorofyl a je PRIAMO ZAPOJENÝ do SVETELNÝCH REAKCIÍ fotosyntézy. Chlorofyl b PODPORUJE chlorofylu a pri zachytávaní svetelnej energie a nazýva sa PRÍSLUŠENSKÝ PIGMENT.

    8. Absorbovaním farieb Chlorofyl, ktorý NEMÔŽE absorbovať, doplnkové pigmenty umožňujú rastlinám zachytiť VIAC energie vo svetle

    9. Chlorofyly ODRAZUJÚ a PRENÁŠAJÚ ZELENÉ SVETLO, čím spôsobujú, že rastliny vyzerajú ZELENO.

    10. Ďalšia skupina doplnkových pigmentov nachádzajúcich sa v tylakoidových membránach, nazývaná CAROTENOIDY, OBSAHUJE ŽLTÉ, ČERVENÉ A ORANŽOVÉ PIGMENTY, KTORÉ FARBUJÚ KRVAVY, BANÁNY, SQUASH, KVETY A JESENNÉ LISTY.

    11. Karotenoidy v zelených listoch sú zvyčajne maskované chlorofylmi až do jesene, kedy sa chlorofyly rozpadnú.

    PREHĽAD FOTOSYNTÉZY

    1. Fotosyntéza je proces, ktorý poskytuje energiu takmer pre celý život.

    2. Počas fotosyntézy autotrofy využívajú energiu Slnka na výrobu molekúl uhľohydrátov z vody a oxidu uhličitého a uvoľňujú kyslík ako vedľajší produkt.

    3. Proces FOTOSYNTÉZY MÔŽE BYŤ ZHRNUTÝ PODĽA NASLEDUJÚCEJ ROVNICE:

    6CO2 + 6H2O + SVETLÁ C6H12O2 + 6O2
    UHLÍKOVÁ VODA ENERGIA 6-UHLÍKOVÝ KYSLÍK
    DIOXID CUKOR PLYN
    4. V tejto rovnici sú produktmi šesťuhlíkový cukor GLUKÓZA a kyslík.

    5. Energiu uloženú v glukóze a iných sacharidoch je možné neskôr použiť na výrobu ATP počas bunkového dýchania.

    FÁZA 1 – Volala SVETLO ZÁVISLÉ REAKCIE. Energia je zachytená slnečným svetlom. Voda je rozdelená na vodíkové ióny, elektróny a kyslík (O2). O2 difunduje z chloroplastov (vedľajší produkt).

    FÁZA 2 – Svetelná energia sa premení na chemickú energiu, ktorá je dočasne uložená v ATP a NADPH.

    3. ETAPA – NAZÝVANÁ CALVINOV CYKLUS. Chemická energia uložená v ATP a NADPH poháňa tvorbu organických zlúčenín (cukrov) pomocou oxidu uhličitého, CO2.

    1. Chlorofyly a karotenoidy sú zoskupené v zhluku niekoľkých stoviek molekúl pigmentu v tylakoidných membránach.

    2. Každý zhluk pigmentových molekúl sa označuje ako FOTOSYSTÉM. Existujú dva typy fotosystémov známe ako FOTOSYSTÉM I A FOTOSYSTÉM II.

    3. Photosystem I a Photosystem II sú podobné, pokiaľ ide o pigmenty, ale majú rôzne reakcie vo svetle.

    4. Svetelné reakcie ZAČNÚ, keď molekuly doplnkového pigmentu OBOCH fotosystémov absorbujú svetlo.

    5. Absorbovaním Svetla tieto molekuly získavajú časť energie, ktorá bola prenášaná Svetelnými vlnami.

    6. V každom fotosystéme je získaná energia odovzdaná iným pigmentovým molekulám, kým nedosiahne špecifický pár molekúl CHLOROPHYLL a.

    7. Udalosti, ktoré nastanú od tohto bodu, je možné rozdeliť na 5 KROKOV. (Pozri obrázok 6-5)

    KROK 1 – Svetelná energia núti elektróny vstúpiť do vyššej energetickej hladiny v DVOCH chlorofyloch a molekulách fotosystému II. O týchto energizovaných elektrónoch sa hovorí, že sú “ EXCITED ”.

    KROK 2 – Vzrušené elektróny majú dostatok energie na to, aby v chlorofyle zostali molekuly. Pretože stratili elektróny, molekuly chlorofylu a prešli OXIDAČNOU REAKCIOU (strata elektrónov). Každá oxidačná reakcia musí byť sprevádzaná REDUKČNOU REAKCIOU (niektorá látka musí prijať elektróny). Látka je molekula v tylakoidovej membráne známa ako PRIMÁRNY ELEKTRÓNOVÝ AKCEPTOR.

    KROK 3 – Primárny akceptor elektrónov potom daruje (poskytuje) elektróny prvej zo série molekúl umiestnených v tylakoide. Táto séria molekúl sa nazýva ELEKTRONICKÝ DOPRAVNÝ REŤAZEC, pretože prenáša elektróny z jednej molekuly na druhú v sérii. Ako elektróny prechádzajú z molekuly do molekuly, STRACUJÚ väčšinu energie, ktorú získali, keď boli vzrušené. Energia, ktorú STRATÍ, je využitá na presun protónov do tylakoidu.

    KROK 4 – Svetlo je súčasne absorbované fotosystémom II, svetlo je absorbované aj fotosystémom I. Elektróny sa pohybujú z páru molekúl chlorofylu a molekúl vo fotosystéme I na iný primárny elektrónový akceptor. Elektróny, ktoré sú stratené týmito molekulami chlorofylu a, sú VYMENENÉ elektrónmi, ktoré prešli elektrónovým transportným reťazcom z fotosystému II.

    KROK 5 – Primárny elektrónový akceptor systému Photosystem I daruje elektróny rôznym reťazcom transportu elektrónov. Tento reťazec privádza elektróny na stranu tylakoidnej membrány, ktorá čelí STROMA. Elektróny KOMBINUJÚ s PROTONOM a NADP+. NADP+ je organická molekula, ktorá akceptuje elektróny počas reakcií REDOX. Táto reakcia spôsobuje, že NADP+ sa redukuje na NADPH.

    OBNOVA FOTOSYSTÉMU II – FOTOLÝZA

    2. Ak by elektróny NEBOLI nahradené, oba reťazce transportu elektrónov by sa ZASTAVILI a Fotosyntéza by sa NEDOSTALA.

    3. Náhradné elektróny poskytujú MOLEKULY VODY. Enzýmy (RuBP karboxyláza alebo Rubisco) vo vnútri Thylakoidu SPLITUJE vodné molekuly na PROTÓNY, ELEKTRÓNY A KYSLÍK.

    4. Za každé dve molekuly vody, ktoré sa rozdelia, sa sprístupnia ŠTYRI elektróny, ktoré nahradia tie, ktoré stratili molekuly chlorofylu vo fotosystéme II.

    5. VYROBENÉ PROTÓNY sú ponechané vo vnútri tylakoidu, zatiaľ čo kyslík difunduje von z chloroplastov a môže opustiť rastlinu.

    6. KYSLÍK možno považovať za vedľajší produkt svetelnej reakcie – NIE JE POTREBNÝ pre fotosyntézu.

    7. Kyslík, ktorý je výsledkom fotosyntézy, je ZÁSADNÝ pre bunkové dýchanie vo väčšine organizmov, vrátane rastlín.

    8. Fotochemické štiepenie vody v reakciách fotosyntézy závislých od svetla katalyzované špecifickým enzýmom sa nazýva fotolýza.

    9. Enzým, ktorý urýchľuje túto reakciu, nazývaný RuBP karboxyláza (Rubisco), asi 20-50% obsahu bielkovín v chloroplaste, a môže ísť o jeden z najhojnejších proteínov v biosfére.

    2. Chemiosmóza sa spolieha na KONCENTROVANÝ GRADIENT protónov cez tylakoidnú membránu.

    3. Protóny sa vyrábajú z rozpadu molekúl vody, ostatné protóny sa čerpajú do tylakoidu zo Stromy počas fotosystému II.

    4. Oba tieto mechanizmy pôsobia tak, že vytvárajú gradient koncentrácie protónov. Koncentrácia protónov je v tylakoide VYŠŠIA ako v Strome.

    5. Gradient koncentrácie predstavuje potenciálnu energiu. Energiu využíva proteín nazývaný ATP SYNTHASE, ktorý sa nachádza v membráne Thylakoid.

    6. ATP synthase robí ATP PRIDANÍM FOSFÁTOVEJ SKUPINY K ADENOSÍNOVÉM DIFOSFÁTU, ALEBO ADP. Katalyzáciou syntézy ATP z ADP funguje ATP syntáza ako enzým.

    7. ATP syntáza premieňa potenciálnu energiu koncentrovaného gradientu protónov na chemickú energiu ATP.

    8. Spoločne NADPH a ATP poskytujú energiu pre druhý súbor reakcií pri fotosyntéze.

    ODDIEL 6-2 CALVINOVÝ CYKLUS

    Druhá sada reakcií vo fotosyntéze zahŕňa biochemickú dráhu známu ako CALVINOV CYKLUS. Táto dráha produkuje organické zlúčeniny pomocou energie uloženej v ATP a NADPH počas svetelných reakcií. Calvinov cyklus je pomenovaný po Melvinovi Calvinovi (1911-1997), americkom vedcovi, ktorý vypracoval detaily cesty.

    CIELE: Zhrnutie hlavných udalostí Kalvínskeho cyklu. Popíšte, čo sa stane so zlúčeninami vyrobenými v Calvinovom cykle. Rozlišujte medzi rastlinami C3, C4 a CAM. Vysvetlite, ako faktory prostredia ovplyvňujú fotosyntézu.

    FIXÁCIA UHLÍKOM SYSTÉMOM CALVIN

    1. V Calvinovom cykle sú atómy uhlíka z CO2 viazané alebo “FIXED ” na organické zlúčeniny.

    2. Začlenenie CO2 do organických zlúčenín sa označuje ako FIXÁCIA UHLÍKA.

    3. Calvinov cyklus má TRI hlavné kroky, KTORÉ VZNIKNÚ v rámci STROMA chloroplastov. (Obrázok 6-8)

    KROK 1 – CO2 difunduje do Stromy z okolitého cytosolu. Enzým kombinuje molekulu CO2 s PIATIMI UHLÍKOVÝMI SACHARIDMI ZVANÝMI RuBP (ribulóza bisfosfát). PRODUKT je šesťuhlíková molekula, ktorá sa rozdeľuje na pár troch uhlíkových molekúl známy ako PGA (3-fosfoglycerát).

    KROK 2 – PGA sa premení na inú trojuhlíkovú molekulu, PGAL, v dvojdielnom procese:

    A. Každá molekula PGA prijíma fosfátovú skupinu z molekuly ATP – tvoriacej ADP

    B. Výsledná zlúčenina potom prijme protón od NADPH (tvoriaci NADP+) a uvoľní fosfátovú skupinu, produkujúcu PGAL.

    Okrem PGAL tieto reakcie produkujú ADP, NADP+a fosfát. Tieto tri produkty môžu byť opäť použité pri svetelných reakciách na syntézu ďalších molekúl ATP a NADPH.

    KROK 3 – Väčšina PGAL sa premení späť na RuBP v sérii reakcií na návrat ku kroku 1 a nechá Calvinov cyklus pokračovať. NIEKTORÉ MOLEKULY PGAL OPUSTILI Calvinov cyklus a rastlinná bunka ich môže použiť na výrobu iných organických zlúčenín.

    ROZVAHA K FOTOSYNTÉZE

    1. Každé otočenie Calvinovho cyklu opraví jednu molekulu CO2. Pretože PGAL je zlúčenina s tromi uhlíkmi, na výrobu každej molekuly PGAL sú potrebné tri otáčky cyklu.

    2. Pre každú otáčku cyklu sa v kroku 2 použijú DVE molekuly ATP a dve molekuly NADPH a v kroku 3 sa použije JEDNA molekula ATP.

    3. TRI otočky Calvinovho cyklu využíva DEVÁŤ molekúl ATP a ŠESŤ molekúl NADPH.

    4. Najjednoduchšiu CELKOVÚ rovnicu fotosyntézy, vrátane svetelných reakcií a Calvinovho cyklu, možno zapísať ako:

    6CO2 + 6H20 + SVETELNÁ ENERGIA C6H12O6 + 6O2

    1. Calvinov cyklus je NAJbežnejšou cestou pre fixáciu uhlíka. Rastlinné druhy, ktoré fixujú uhlík VÝHRADNE prostredníctvom Calvinovho cyklu, sú známe ako C3 RASTLINY.

    2.Iné druhy rastlín fixujú uhlík prostredníctvom alternatívnych ciest a potom ho uvoľnite, aby ste vstúpili do Calvinovho cyklu.

    3. Tieto alternatívne cesty sa spravidla nachádzajú v rastlinách, ktoré sa vyvinuli v HORKOM, SUCHOM podnebí.

    5. Stomata sú hlavným priechodom, cez ktorý vstupuje CO2 a O2 opúšťa rastlinu.

    6. Keď sú rastliny a č. 8217 Stomata čiastočne ZATVORENÉ, klesne hladina CO2 (používa sa v Calvinovom cykle) a hladina O2 RISES (ako svetelné reakcie rozdeľujú molekuly vody).

    7. NÍZKA hladina CO2 a VYSOKÁ hladina O2 inhibuje fixáciu uhlíka Calvinovým cyklom. Rastliny s alternatívnymi cestami fixácie uhlíka vyvinuli spôsoby, ako sa s týmto problémom vysporiadať.

    8. C4 RASTLINY – Umožňuje určitým rastlinám fixovať CO2 do Štvoruhlíkových zlúčenín. Počas najteplejšej časti dňa majú rastliny C4 čiastočne uzavreté prieduchy. Medzi rastliny C4 patrí kukurica, cukrová trstina a krabia tráva. Pri produkcii rovnakého množstva uhľohydrátov tieto rastliny stratia iba asi polovicu vody ako rastliny C3.

    9. CAMOVÁ CESTA – Kaktus, ananás majú rôzne úpravy na horúce a suché podnebie. Opravujú uhlík cestou nazývanou CAM. Rastliny, ktoré používajú cestu CAM, otvárajú svoju nohu v NOCI a zatvárajú počas DŇA, čo je opak toho, čo robia ostatné rastliny. V NOCI rastliny CAM prijímajú CO2 a fixujú sa na organické zlúčeniny. Počas DŇA sa z týchto zlúčenín uvoľňuje CO2 a vstupuje do Calvinovho cyklu. Pretože rastliny CAM majú svoje prieduchy otvorené v noci, rastú veľmi pomaly, ale strácajú MENEJ vody ako rastliny C3 alebo C4.

    1. Rýchlosť, akou môže rastlina vykonávať fotosyntézu, je ovplyvnená PROSTREDÍM RASTLÍN’S.

    2. TRI VECI V RASTLINE A ŽIVOTNÉ PROSTREDIE#8217S OVPLYVŇUJÚ SADU FOTOSYNTÉZY: SVETLÚ INTENZITU, ÚROVNE CO2 a TEPLOTU. (Obrázok 6-10)

    3. INTENZITA SVETLA – Jedna z najdôležitejších. Keď sa intenzita svetla ZVYŠUJE, rýchlosť fotosyntézy sa spočiatku ZVYŠUJE a potom sa ustáli na plató.

    4. ÚROVNE CO2 V RÁMCI – Zvyšovanie hladiny CO2 stimuluje fotosyntézu, kým rýchlosť nedosiahne plató.

    5. TEPLOTA – ZVÝŠENIE TEPLOTY URÝCHĽUJE chemické reakcie zahrnuté vo fotosyntéze. Rýchlosť fotosyntézy sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Rýchlosť fotosyntézy sa pri určitej teplote spravidla SNÍMA a fotosyntéza sa začne znižovať, keď sa teplota ďalej zvýši. (Obrázok 6-10b)


    #99 Prehľad fotosyntézy

    Fotosyntéza je séria reakcií, pri ktorých sa energia prenášaná ako svetlo premieňa na chemickú energiu.

    Energia zo svetla je zachytená chlorofyl, a táto energia sa potom používa

    • rozdelil silné väzby v molekulách vody a uvoľnil ich vodík
    • vyrábať ATP
    • redukovať látku tzv NADP.

    NADP znamená nikotínamidadeníndinukleotidfosfát, ktorý - podobne ako NAD - je koenzým.
    The ATP a znížený NADP sa potom použijú na pridanie vodíka oxid uhličitý , na výrobu molekúl uhľohydrátov ako napr glukózy . Tieto komplexné organické molekuly obsahujú časť energie, ktorá bola pôvodne vo svetle. The kyslík z rozdelených molekúl vody je odpadový produkt a uvoľňuje sa do vzduchu.


    Faktory ovplyvňujúce rýchlosť fotosyntézy

    • Intenzita svetla – čím viac, tým lepšie (pokiaľ nepoškodí rastlinu)
    • Kompenzačný bod – Pomer medzi fotosyntézou a dýchaním v rastline, ak sú rovnaké alebo viac dýchaní, rastlina nemôže rásť.
    • Oxid uhličitý – Toto môže byť najbežnejší obmedzujúci faktor, keď rastliny chcú čo najviac. Atmosféra obsahuje iba 0,03 % CO2.
    • Teplota –, pretože fotosyntéza je biochemický proces s enzýmami, teplota to ovplyvní.
    • Voda – je potrebná počas fotosyntézy v 1. etape.

    Biológia IGCSE

    Najbežnejším experimentom je použitie jazierkovej buriny, ktorá je umiestnená pod vodu, a potom sa menia faktory:
    Lampa sa posunie ďalej od závodu
    Do vody sa pridáva prášok do pečiva (zvyšuje sa CO2)
    Rastlina s bielymi listami sa testuje proti zelenolistej rastline (zelená má viac chlorofylu).

    Plyn, ktorý uvoľňuje – ako produkty fotosyntézy – sa počíta ako bubliny alebo sa meria posunutím smerom nadol. Toto ukazuje rýchlosť fotosyntézy za rôznych podmienok.
    Na testovanie produkcie škrobu možno použiť jód.

    10 komentárov:

    Aký organizmus sa skúma pri pohľade na produkciu škrobu?

    Keď som to urobil, bolo to len so zeleným listom

    Rastliny, pretože ukladajú energiu ako škrob, ale zvieratá a huby ukladajú energiu v glykogéne.

    Veľa šťastia všetkým v utorok btw :)

    BOŽE ŠŤASTIE ZAJTRA, AK MÁTE UR GCSES

    u musíte pridať viac o jódových testoch. môžete si pozrieť str. 109-110 vydania edexcel 2009


    Pozri si video: Czym są choroby prionowe? What are prion diseases? - Takao Ishikawa, ADAMED SmartUP (Február 2023).