Istorija otkrića neverovatnog i vitalno važnog fenomena kao što je fotosinteza je duboko ukorenjena u prošlost. Prije više od četiri vijeka 1600. godine, belgijski naučnik Jan Van Helmont je stavio najjednostavniji eksperiment. Stavio je grančicu vrbe u vreću u kojoj je bilo 80 kg zemlje. Naučnik je zabilježio početnu težinu vrbe, a zatim je pet godina zalijevao biljku isključivo kišnicom. Zamislite iznenađenje Jana Van Helmonta kada je ponovo izmjerio vrbu. Težina biljke porasla je za 65 kg, a masa zemlje se smanjila za samo 50 grama! Odakle biljci 64 kg 950 g hranljive materije ostao misterija za naučnika!

Sljedeći značajan eksperiment na putu do otkrića fotosinteze pripao je engleskom hemičaru Josephu Priestleyu. Naučnik je stavio miša ispod haube, a pet sati kasnije glodar je uginuo. Kada je Priestley stavio grančicu mente mišu i također pokrio glodara kapom, miš je ostao živ. Ovaj eksperiment je naučnika doveo do ideje da postoji proces suprotan disanju. Jan Ingenhouse je 1779. godine utvrdio činjenicu da samo zeleni dijelovi biljaka mogu otpuštati kisik. Tri godine kasnije, švicarski naučnik Jean Senebier dokazao je da se ugljični dioksid, pod utjecajem sunčeve svjetlosti, razlaže u zelenim biljnim organelama. Samo pet godina kasnije, francuski naučnik Jacques Boussingault, provodeći laboratorijska istraživanja, otkrio je činjenicu da se apsorpcija vode od strane biljaka događa i tokom sinteze organskih tvari. Epohalno otkriće je 1864. godine napravio njemački botaničar Julius Sachs. Uspio je dokazati da se količina potrošenog ugljičnog dioksida i oslobođenog kisika javlja u omjeru 1:1.

Fotosinteza je jedan od najznačajnijih bioloških procesa

Govoreći naučni jezik, fotosinteza (od starogrčkog φῶς - svjetlost i σύνθεσις - veza, vezivanje) je proces u kojem na svjetlosti nastaju ugljični dioksid i voda organska materija. Glavna uloga u ovom procesu pripada fotosintetskim segmentima.

Slikovito govoreći, list biljke se može uporediti sa laboratorijom, čiji su prozori okrenuti na sunčanu stranu. U njemu dolazi do stvaranja organskih tvari. Ovaj proces je osnova za postojanje cijelog života na Zemlji.

Mnogi će se s razlogom zapitati: šta dišu ljudi koji žive u gradu, gdje ne možete naći ni drvo ili vlat trave danju s vatrom? Odgovor je vrlo jednostavan. Činjenica je da udio kopnene biljkečini samo 20% kiseonika koji oslobađaju biljke. Morske alge igraju vodeću ulogu u proizvodnji kisika u atmosferu. Oni čine 80% proizvedenog kiseonika. Govoreći jezikom brojeva, i biljke i alge godišnje ispuste 145 milijardi tona (!) kiseonika u atmosferu! Nije uzalud što se svjetski okeani nazivaju "pluća planete".

Opća formula za fotosintezu je sljedeća:

Voda + ugljični dioksid + svjetlost → Ugljikohidrati + kisik

Zašto je biljkama potrebna fotosinteza?

Kako smo saznali, fotosinteza je neophodan uslov za postojanje čoveka na Zemlji. Međutim, to nije jedini razlog zašto fotosintetski organizmi aktivno proizvode kisik u atmosferu. Činjenica je da i alge i biljke godišnje formiraju više od 100 milijardi organskih tvari (!), koje čine osnovu njihove životne aktivnosti. Sjećajući se eksperimenta Jana Van Helmonta, razumijemo da je fotosinteza osnova ishrane biljaka. Naučno je dokazano da 95% žetve određuju organske supstance koje biljka dobije tokom procesa fotosinteze, a 5% mineralna đubriva koja baštovan unosi u tlo.

Moderni ljetni stanovnici glavnu pažnju posvećuju ishrani tla biljaka, zaboravljajući na njegovu ishranu zraka. Nepoznato je kakvu bi žetvu baštovani mogli da dobiju kada bi vodili računa o procesu fotosinteze.

Međutim, ni biljke ni alge ne bi mogle tako aktivno proizvoditi kisik i ugljikohidrate da nemaju zadivljujući zeleni pigment - hlorofil.

Misterija zelenog pigmenta

Glavna razlika između biljnih ćelija i ćelija drugih živih organizama je prisustvo hlorofila. Inače, on je zaslužan za to što su listovi biljaka precizno obojeni zelene boje. Ovo složeno organsko jedinjenje ima jedan neverovatna nekretnina: Može apsorbirati sunčevu svjetlost! Zahvaljujući hlorofilu, postaje moguć i proces fotosinteze.

Dvije faze fotosinteze

Govoreći jednostavnim jezikom, fotosinteza je proces u kojem voda i ugljični dioksid koje biljka apsorbira na svjetlosti uz pomoć hlorofila formiraju šećer i kisik. Na taj način se neorganske tvari iznenađujuće pretvaraju u organske. Šećer dobijen kao rezultat konverzije je izvor energije za biljke.

Fotosinteza ima dvije faze: svijetli i tamni.

Svetlosna faza fotosinteze

Izvodi se na tilakoidnim membranama.

Tilakoidi su membranom ograničene strukture. Nalaze se u stromi hloroplasta.

Redoslijed događaja u svjetlosnoj fazi fotosinteze je:

  1. Svjetlost pogađa molekulu klorofila, koju zatim apsorbira zeleni pigment i uzrokuje uzbuđenje. Elektron koji je dio molekule prenosi se na više visoki nivo, učestvuje u procesu sinteze.
  2. Voda se cijepa, pri čemu se protoni pod utjecajem elektrona pretvaraju u atome vodonika. Nakon toga se troše na sintezu ugljikohidrata.
  3. U završnoj fazi svjetlosnog stadijuma sintetizira se ATP (Adenozin trifosfat). Ovo je organska supstanca koja igra ulogu univerzalnog akumulatora energije u biološkim sistemima.

Tamna faza fotosinteze

Mjesto na kojem nastaje tamna faza je stroma hloroplasta. U tamnoj fazi se oslobađa kiseonik i sintetiše glukoza. Mnogi će pomisliti da je ova faza dobila ovo ime jer se proces koji se odvija u ovoj fazi odvija isključivo noću. U stvari, ovo nije sasvim tačno. Sinteza glukoze se odvija 24 sata dnevno. Poenta je da je to u ovoj fazi svetlosna energija se više ne konzumira, što znači da jednostavno nije potreban.

Važnost fotosinteze za biljke

Već smo utvrdili da je biljkama potrebna fotointeza ništa manje od nas. Vrlo je lako govoriti o skali fotosinteze u smislu brojeva. Naučnici su izračunali da samo kopnene biljke pohranjuju onoliko sunčeve energije koliko bi ih moglo potrošiti 100 megagradova u roku od 100 godina!

Disanje biljaka je suprotan proces fotosinteze. Smisao disanja biljaka je oslobađanje energije tokom procesa fotosinteze i usmjeravanje na potrebe biljaka. Jednostavno rečeno, prinos je razlika između fotosinteze i disanja. Što je više fotosinteze i niže disanje, to je veća žetva, i obrnuto!

Fotosinteza je neverovatan proces koji stvara mogući život na zemlji!

Proces fotosinteze za život na Zemlji nije samo važan, već, moglo bi se reći, odlučujući. Bez ovog procesa, malo je vjerovatno da bi život na Zemlji mogao evoluirati dalje od bakterija. Za izvođenje bilo kojeg procesa u prirodi potrebna je energija. Na Zemlji je uzeta sa Sunca. Biljke hvataju sunčevu svjetlost i pretvaraju je u energiju iz kemijskih veza organska jedinjenja. Ova transformacija je fotosinteza.

Drugi organizmi na Zemlji (s izuzetkom nekih bakterija) koriste organsku materiju iz biljaka da bi dobili energiju za svoje živote. To ne znači da svi organizmi jedu biljke. Na primjer, mesožderi jedu biljojede, a ne biljke. Međutim, energiju koja se skladišti kod biljojeda oni dobivaju iz biljaka.

Osim što čuva energiju i hrani gotovo sav život na Zemlji, fotosinteza je važna i iz drugih razloga.

Tokom fotosinteze oslobađa se kiseonik. Kiseonik je neophodan za proces disanja. Tokom disanja dolazi do obrnutih procesa fotosinteze. Organske tvari se oksidiraju, uništavaju i oslobađa se energija koja se može koristiti za različite životne procese (hodanje, razmišljanje, rast, itd.). Kada još nije bilo biljaka na Zemlji, u vazduhu skoro da nije bilo kiseonika. Primitivni živi organizmi koji su živjeli u to vrijeme oksidirali su organske tvari na druge načine, a ne uz pomoć kisika. Nije bilo efikasno. Zahvaljujući disanju kiseonika, živi svet se mogao široko i složeno razvijati. A kisik se u atmosferi pojavio zahvaljujući biljkama i procesu fotosinteze.

U stratosferi (ovo je iznad troposfere - najnižeg sloja atmosfere), kiseonik se pretvara u ozon pod uticajem sunčevog zračenja. Ozon štiti život na Zemlji od opasnog ultraljubičastog zračenja sunca. Bez ozonskog omotača život ne bi mogao evoluirati od mora do kopna.

Tokom fotosinteze, ugljični dioksid se apsorbira iz atmosfere. Ugljični dioksid se oslobađa tijekom disanja. Da se ne apsorbuje, akumulirao bi se u atmosferi i uticao, zajedno sa drugim gasovima, na povećanje takozvanog efekta staklene bašte. Efekat staklene bašte je povećanje temperature u nižim slojevima atmosfere. Istovremeno, klima može početi da se menja, glečeri će se topiti, nivoi okeana će porasti, usled čega obalna zemljišta mogu biti poplavljena i nastati druge negativne posledice.

Sve organske supstance sadrže hemijski element ugljenik. Biljke ga vežu u organske tvari (glukozu), primajući ga od neorganskih tvari (ugljični dioksid). I to rade kroz proces fotosinteze. Nakon toga, "putujući" kroz lance ishrane, ugljenik se kreće od jednog organskog jedinjenja do drugog. U konačnici, sa smrću organizama i njihovom razgradnjom, ugljik se ponovo pretvara u anorganske tvari.

Fotosinteza je takođe važna za čovečanstvo. Ugalj, treset, nafta, prirodni gas ostaci su biljaka i drugih živih organizama koji su se akumulirali stotinama miliona godina. Oni nam služe kao izvor dodatne energije, koja omogućava razvoj civilizacije.

Fotosinteza je proces koji rezultira stvaranjem i oslobađanjem kisika od strane biljnih stanica i nekih vrsta bakterija.

Osnovni koncept

Fotosinteza nije ništa drugo do lanac jedinstvenih fizičkih i hemijskih reakcija. Od čega se sastoji? Zelene biljke, kao i neke bakterije, upijaju sunčevu svjetlost i pretvaraju je u elektromagnetnu energiju. Krajnji rezultat fotosinteze je energija hemijskih veza različitih organskih jedinjenja.

U biljci izloženoj sunčevoj svjetlosti, redoks reakcije se odvijaju određenim redoslijedom. Voda i vodonik, koji su agensi redukcije donora, kreću se u obliku elektrona do akceptor-oksidacijskog agensa (ugljični dioksid i acetat). Kao rezultat toga nastaju smanjeni spojevi ugljikohidrata, kao i kisik koji oslobađaju biljke.

Istorija proučavanja fotosinteze

Mnogo milenijuma čovek je bio uveren da se ishrana biljke odvija preko njenog korenovog sistema kroz tlo. Početkom šesnaestog stoljeća, holandski prirodnjak Jan Van Helmont izveo je eksperiment uzgoja biljke u saksiji. Nakon vaganja tla prije sadnje i nakon što je biljka dostigla određenu veličinu, zaključio je da svi predstavnici flore primaju hranjive tvari uglavnom iz vode. Naučnici su se pridržavali ove teorije naredna dva stoljeća.

Neočekivanu, ali ispravnu pretpostavku o ishrani biljaka iznio je 1771. engleski hemičar Joseph Priestley. Eksperimenti koje je sproveo uvjerljivo su dokazali da su biljke sposobne pročišćavati zrak koji je ranije bio neprikladan za ljudsko disanje. Nešto kasnije došlo se do zaključka da su ovi procesi nemogući bez učešća sunčeve svjetlosti. Naučnici su otkrili da lišće zelene biljke čini više od jednostavnog pretvaranja ugljičnog dioksida koji prima u kisik. Bez ovog procesa njihov život je nemoguć. Zajedno sa vodom i mineralnim solima, ugljen dioksid služi kao hrana za biljke. Ovo je glavni značaj fotosinteze za sve predstavnike flore.

Uloga kiseonika za život na Zemlji

Eksperimenti koje je sproveo engleski hemičar Priestley pomogli su čovječanstvu da objasni zašto zrak na našoj planeti ostaje prozračan. Uostalom, život se održava uprkos postojanju ogromnog broja živih organizama i paljenja bezbrojnih požara.


Pojava života na Zemlji prije više milijardi godina bila je jednostavno nemoguća. Atmosfera naše planete nije sadržavala slobodan kiseonik. Sve se promijenilo pojavom biljaka. Sav kiseonik u atmosferi danas je rezultat fotosinteze koja se odvija u zelenim listovima. Ovaj proces promijenio izgled Zemlje i dao poticaj razvoju života. Ovaj neprocenjivi značaj fotosinteze čovečanstvo je u potpunosti shvatilo tek krajem 18. veka.

Nije pretjerano reći da samo postojanje ljudi na našoj planeti ovisi o stanju biljnog svijeta. Važnost fotosinteze leži u njenoj vodećoj ulozi u nastanku različitih procesa u biosferi. Na globalnom nivou, ova nevjerovatna fizičko-hemijska reakcija dovodi do stvaranja organskih tvari iz neorganskih.

Klasifikacija procesa fotosinteze

Tri važne reakcije se javljaju u zelenom listu. Predstavljaju fotosintezu. Tabela u kojoj su ove reakcije zabilježene se koristi u proučavanju biologije. Njegove linije uključuju:

fotosinteza;
- razmjena gasa;
- isparavanje vode.

Te fizikalno-hemijske reakcije koje se dešavaju u biljci tokom dana omogućavaju zelenom lišću da oslobodi ugljični dioksid i kisik. U mraku - samo prva od ove dvije komponente.


Sinteza hlorofila u nekim biljkama događa se čak i pri slabom i difuznom osvjetljenju.

Glavne faze

Postoje dvije faze fotosinteze, koje su usko povezane jedna s drugom. U prvoj fazi, energija svetlosnih zraka se pretvara u visokoenergetska jedinjenja ATP i univerzalne redukcione agense NADPH. Ova dva elementa su primarni proizvodi fotosinteze.

U drugoj (tamnoj) fazi, nastali ATP i NADPH se koriste za fiksiranje ugljičnog dioksida dok se ne reducira u ugljikohidrate. Dvije faze fotosinteze se ne razlikuju samo po vremenu. Takođe se javljaju u različitim prostorima. Za sve koji proučavaju temu "fotosinteza" u biologiji, tabela sa preciznim naznakom karakteristika dvije faze pomoći će u preciznijem razumijevanju procesa.

Mehanizam proizvodnje kiseonika

Nakon što biljke apsorbiraju ugljični dioksid, sintetiziraju se hranjive tvari. Ovaj proces se događa u zelenim pigmentima zvanim hlorofili kada su izloženi sunčevoj svjetlosti. Glavne komponente ove nevjerovatne reakcije su:

Light;
- hloroplasti;
- voda;
- ugljen-dioksid;
- temperatura.

Slijed fotosinteze

Biljke proizvode kiseonik u fazama. Glavne faze fotosinteze su sljedeće:

Apsorpcija svjetlosti hlorofilima;
- podjela vode dobivene iz tla na kisik i vodonik pomoću hloroplasta (unutarstanične organele zelenog pigmenta);
- kretanje jednog dijela kiseonika u atmosferu, a drugog - za respiratorni proces biljaka;
- formiranje molekula šećera u proteinskim granulama (pirenoidima) biljaka;
- proizvodnju škroba, vitamina, masti itd. kao rezultat miješanja šećera sa dušikom.

Unatoč činjenici da je za fotosintezu potrebna sunčeva svjetlost, ova reakcija se može dogoditi i pod umjetnim svjetlom.

Uloga flore za Zemlju

Nauka o biologiji već je u potpunosti proučavala osnovne procese koji se odvijaju u zelenom listu. Značaj fotosinteze za biosferu je ogroman. Ovo je jedina reakcija koja dovodi do povećanja količine slobodne energije.

Tokom procesa fotosinteze svake godine se formira sto pedeset milijardi tona supstanci. organski tip. Osim toga, tokom ovog perioda, biljke oslobađaju skoro 200 miliona tona kiseonika. S tim u vezi, može se tvrditi da je uloga fotosinteze ogromna za cijelo čovječanstvo, budući da ovaj proces služi kao glavni izvor energije na Zemlji.

U procesu jedinstvenog fizičko-hemijska reakcija Postoji ciklus ugljenika, kiseonika i mnogih drugih elemenata. Ovo implicira još jedan važan značaj fotosinteze u prirodi. Ova reakcija održava određeni sastav atmosfere u kojem je život na Zemlji moguć.

Proces koji se odvija u biljkama ograničava količinu ugljičnog dioksida, sprječavajući ga da se akumulira u povećanim koncentracijama. Ovo je takođe važna uloga za fotosintezu. Na Zemlji se zahvaljujući zelenim biljkama ne stvara takozvani efekat staklene bašte. Flora pouzdano štiti našu planetu od pregrijavanja.

Flora kao osnova ishrane

Uloga fotosinteze za šumu i Poljoprivreda. Svijet povrća je nutritivna baza za sve heterotrofne organizme. Međutim, značaj fotosinteze nije samo u apsorpciji ugljičnog dioksida zelenim lišćem i proizvodnji takvog gotovog proizvoda jedinstvene reakcije kao što je šećer. Biljke su sposobne da pretvaraju jedinjenja dušika i sumpora u tvari koje čine njihova tijela.

Kako se to događa? Koja je važnost fotosinteze u životu biljaka? Ovaj proces se provodi kroz proizvodnju nitratnih jona u postrojenju. Ovi elementi se nalaze u vodi tla. U biljku ulaze kroz korijenski sistem. Ćelije zelenog organizma prerađuju nitratne ione u aminokiseline koje čine proteinske lance. Proces fotosinteze također proizvodi masne komponente. One su važne rezervne supstance za biljke. Dakle, sjemenke mnogih voća sadrže hranjivo ulje. Ovaj proizvod je važan i za ljude, jer se koristi u prehrambenoj i poljoprivrednoj industriji.

Uloga fotosinteze u biljnoj proizvodnji

U svjetskoj praksi poljoprivrednih preduzeća, rezultati proučavanja osnovnih obrazaca razvoja i rasta biljaka imaju široku primjenu. Kao što znate, osnova za formiranje usjeva je fotosinteza. Njegov intenzitet, pak, zavisi od vodnog režima useva, kao i od njihove mineralne ishrane. Kako čovjek postiže povećanje gustine usjeva i veličine listova tako da biljka maksimalno koristi sunčevu energiju i uzima ugljični dioksid iz atmosfere? Da bi se to postiglo, optimizuju se uslovi mineralne ishrane i vodosnabdevanja poljoprivrednih kultura.

Naučno je dokazano da prinos zavisi od površine zelenog lišća, kao i od intenziteta i trajanja procesa koji se u njima odvijaju. Ali u isto vrijeme, povećanje gustine usjeva dovodi do zasjenjivanja lišća. Sunčeva svjetlost ne može prodrijeti do njih, a zbog pogoršanja ventilacije zračnih masa ugljični dioksid ulazi u malim količinama. Kao rezultat, smanjuje se aktivnost procesa fotosinteze i smanjuje produktivnost biljaka.

Uloga fotosinteze za biosferu

Prema najgrubljim procjenama, samo autotrofne biljke koje žive u vodama Svjetskog okeana godišnje pretvore od 20 do 155 milijardi tona ugljika u organsku tvar. I to uprkos činjenici da energiju sunčevih zraka koriste samo 0,11%. Što se tiče kopnenih biljaka, one godišnje apsorbuju od 16 do 24 milijarde tona ugljenika. Svi ovi podaci uvjerljivo pokazuju koliko je fotosinteza važna u prirodi. Samo kao rezultat ove reakcije atmosfera se nadopunjuje molekularnim kisikom neophodnim za život, koji je neophodan za sagorijevanje, disanje i razne industrijske aktivnosti. Neki naučnici vjeruju da kada se poveća nivo ugljičnog dioksida u atmosferi, stopa fotosinteze se povećava. Istovremeno, atmosfera se puni kiseonikom koji nedostaje.

Kosmička uloga fotosinteze

Zelene biljke su posrednici između naše planete i Sunca. Oni hvataju energiju nebeskog tijela i osiguravaju postojanje života na našoj planeti.

Fotosinteza je proces o kojem se može raspravljati u kosmičkim razmjerima, budući da je nekada doprinijela transformaciji slike naše planete. Zahvaljujući reakciji koja se odvija u zelenom lišću, energija sunčevih zraka se ne rasipa u svemiru. Pretvara se u hemijsku energiju novonastalih organskih supstanci.

Ljudskom društvu su proizvodi fotosinteze potrebni ne samo za hranu, već i za ekonomske aktivnosti.

Međutim, nisu samo one sunčeve zrake koje padaju na našu Zemlju u ovom trenutku važne za čovječanstvo. Oni proizvodi fotosinteze koji su dobijeni prije više miliona godina izuzetno su neophodni za život i proizvodne aktivnosti. Nalaze se u utrobi planete u obliku naslaga uglja, zapaljivog plina i nafte, te naslaga treseta.

1. Fotosinteza. Kosmička uloga biljaka.

1. Fotosinteza je posebna vrsta metabolizma koji se odvija u stanicama biljaka i brojnih bakterija koje sadrže hlorofil i hloroplaste. Fotosinteza je proces stvaranja organskih tvari u hloroplastima iz ugljičnog dioksida i vode koristeći energiju

sunčeva svetlost. Ukupna jednačina fotosinteze je:

2. Klorofil je visoko aktivna organska supstanca,

zeleni pigment, njegova uloga u fotosintezi: apsorpcija energije iz sunčeve svjetlosti,

koji se koristi za formiranje energetski bogatih organskih supstanci iz

energetski siromašan neorganske supstance- ugljični dioksid i voda.

3. Ćelijske organele - hloroplasti sa mnogo

izrasline na unutrašnjoj membrani, povećavajući njenu površinu. Ugrađeni

membrana molekula hlorofila i enzima neophodnih za apsorpciju i

pretvaranje svjetlosne energije, provođenje reakcija fotosinteze.

4. Apsorpcija vode i minerala korijenjem biljaka

tvari iz tla, njihovo kretanje kroz sudove provodnog tkiva u listove.

Njihov ulazak difuzijom u ćelije. Unos ugljičnog dioksida iz

atmosfere kroz stomate u međućelijske prostore, a odatle u ćelije glavne

(fotosintetičko) tkivo.

5. Klorofil apsorbira energiju sunčeve svjetlosti

cijepanje molekula vode na atome vodika i kisika, oslobađanje molekula

kiseonik kroz stomate u atmosferu. Korišćenje solarne energije za

sinteza ATP molekula, bogatih energijom, uz pomoć kojih

redukcija ugljičnog dioksida vodonikom u glukozu. Učešće u svim

hemijske reakcije enzimi.

6. Hlorofil je posrednik između Sunca i Zemlje,

igra kosmičku ulogu na našoj planeti, budući da upija i koristi

energije iz sunčeve svjetlosti za sintezu organskih tvari iz neorganskih.

Značenje fotosinteze: opskrba svim živim bićima na Zemlji hranom (organskom

supstance), energija, kiseonik.

2. Osobine ljudske više nervne aktivnosti.

1. Viša nervna aktivnost

(VND) - aktivnosti glavnih odjeljenja centralne nervni sistem, pružanje

prilagođavanje životinja i ljudi na životnu sredinu. Osnova višeg nervnog sistema

aktivnosti - refleksi (bezuslovni i uslovljeni). Pojava u procesu

vitalna aktivnost organizma novog uslovljeni refleksi dozvoljavajući mu

preporučljivo je odgovoriti na vanjske podražaje i na taj način se prilagoditi

na uslove koji se stalno menjaju okruženje. Blijeđenje ili nestajanje

prethodno razvijeni refleksi zbog inhibicije kada se okolina promijeni.

2. Racionalna aktivnost. Razmišljanje. Elementi

racionalna aktivnost kod životinja. Direktna zavisnost nivoa racionalnog

aktivnost u zavisnosti od stepena razvijenosti nervnog sistema. Najveći razvoj

racionalna aktivnost kod ljudi, njena manifestacija u obliku mišljenja. 3.

Osobine izgleda osobe. Podražaji za uslovne reflekse kod ljudi: ne

samo faktori spoljašnje okruženje(toplina, hladnoća, svjetlost, dionica), ali i riječi,

označavaju određeni predmet ili pojavu. Izuzetne ljudske sposobnosti

(za razliku od životinja) percipiraju značenje riječi, svojstva predmeta, pojava,

ljudska iskustva, razmišljaju općenito, komuniciraju jedni s drugima koristeći

govor. Izvan društva, osoba ne može naučiti govoriti ili razumjeti napisano

I usmeni govor, proučite iskustvo stečeno tokom mnogo godina postojanja

čovječanstvo, i prenijeti ga potomcima.

Fotosinteza, njen značaj. Kosmička uloga zelenih biljaka. Kosmička uloga zelenih biljaka.

Fr.Sound

Fotosinteza je proces stvaranja organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode uz sudjelovanje energije sunčeve svjetlosti. (od grčkog "fotografija" - svjetlost, "sinteza" - obrazovanje)

Zelena boja biljaka je boja hemijska supstanca hlorofil (od grčkog "chloros" - zeleno, "philos" - list), koji se nalazi u ćelijskim plastidima u hloroplastima. Ova supstanca igra ulogu u fotosintezi glavna uloga. Proces fotosinteze je višestepeni. Pokreće se kada čestica svjetlosti (foton) udari u molekul klorofila. U procesu fotosinteze postoje dvije faze. Svetla faza se javlja samo na svetlu, a duža, tamna faza ne treba svetlost. U svijetloj fazi oslobađa se kisik i stvara se energija; u tamnoj fazi sintetizira se ugljikohidrat (glukoza).


Posebna uloga u tom pogledu pripada zelenim biljkama, uloga koju je K. A. Timiryazev nazvao kosmičkom. Ona leži u činjenici da je „zeleno zrno hlorofila fokus, tačka u kosmičkom prostoru u koju s jednog kraja teče energija sunca, a sa drugog potiču sve manifestacije života na Zemlji“.
Svake godine ogromna količina sunčeve energije (1,26-1024 cal) ulazi u Zemlju, od čega se 42% ogleda u svjetski prostor. Koristeći dio energije sunčevih zraka, zelene biljke koriste ugljični dioksid iz zraka kao izvor ugljika u procesu sinteze organskih tvari. Ali zelena biljka ne samo da prima hranu za sebe iz neorganske prirode, ona je, prema Timiryazevu, posrednik između neba i Zemlje. Energija dobijena sunčevim zracima akumulira se u biljci i u tom obliku, zajedno sa organskom materijom akumuliranom u njenom tijelu, ulazi u tijelo drugih biljaka ili životinja koje se hrane biljnom hranom. Potonji, zauzvrat, služe kao hrana za druge heterotrofne organizme.
Kiseonik koji se oslobađa tokom fotosinteze ispostavlja se da je neophodan za život svih aerobnih organizama, koji ga apsorbuju iz vazduha tokom disanja, istovremeno oslobađajući ugljični dioksid. Ova konstantna opskrba ugljičnim dioksidom u atmosferu je od ogromne važnosti u kruženju tvari. Prema grubim procjenama, vegetacijski pokrivač zemaljske kugle godišnje asimilira preko 140 milijardi tona ugljika iz ugljičnog dioksida, što je otprilike 3 g po hektaru. Ukupno, atmosfera sadrži oko dvije hiljade milijardi kilograma ugljičnog dioksida, što ne bi bilo dovoljno za 100 godina da nije ušao u atmosferu i hidrosferu tokom života organizama.

Uloga prostora fotosinteze biljaka

Rakun e

fotosinteza. Kosmička uloga biljaka.

1. Fotosinteza je posebna vrsta metabolizma,

Javlja se u stanicama biljaka i brojnim bakterijama koje sadrže hlorofil i hloroplaste. Fotosinteza je proces stvaranja organskih tvari u hloroplastima iz ugljičnog dioksida i vode pomoću energije sunčeve svjetlosti. Ukupna jednačina fotosinteze je:

2. Klorofil je visoko aktivna organska supstanca, zeleni pigment, njegova uloga u fotosintezi: apsorpcija energije iz sunčeve svjetlosti, koja se koristi za formiranje energetski bogatih organskih tvari od energetski siromašnih anorganskih supstanci - ugljičnog dioksida i vode.

3. Ćelijske organele - hloroplasti sa mnogo izbočina na unutrašnjoj membrani, povećavajući njenu površinu. Molekuli hlorofila i enzima ugrađeni u membrane granula neophodni su za apsorpciju i pretvaranje svjetlosne energije i izvođenje fotosintetskih reakcija.

4. Upijanje vode i minerala iz tla korijenjem biljaka, njihovo kretanje kroz sudove provodnog tkiva u listove. Njihov ulazak difuzijom u ćelije. Ulazak ugljičnog dioksida iz atmosfere kroz stomate u međućelijske prostore, a odatle u ćelije glavnog (fotosintetskog) tkiva.

5. Apsorpcija energije sunčeve svjetlosti hlorofilom, cijepanje molekula vode na atome vodonika i kisika, oslobađanje molekulskog kisika kroz stomate u atmosferu. Koristeći energiju sunčeve svjetlosti za sintetiziranje molekula ATP-a, bogatih energijom, uz pomoć kojih se ugljični dioksid reducira vodonikom u glukozu. Učestvuje u svim hemijskim reakcijama enzima.

6. Klorofil, posrednik između Sunca i Zemlje, igra kosmičku ulogu na našoj planeti, jer upija i koristi energiju sunčeve svjetlosti za sintezu organskih tvari iz neorganskih. Značenje fotosinteze: opskrba svim živim bićima na Zemlji hranom (organskim tvarima), energijom, kisikom.

fotosinteza je proces pretvaranja svjetlosne energije u energiju kemijskih veza organskih spojeva uz sudjelovanje hlorofila.

Kao rezultat fotosinteze, godišnje se proizvede oko 150 milijardi tona organske materije i oko 200 milijardi tona kiseonika. Ovaj proces osigurava kruženje ugljika u biosferi, sprječavajući nakupljanje ugljičnog dioksida i na taj način sprječavajući efekat staklene bašte i pregrijavanje Zemlje. Organske tvari nastale kao rezultat fotosinteze ne konzumiraju u potpunosti drugi organizmi, značajan dio njih je tokom miliona godina formirao naslage minerala (kamen i mrki ugalj, ulje). Nedavno su kao gorivo počeli da se koriste i repičino ulje („biodizel“) i alkohol dobijen iz biljnih ostataka. Ozon nastaje iz kiseonika pod uticajem električnih pražnjenja, koji formira ozonski ekran koji štiti sav život na Zemlji od razornog dejstva ultraljubičastih zraka.

Naš sunarodnik, izvanredni biljni fiziolog K. A. Timiryazev (1843-1920), nazvao je ulogu fotosinteze "kosmičkom", jer povezuje Zemlju sa Suncem (svemirom), osiguravajući priliv energije planeti.

Faze fotosinteze. Reakcije svjetlosti i tame fotosinteze, njihov odnos

Godine 1905. engleski biljni fiziolog F. Blackman otkrio je da se stopa fotosinteze ne može povećavati beskonačno; neki faktor je ograničava. Na osnovu toga, on je pretpostavio da postoje dvije faze fotosinteze: svjetlo I mračno. Pri niskom intenzitetu svjetlosti, brzina svjetlosnih reakcija raste proporcionalno porastu intenziteta svjetlosti, a osim toga, ove reakcije ne zavise od temperature, jer ne zahtijevaju enzime. Svjetlosne reakcije se javljaju na tilakoidnim membranama.

Brzina tamnih reakcija, naprotiv, raste s povećanjem temperature, međutim, kada se postigne temperaturni prag od 30°C, ovo povećanje prestaje, što ukazuje na enzimsku prirodu ovih transformacija koje se dešavaju u stromi. Treba napomenuti da svjetlost ima određeni utjecaj i na tamne reakcije, uprkos činjenici da se one nazivaju tamnim reakcijama.

Svetlosna faza fotosinteze (slika 2.44) se javlja na tilakoidnim membranama koje nose nekoliko tipova proteinskih kompleksa, od kojih su glavni fotosistemi I i II, kao i ATP sintaza. Fotosistemi uključuju pigmentne komplekse, koji pored hlorofila sadrže i karotenoide. Karotenoidi hvataju svjetlost u područjima spektra gdje hlorofil nema, a također štite hlorofil od uništenja svjetlošću visokog intenziteta.

Pored pigmentnih kompleksa, fotosistemi uključuju i niz proteina akceptora elektrona, koji uzastopno prenose elektrone s molekula hlorofila jedan na drugi. Redoslijed ovih proteina se naziva lanac transporta elektrona hloroplasta.

Poseban kompleks proteina je takođe povezan sa fotosistemom II, koji obezbeđuje oslobađanje kiseonika tokom fotosinteze. Ovaj kompleks koji oslobađa kiseonik sadrži ione mangana i hlora.

IN svetlosna faza svjetlosni kvanti, odnosno fotoni, koji padaju na molekule klorofila smještene na tilakoidnim membranama, prenose ih u pobuđeno stanje, koje karakterizira veća energija elektrona. U ovom slučaju, pobuđeni elektroni iz hlorofila fotosistema I prenose se kroz lanac posrednika do nosača vodonika NADP, koji vezuje protone vodonika, koji su uvijek prisutni u vodeni rastvor:

NADP+ 2e-+ 2H + → NADPH + H + .

Redukovani NADPH + H + će se kasnije koristiti u fazi mraka. Elektroni iz hlorofila fotosistema II se takođe prenose duž lanca transporta elektrona, ali oni popunjavaju “elektronske rupe” hlorofila fotosistema I. Nedostatak elektrona u hlorofilu fotosistema II popunjava se oduzimanjem molekula vode, koje se dešava uz učešće već pomenutog kompleksa koji oslobađa kiseonik. Kao rezultat raspadanja molekula vode, što se tzv fotoliza, Nastaju protoni vodika i oslobađa se molekularni kiseonik, koji je nusproizvod fotosinteze:

N 2 0 →2N + +2e- +1/2O 2

Protoni vodika, akumulirani u tilakoidnoj šupljini kao rezultat fotolize vode i pumpanja tokom prijenosa elektrona duž lanca transporta elektrona, izlaze iz tilakoida kroz kanal u membranskom proteinu - ATP sintazi, dok se ATP sintetizira iz ADP-a. . Ovaj proces se zove fotofosforilacija. Ne zahteva učešće kiseonika, ali je veoma efikasan, jer tokom oksidacije proizvodi 30 puta više ATP-a od mitohondrija. ATP proizveden u svjetlosnim reakcijama kasnije će se koristiti u tamnim reakcijama.

Ukupna jednadžba za reakcije svjetlosne faze fotosinteze može se napisati na sljedeći način:

2H 2 0 + 2NADP + 3ADP + ZN 3 P0 4 → 2NADPH + H + + 3ATP.

Tokom mračne reakcije fotosintezom (slika 2.45) dolazi do vezivanja molekula CO 2 u obliku ugljikohidrata, za što ATP molekuli i NADPH + H +, sintetizirani u svjetlosnim reakcijama:

6C0 2 + 12 NADPH + H + + 18ATP → C 6 H 12 0 6 + 6H 2 0 + 12 NADP + 18ADP + 18H 3 P0 4.

Proces vezivanja ugljičnog dioksida je složen lanac transformacija tzv Calvinov ciklus u čast njenog otkrića. Tamne reakcije se javljaju u stromi hloroplasta. Za njihovu pojavu neophodan je stalni dotok ugljičnog dioksida izvana kroz stomate, a zatim kroz međućelijski sistem.

Prvi koji se formiraju u procesu fiksacije ugljičnog dioksida su trougljični šećeri, koji su primarni produkti fotosinteze, dok se kasnije nastala glukoza, koja se troši na sintezu škroba i druge vitalne procese, naziva konačnim produktom fotosinteze. .

Dakle, tokom procesa fotosinteze, energija sunčeve svjetlosti se pretvara u energiju kemijskih veza složenih organskih spojeva, ne bez sudjelovanja hlorofila. Ukupna jednačina fotosinteze može se napisati na sljedeći način:

6S0 2 + 12N 2 0 → S 6 N 12 0 6 + 60 2 + 6N 2 0, ili

6S0 2 + 6N 2 0 →S 6 N 12 0 6 + 60 2.

Reakcije svijetle i tamne faze fotosinteze su međusobno povezane, jer povećanje brzine samo jedne grupe reakcija utječe na intenzitet cjelokupnog procesa fotosinteze samo do određene točke, dok druga grupa reakcija ne djeluje kao ograničavajuće faktor, te je potrebno ubrzati reakcije druge grupe kako bi se prva odvijala bez ograničenja.

Lagana pozornica, koji se javlja u tilakoidima, obezbeđuje skladištenje energije za formiranje ATP-a i nosača vodonika. U drugoj fazi, tamnoj, energetski proizvodi prve faze se koriste za smanjenje ugljičnog dioksida, a to se događa u odjeljcima strome kloroplasta.

Utječe se na brzinu fotosinteze razni faktori okolina: osvijetljenost, koncentracija ugljičnog dioksida u atmosferi, temperatura zraka i tla, dostupnost vode itd.

Za karakterizaciju fotosinteze koristi se koncept njene produktivnosti.

Fotosintetička produktivnost je masa glukoze sintetizirane za 1 sat na 1 dm 2 površine lista. Ova brzina fotosinteze je maksimalna u optimalnim uslovima.

Fotosinteza je svojstvena ne samo zelenim biljkama, već i mnogim bakterijama, uključujući cijanobakterije, zelene i ljubičaste bakterije, ali u potonjoj može imati neke razlike, posebno, tokom fotosinteze, bakterije možda ne oslobađaju kisik (ovo se ne odnosi na cijanobakterija).

Fotosinteza je životni proces zelenih biljaka, jedini u biosferi povezan sa akumulacijom sunčeve energije. Njegov značaj leži u raznovrsnom pružanju života na Zemlji.

Formiranje biomase

Živa bića - biljke, gljive, bakterije i životinje - sastoje se od organskih tvari. Celokupna masa organske materije u početku nastaje tokom procesa fotosinteze, koja se javlja kod autotrofnih organizama - biljaka i nekih bakterija.

Rice. 1. Auto- i heterotrofni organizmi.

Heterotrofni organizmi, konzumirajući biljke za hranu, samo modificiraju organske tvari bez povećanja ukupne biomase planete. Jedinstvenost fotosinteze je u tome što se tokom sinteze organskih tvari u njima događa skladištenje. hemijske veze solarna energija. U stvari, fotosintetski organizmi "vezuju" sunčevu energiju na Zemlju.

Održavanje života

Fotosinteza neprestano proizvodi organske tvari iz ugljičnog dioksida i vode, koje daju hranu i stanište raznim životinjama i ljudima.

Sva energija koja se koristi u životu živih organizama je u početku sunčeva. Fotosinteza fiksira ovu energiju na Zemlji i prenosi je na sve stanovnike planete.

Supstance i energija pohranjene tokom fotosinteze ljudi naširoko koriste:

TOP 3 člankakoji čitaju uz ovo

  • fosilni energetski resursi;
  • drvo;
  • divlje biljke kao sirovine i estetski resursi;
  • prehrambeni i tehnički proizvodi od bilja.

1 hektar šume ili parka ljeti apsorbira 8 kg ugljičnog dioksida za 1 sat. Ovaj iznos je dodijeljen za isto vrijeme na dvije stotine ljudi.

Atmosfera

Sastav atmosfere se promijenio upravo zbog procesa fotosinteze. Količina kiseonika se postepeno povećavala, povećavajući sposobnost organizama da prežive. U početku je prva uloga u stvaranju kiseonika pripadala zelene alge, a sada u šume.

Rice. 2. Grafikon promjena sadržaja O₂ u atmosferi tokom procesa evolucije.

Jedna od posljedica povećanja sadržaja kisika u atmosferi je stvaranje ozonskog omotača koji štiti žive organizme od štetnog sunčevog zračenja.

Vjeruje se da je nakon formiranja ozonskog omotača život na kopnu postao moguć.

Fotosinteza je i primarni izvor i faktor u razvoju života na Zemlji.

Vrijednost fotosinteze na moderna pozornica poprimila novi aspekt. Fotosinteza inhibira povećanje koncentracije CO₂ u zraku zbog sagorijevanja goriva u transportu i industriji. Ovo smanjuje efekat staklene bašte. Intenzitet fotosinteze raste sa povećanjem koncentracije CO₂ do određene granice.

Rice. 3. Grafikon fotosinteze u zavisnosti od sadržaja CO₂ u zraku.

Šta smo naučili?

Da biste razumjeli važnost fotosinteze u prirodi, potrebno je procijeniti razmjere biomase formirane na Zemlji i ulogu kisika za život svih organizama. Fotosinteza je jedna od sila koja je stvorila moderan izgled planete i neprestano obezbjeđuje vitalne procese ishrane i disanja.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.7. Ukupno primljenih ocjena: 168.