Со или без употреба на светлосна енергија. Карактеристично е за растенијата. Следно, да разгледаме кои се темните и светлите фази на фотосинтезата.
Генерални информации
Орган на фотосинтеза кај вишите растенија е листот. Хлоропластите делуваат како органели. Фотосинтетичките пигменти се присутни во мембраните на нивните тилакоиди. Тие се каротеноиди и хлорофили. Вторите постојат во неколку форми (а, в, б, г). Главната е а-хлорофил. Неговата молекула содржи „глава“ на порфирин со атом на магнезиум сместен во центарот, како и „опашка“ на фитол. Првиот елемент е претставен како рамна структура. „Главата“ е хидрофилна, затоа се наоѓа на оној дел од мембраната што е насочен кон водната средина. Фитолската „опашка“ е хидрофобна. Поради ова, ја задржува молекулата на хлорофилот во мембраната. Хлорофилите апсорбираат сино-виолетова и црвена светлина. Тие исто така ја рефлектираат зелената боја, давајќи им на растенијата карактеристична боја. Во тилактоидните мембрани, молекулите на хлорофилот се организирани во фотосистеми. Сино-зелените алги и растенијата се карактеризираат со системи 1 и 2. Фотосинтетичките бактерии го имаат само првиот. Вториот систем може да го разложи H 2 O и да ослободи кислород.
Лесна фаза на фотосинтеза
Процесите што се случуваат во растенијата се сложени и повеќестепени. Особено, се разликуваат две групи на реакции. Тие се темните и светлите фази на фотосинтезата. Последново се јавува со учество на ензимот АТП, протеини за пренос на електрони и хлорофил. Лесната фаза на фотосинтезата се јавува во тилактоидните мембрани. Електроните на хлорофилот се возбудуваат и ја напуштаат молекулата. По ова, тие завршуваат на надворешната површина на тилактоидната мембрана. Тој, пак, станува негативно наелектризиран. По оксидацијата започнува редукцијата на молекулите на хлорофилот. Тие земаат електрони од водата, која е присутна во интралакоидниот простор. Така, светлосната фаза на фотосинтезата се јавува во мембраната за време на распаѓањето (фотолиза): H 2 O + Q светлина → H + + OH -
Хидроксилните јони се претвораат во реактивни радикали, дарувајќи ги своите електрони:
OH - → .OH + e -
OH радикалите се комбинираат за да формираат слободен кислород и вода:
4 БР. → 2H 2 O + O 2.
Во овој случај, кислородот се отстранува во околната (надворешна) средина, а протоните се акумулираат во тилактоидот во посебен „резервоар“. Како резултат на тоа, каде што се јавува светлосната фаза на фотосинтезата, тилактоидната мембрана добива позитивен полнеж поради H + од едната страна. Во исто време, поради електроните, тој се наплаќа негативно.
Фосфирилација на ADP
Онаму каде што се случува светлосната фаза на фотосинтезата, постои потенцијална разлика помеѓу внатрешната и надворешната површина на мембраната. Кога ќе достигне 200 mV, протоните почнуваат да се туркаат низ каналите на АТП синтетазата. Така, светлосната фаза на фотосинтезата се јавува во мембраната кога АДП се фосфорилира до АТП. Во овој случај, атомскиот водород се испраќа за да се врати специјалниот носител никотинамид аденин динуклеотид фосфат NADP+ во NADP.H2:
2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2
Така, светлосната фаза на фотосинтезата ја вклучува фотолизата на водата. Тоа, пак, е придружено со три најважни реакции:
- АТП синтеза.
- Формирање на НАДП.Н 2.
- Формирање на кислород.
Лесната фаза на фотосинтезата е придружена со ослободување на второто во атмосферата. NADP.H2 и ATP се движат во стромата на хлоропластот. Ова ја комплетира лесната фаза на фотосинтезата.
Друга група на реакции
Темната фаза на фотосинтезата не бара светлосна енергија. Тој оди во стромата на хлоропластот. Реакциите се претставени во форма на синџир на секвенцијални трансформации на јаглерод диоксид што доаѓа од воздухот. Како резултат на тоа, се формираат гликоза и други органски супстанции. Првата реакција е фиксација. Рибулоза бифосфат (пет-јаглероден шеќер) RiBP делува како акцептор на јаглерод диоксид. Катализатор во реакцијата е рибулоза бифосфат карбоксилаза (ензим). Како резултат на карбоксилација на RiBP, се формира шестјаглеродно нестабилно соединение. Речиси веднаш се распаѓа на две молекули на PGA (фосфоглицеринска киселина). По ова, се јавува циклус на реакции каде што се трансформира во гликоза преку неколку меѓупроизводи. Тие ја користат енергијата на NADP.H 2 и ATP, кои биле конвертирани за време на светлосната фаза на фотосинтезата. Циклусот на овие реакции се нарекува „Циклус на Калвин“. Може да се претстави на следниов начин:
6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O
Покрај гликозата, при фотосинтезата се формираат и други мономери на органски (комплексни) соединенија. Тие вклучуваат, особено, масни киселини, глицерол, амино киселини и нуклеотиди.
C3 реакции
Тие се еден вид фотосинтеза која произведува соединенија со три јаглерод како прв производ. Тоа е она што е опишано погоре како циклус на Калвин. Како карактеристични карактеристики C3 фотосинтезата се изведува со:
- RiBP е акцептор за јаглерод диоксид.
- Реакцијата на карбоксилација се катализира со RiBP карбоксилаза.
- Се формира супстанција од шест јаглерод, која последователно се распаѓа на 2 FHA.
Фосфоглицеринската киселина се сведува на ТП (триоза фосфати). Некои од нив се користат за регенерација на рибулоза бифосфат, а остатокот се претвора во гликоза.
C4 реакции
Овој тип на фотосинтеза се карактеризира со појава на четиријаглеродни соединенија како прв производ. Во 1965 година, беше откриено дека супстанциите C4 се појавуваат први во некои растенија. На пример, ова е утврдено за просо, сорго, шеќерна трска и пченка. Овие култури станаа познати како C4 растенија. Следната 1966 година, Слек и Хеч (австралиски научници) открија дека речиси целосно им недостасува фотореспирација. Исто така, беше откриено дека таквите C4 растенија многу поефикасно апсорбираат јаглерод диоксид. Како резултат на тоа, патеката на трансформација на јаглеродот кај таквите култури почна да се нарекува патека Хеч-Слек.
Заклучок
Важноста на фотосинтезата е многу голема. Благодарение на него, јаглеродниот диоксид се апсорбира од атмосферата во огромни количини (милиони тони) секоја година. Наместо тоа, не се ослободува помалку кислород. Фотосинтезата делува како главен извор на формирање на органски соединенија. Кислородот е вклучен во формирањето на озонската обвивка, која ги штити живите организми од ефектите на УВ зрачењето со кратки бранови. За време на фотосинтезата, листот апсорбира само 1% од вкупната енергија на светлината што паѓа на него. Неговата продуктивност е во рамките на 1 g органско соединение на 1 кв. m површина на час.
Како што имплицира името, фотосинтезата во суштина е природна синтеза. органска материја, претворајќи го CO2 од атмосферата и водата во гликоза и слободен кислород.
Ова бара присуство на сончева енергија.
Хемиската равенка за процесот на фотосинтеза генерално може да се претстави на следниов начин:
Фотосинтезата има две фази: темна и светла. Хемиските реакции на темната фаза на фотосинтезата значително се разликуваат од реакциите на светлата фаза, но темната и светлата фаза на фотосинтезата зависат една од друга.
Светлосната фаза може да се појави во лисјата на растенијата исклучиво на сончева светлина. За темнината неопходно е присуството на јаглерод диоксид, поради што растението мора постојано да го апсорбира од атмосферата. Сите компаративни карактеристики на темната и светлата фаза на фотосинтезата ќе бидат дадени подолу. За таа цел, создадена е компаративна табела „Фази на фотосинтеза“.
Лесна фаза на фотосинтеза
Главните процеси во светлосната фаза на фотосинтезата се случуваат во тилакоидните мембрани. Вклучува хлорофил, протеини за транспорт на електрони, АТП синтетаза (ензим што ја забрзува реакцијата) и сончева светлина.
Понатаму, механизмот на реакција може да се опише на следниов начин: кога сончевата светлина ги погодува зелените лисја на растенијата, електроните на хлорофилот (негативен полнеж) се возбудуваат во нивната структура, кои, откако ќе поминат во активна состојба, ја напуштаат молекулата на пигментот и завршуваат на надвор од тилакоидот, чија мембрана е исто така негативно наелектризирана. Во исто време, молекулите на хлорофилот се оксидираат, а веќе оксидираните се намалуваат, со што се земаат електрони од водата што се наоѓа во структурата на листот.
Овој процес води до фактот дека молекулите на водата се распаѓаат, а јоните создадени како резултат на фотолизата на водата ги откажуваат своите електрони и се претвораат во радикали OH кои се способни да вршат понатамошни реакции. Овие реактивни OH радикали потоа се комбинираат за да создадат полноправни молекули на вода и кислород. Во овој случај, слободниот кислород бега во надворешна средина.
Како резултат на сите овие реакции и трансформации, лисната тилакоидна мембрана од едната страна е позитивно наелектризирана (поради јонот H+), а од другата - негативно (поради електроните). Кога разликата помеѓу овие полнежи на двете страни на мембраната ќе достигне повеќе од 200 mV, протоните минуваат низ посебни канали на ензимот АТП синтетаза и поради тоа, АДП се претвора во АТП (како резултат на процесот на фосфорилација). А атомскиот водород, кој се ослободува од водата, го враќа специфичниот носител NADP+ во NADP·H2. Како што можеме да видиме, како резултат на лесната фаза на фотосинтезата, се случуваат три главни процеси:
- АТП синтеза;
- создавање на NADP H2;
- формирање на слободен кислород.
Вториот се ослободува во атмосферата, а NADP H2 и ATP учествуваат во темната фаза на фотосинтезата.
Темна фаза на фотосинтезата
Темната и светлата фаза на фотосинтезата се карактеризираат со големи трошења на енергија од страна на растението, но темната фаза продолжува побрзо и бара помалку енергија. Реакциите на темната фаза не бараат сончева светлина, така што тие можат да се појават и дење и ноќе.
Сите главни процеси од оваа фаза се случуваат во стромата на растението хлоропласт и претставуваат единствен синџир на последователни трансформации на јаглерод диоксид од атмосферата. Првата реакција во таков синџир е фиксација на јаглерод диоксид. За да се случи понепречено и побрзо, природата го обезбеди ензимот RiBP-карбоксилаза, кој ја катализира фиксацијата на CO2.
Следно, се случува цел циклус на реакции, чие завршување е конверзија на фосфоглицеричната киселина во гликоза (природен шеќер). Сите овие реакции ја користат енергијата на ATP и NADP H2, кои се создадени во светлосната фаза на фотосинтезата. Покрај гликозата, фотосинтезата произведува и други супстанции. Меѓу нив се различни амино киселини, масни киселини, глицерол и нуклеотиди.
Фази на фотосинтеза: споредбена табела
| Критериуми за споредба | Лесна фаза | Темна фаза |
| сончева светлина | Задолжително | Не е потребно |
| Место на реакција | Грана на хлоропласт | Строма на хлоропласт |
| Зависност од извор на енергија | Зависи од сончевата светлина | Зависи од ATP и NADP H2 формирани во светлосната фаза и од количината на CO2 од атмосферата |
| Почетни материјали | Хлорофил, протеини за транспорт на електрони, АТП синтетаза | Јаглерод диоксид |
| Суштината на фазата и она што се формира | Се ослободува слободен О2, се формираат ATP и NADP H2 | Формирање на природен шеќер (гликоза) и апсорпција на CO2 од атмосферата |
Фотосинтеза - видео
Поточно: во темната фаза се врзува јаглерод диоксид (CO 2).
Овој процес е повеќестепен; во природата постојат два главни патеки: C 3 - фотосинтеза и C 4 - фотосинтеза. Латинската буква C означува атом на јаглерод, а бројот после него е бројот на јаглеродни атоми во примарниот органски производ од темната фаза на фотосинтезата. Така, во случајот на патеката C 3, примарен производ се смета за тријаглеродна фосфоглицерична киселина, означена како PGA. Во случајот на патеката C4, првата органска супстанција што го врзува јаглеродниот диоксид е четиријаглеродна оксалоцетна киселина (оксалоацетат).
Фотосинтезата C 3 се нарекува и циклус на Калвин според научникот кој ја проучувал. C 4 фотосинтезата го вклучува циклусот Калвин, но тој не се состои само од него и се нарекува циклус Хеч-Слек. Во умерените географски широчини, растенијата C3 се вообичаени, во тропските ширини - растенијата C4.
Темните реакции на фотосинтезата се одвиваат во стромата на хлоропластот.
Калвин циклус
Првата реакција на циклусот Калвин е карбоксилација на рибулоза-1,5-бисфосфат (RiBP). Карбоксилација- ова е додавање на молекула CO 2, што резултира со формирање на карбоксилна група -COOH. RiBP е рибоза (шеќер со пет јаглерод) која има фосфатни групи поврзани со терминалните јаглеродни атоми (формирани од фосфорна киселина):
Хемиска формула RiBF
Реакцијата е катализирана од ензимот рибулоза-1,5-бисфосфат карбоксилаза оксигеназа ( РубисКО). Може да го катализира не само врзувањето на јаглерод диоксид, туку и кислород, како што е наведено со зборот „оксигеназа“ во неговото име. Ако RuBisCO ја катализира реакцијата на додавање на кислород во подлогата, тогаш темната фаза на фотосинтезата повеќе не го следи патот на циклусот Калвин, туку по патеката фотореспирација, што во основа е штетно за растението.
Катализата на реакцијата на додавање на CO 2 во RiBP се случува во неколку чекори. Како резултат на тоа, се формира нестабилно органско соединение со шест јаглерод, кое веднаш се распаѓа на две молекули со три јаглерод фосфоглицеринска киселина(ФГК).
Хемиска формула на фосфоглицеринска киселина
Следно, PGA се претвора во фосфоглицералдехид (PGA), исто така наречен триоза фосфат.
Помал дел од PHA го напушта циклусот Калвин и се користи за синтеза на посложени органски материи, како што е гликозата. Ова, пак, може да се полимеризира во скроб. Други супстанции (амино киселини, масни киселини) се формираат со учество на различни почетни супстанции. Ваквите реакции се забележани не само во растителните клетки. Затоа, ако фотосинтезата ја сметаме за единствен феномен на клетки кои содржат хлорофил, тогаш таа завршува со синтеза на PHA, а не на гликоза.
Повеќето од молекулите на PHA остануваат во циклусот Калвин. Со него се случуваат низа трансформации, како резултат на што PHA се претвора во RiBP. Ова исто така користи АТП енергија. Така, RiBP се регенерира за да ги врзе новите молекули на јаглерод диоксид.
Циклус Hatch-Slack
Во многу растенија во топли живеалишта, темната фаза на фотосинтезата е нешто посложена. Во процесот на еволуција, C4 фотосинтезата се појави како повеќе ефективен методврзување на јаглерод диоксид кога се зголеми количината на кислород во атмосферата, а RuBisCO почна да се троши на неефикасна фотореспирација.
Во C4 растенијата постојат два вида фотосинтетички клетки. Во хлоропластите на мезофилот на листовите се јавува светлата фаза на фотосинтезата и дел од темната фаза, имено врзувањето на CO 2 со фосфенолпируват(FEP). Како резултат на тоа, се формира четиријаглеродна органска киселина. Оваа киселина потоа се транспортира до хлоропластите на клетките на обвивката на васкуларните снопови. Овде, молекулата на CO 2 ензимски се одвојува од неа, која потоа влегува во циклусот на Калвин. Тријаглеродна киселина која останува по декарбоксилацијата е пирувична- се враќа во мезофилните клетки, каде повторно се претвора во ПЕП.
Иако циклусот Hatch-Slack е верзија на темната фаза на фотосинтезата која троши повеќе енергија, ензимот што ги врзува CO 2 и PEP е поефикасен катализатор од RuBisCO. Покрај тоа, не реагира со кислород. Транспортот на CO 2 со помош на органска киселина до подлабоките клетки, до кои протокот на кислород е отежнат, доведува до фактот дека концентрацијата на јаглерод диоксид овде се зголемува, а RuBisCO речиси и не се троши за врзување на молекуларниот кислород.
Фотосинтеза- синтеза на органски соединенија од неоргански со користење на светлосна енергија (hv). Целокупната равенка за фотосинтеза е:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Фотосинтезата се јавува со учество на фотосинтетички пигменти кои имаат единствен имотпретворање на енергијата на сончевата светлина во енергија на хемиска врска во форма на АТП. Фотосинтетичките пигменти се супстанции слични на протеини. Најважен од нив е пигментот хлорофил. Кај еукариотите, фотосинтетичките пигменти се вградени во внатрешната мембрана на пластидите; кај прокариотите, тие се вградени во инвагинациите на цитоплазматската мембрана.
Структурата на хлоропластот е многу слична на структурата на митохондрионот. Внатрешната мембрана на тилакоидите на граната содржи фотосинтетички пигменти, како и протеини од синџирот на транспорт на електрони и молекули на ензимот АТП синтетаза.
Процесот на фотосинтеза се состои од две фази: светло и темно.
Лесна фазаФотосинтезата се јавува само на светлина во граната тилакоидната мембрана. Во оваа фаза, хлорофилот апсорбира светлосни кванти и произведува АТП молекулии фотолиза на вода.
Под влијание на светлосен квант (hv), хлорофилот губи електрони, преминувајќи во возбудена состојба:
Chl → Chl + e -
Овие електрони се пренесуваат со носители нанадвор, т.е. површината на тилакоидната мембрана свртена кон матрицата, каде што се акумулираат.
Во исто време, фотолиза на водата се случува во внатрешноста на тилакоидите, т.е. неговото распаѓање под влијание на светлината
2H 2 O → O 2 +4H + + 4e —
Добиените електрони се пренесуваат од носители до молекулите на хлорофилот и ги обновуваат: молекулите на хлорофилот се враќаат во стабилна состојба.
Водородните протони формирани за време на фотолизата на водата се акумулираат во тилакоидот, создавајќи резервоар H +. Како резултат на тоа, внатрешната површина на тилакоидната мембрана е позитивно наелектризирана (поради H +), а надворешната површина е наполнета негативно (поради e -). Како што спротивно наелектризираните честички се акумулираат на двете страни на мембраната, потенцијалната разлика се зголемува. Кога ќе се достигне критичната вредност на потенцијалната разлика, силата електрично полепочнува да ги турка протоните низ каналот АТП синтетаза. Енергијата што се ослободува во овој случај се користи за фосфорилирање на молекулите на АДП:
ADP + P → ATP
Формирањето на АТП за време на фотосинтезата под влијание на светлосната енергија се нарекува фотофосфорилација.
Водородните јони, еднаш на надворешната површина на тилакоидната мембрана, таму се среќаваат со електрони и формираат атомски водород, кој се врзува за водородниот носител на молекулата NADP (никотинамид аденин динуклеотид фосфат):
2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2
Така, за време на лесната фаза на фотосинтезата се случуваат три процеси: формирање на кислород поради распаѓање на водата, синтеза на АТП и формирање на атоми на водород во форма на NADP H2. Кислородот дифузира во атмосферата, ATP и NADP H2 учествуваат во процесите на темната фаза.
Темна фазафотосинтезата се јавува во матрицата на хлоропласт и во светлина и во темнина и претставува серија последователни трансформации на CO 2 кои доаѓаат од воздухот во циклусот Калвин. Реакциите на темната фаза се изведуваат со помош на енергијата на АТП. Во циклусот Калвин, CO 2 се поврзува со водород од NADP H 2 за да формира гликоза.
Во процесот на фотосинтеза, покрај моносахаридите (гликоза и сл.), се синтетизираат и мономери на други органски соединенија - амино киселини, глицерол и масни киселини. Така, благодарение на фотосинтезата, растенијата се обезбедуваат себеси и сите живи суштества на Земјата со потребните органски материи и кислород.
Компаративни карактеристикифотосинтезата и дишењето на еукариотите се дадени во табелата:
| Потпишете | Фотосинтеза | Здив |
|---|---|---|
| Равенка за реакција | 6CO 2 + 6H 2 O + Светлосна енергија → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 | C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + Енергија (ATP) |
| Почетни материјали | Јаглерод диоксид, вода | |
| Производи за реакција | Органска материја, кислород | Јаглерод диоксид, вода |
| Важност во циклусот на супстанции | Синтеза на органски материи од неоргански материи | Распаѓање на органски материи во неоргански |
| Конверзија на енергија | Претворање на светлосната енергија во енергија хемиски врскиорганска материја | Конверзија на енергијата на хемиските врски на органските материи во енергија на високоенергетските врски на АТП |
| Клучни фази | Светла и темна фаза (вклучувајќи го циклусот Калвин) | Нецелосна оксидација (гликолиза) и целосна оксидација (вклучувајќи го Кребсовиот циклус) |
| Локација на процесот | Хлоропласт | Хијалоплазма (нецелосна оксидација) и митохондрии (целосна оксидација) |
На секое живо суштество на планетата му треба храна или енергија за да преживее. Некои организми се хранат со други суштества, додека други можат да произведуваат свои хранливи материи. Тие произведуваат сопствена храна, гликоза, во процес наречен фотосинтеза.
Фотосинтезата и дишењето се меѓусебно поврзани. Резултатот од фотосинтезата е гликоза, која се складира како хемиска енергија во. Оваа складирана хемиска енергија е резултат на конверзија на неоргански јаглерод (јаглерод диоксид) во органски јаглерод. Процесот на дишење ослободува складирана хемиска енергија.
Покрај производите што ги произведуваат, на растенијата им требаат и јаглерод, водород и кислород за да преживеат. Водата која се апсорбира од почвата обезбедува водород и кислород. За време на фотосинтезата, јаглеродот и водата се користат за синтеза на храна. На растенијата им се потребни и нитрати за да направат аминокиселини (аминокиселината е состојка за правење протеини). Покрај ова, им треба магнезиум за производство на хлорофил.
Белешка:Живите суштества кои зависат од друга храна се нарекуваат . Тревопасните животни како што се кравите и растенијата кои јадат инсекти се примери за хетеротрофи. Живите суштества кои произведуваат сопствена храна се нарекуваат. Зелените растенија и алгите се примери на автотрофи.
Во оваа статија ќе дознаете повеќе за тоа како се случува фотосинтезата кај растенијата и условите неопходни за овој процес.
Дефиниција за фотосинтеза
Фотосинтезата е хемиски процес со кој растенијата, некои алги, произведуваат гликоза и кислород од јаглерод диоксид и вода, користејќи само светлина како извор на енергија.
Овој процес е исклучително важен за животот на Земјата бидејќи ослободува кислород, од кој зависи целиот живот.
Зошто на растенијата им е потребна гликоза (храна)?
Како и луѓето и другите живи суштества, растенијата исто така бараат исхрана за да преживеат. Важноста на гликозата за растенијата е како што следува:
- Гликозата произведена со фотосинтеза се користи за време на дишењето за да се ослободи енергијата што му е потребна на растението за други витални процеси.
- Растителните клетки исто така претвораат дел од гликозата во скроб, кој се користи по потреба. Поради оваа причина, мртвите растенија се користат како биомаса бидејќи складираат хемиска енергија.
- Гликозата е потребна и за производство на други хемикалии како што се протеини, масти и растителни шеќери потребни за поддршка на растот и други важни процеси.
Фази на фотосинтеза
Процесот на фотосинтеза е поделен на две фази: светло и темно.
Лесна фаза на фотосинтеза
Како што сугерира името, светлите фази бараат сончева светлина. Во реакциите зависни од светлината, енергијата од сончевата светлина се апсорбира од хлорофилот и се претвора во складирана хемиска енергија во форма на молекулата на носачот на електрони NADPH (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) и енергетската молекула АТП (аденозин трифосфат). Лесни фазисе јавуваат во тилакоидните мембрани во хлоропластот.
Темна фаза на фотосинтеза или циклус на Калвин
Во темната фаза или циклусот Калвин, возбудените електрони од светлосната фаза обезбедуваат енергија за формирање на јаглени хидрати од молекулите на јаглерод диоксид. Фазите независни од светлина понекогаш се нарекуваат Калвин циклус поради цикличната природа на процесот.
Иако темните фази не користат светлина како реактант (и, како резултат на тоа, може да се појават во текот на денот или ноќта), тие бараат производи од реакции зависни од светлина за да функционираат. Молекулите независни од светлина зависат од молекулите на енергетските носачи ATP и NADPH за да создадат нови молекули на јаглени хидрати. Откако ќе се пренесе енергијата, молекулите на енергетските носачи се враќаат во светлосните фази за да произведат повеќе енергични електрони. Покрај тоа, неколку ензими на темната фаза се активираат со светлина.
Дијаграм на фази на фотосинтеза
Белешка:Ова значи дека темните фази нема да продолжат ако растенијата се лишени од светлина предолго, бидејќи ги користат производите од светлите фази.
Структурата на лисјата на растенијата
Не можеме целосно да ја проучуваме фотосинтезата без да знаеме повеќе за структурата на листот. Листот е прилагоден да игра витална улога во процесот на фотосинтеза.
Надворешна структура на листовите
- Плоштад
Една од најважните карактеристики на растенијата е големата површина на нивните лисја. Повеќето зелени растенија имаат широки, рамни и отворени лисја кои се способни да заробат онолку сончева енергија (сончева светлина) колку што е потребно за фотосинтеза.
- Централна вена и петиол
Централната вена и ливчето се спојуваат и ја формираат основата на листот. Petiole го поставува листот така што добива колку што е можно повеќе светлина.
- Сечилото на листот
Едноставните листови имаат едно сечило, додека сложените листови имаат неколку. Сечилото на листот е една од најважните компоненти на листот, која е директно вклучена во процесот на фотосинтеза.
- Вени
Мрежа од вени во листовите транспортира вода од стеблата до лисјата. Ослободената гликоза се испраќа и до другите делови на растението од листовите преку вените. Дополнително, овие делови од листот го поддржуваат и го одржуваат листот рамно за поголемо зафаќање на сончевата светлина. Распоредот на вените (венација) зависи од видот на растението.
- Лист основа
Основата на листот е нејзиниот најнизок дел, кој е артикулиран со стеблото. Често, во основата на листот има пар штипки.
- Раб на листот
Во зависност од видот на растението, работ на листот може да има различни форми, меѓу кои: цела, назабена, назабена, засечена, крената итн.
- Врв на листот
Како работ на листот, врвот е разни форми, вклучувајќи: остри, тркалезни, тапи, издолжени, извлечени итн.
Внатрешна структура на листовите
Подолу е близок дијаграм на внатрешната структура на лисните ткива:
- Кутикула
Кутикулата делува како главен, заштитен слој на површината на растението. По правило е подебел на врвот на листот. Кутикулата е покриена со супстанца слична на восок која го штити растението од вода.
- Епидермисот
Епидермисот е слој од клетки што е покривното ткиво на листот. Неговата главна функција е да ги заштити внатрешните ткива на листот од дехидрација, механички оштетувања и инфекции. Го регулира и процесот на размена на гасови и транспирација.
- Мезофил
Мезофилот е главното ткиво на растението. Ова е местото каде што се случува процесот на фотосинтеза. Кај повеќето растенија, мезофилот е поделен на два слоја: горниот е палисаден, а долниот е сунѓерест.
- Одбранбени кафези
Чуварите ќелии се специјализирани клетки во епидермисот на листовите кои се користат за контрола на размената на гасови. Тие вршат заштитна функција за стомите. Стоматалните пори стануваат големи кога водата е слободно достапна, инаку заштитните клетки стануваат слаби.
- Стома
Фотосинтезата зависи од пенетрацијата на јаглерод диоксид (CO2) од воздухот преку стоматите во мезофилното ткиво. Кислородот (О2), произведен како нуспроизвод на фотосинтезата, го напушта растението низ стомите. Кога стомите се отворени, водата се губи преку испарување и мора да се замени преку протокот на транспирација со вода апсорбирана од корените. Растенијата се принудени да ја балансираат количината на CO2 апсорбирана од воздухот и загубата на вода низ стомачните пори.
Потребни услови за фотосинтеза
Следниве се условите што им се потребни на растенијата за да го спроведат процесот на фотосинтеза:
- Јаглерод диоксид.Безбоен, без мирис, природен гас кој се наоѓа во воздухот и има научно име CO2. Се формира при согорување на јаглерод и органски соединенија, а се јавува и при дишење.
- Вода. Транспарентна течност Хемиска супстанцијабез мирис и вкус (во нормални услови).
- Светлина.Иако вештачката светлина е погодна и за растенијата, природната сончева светлина генерално обезбедува подобри услови за фотосинтеза бидејќи содржи природно ултравиолетово зрачење, кое има позитивно влијаниена растенијата.
- Хлорофил.Ова зелен пигмент, се наоѓа во лисјата на растенијата.
- Хранливи материи и минерали.Хемикалии и органски соединенија, кои корените на растенијата ги апсорбираат од почвата.
Што се создава како резултат на фотосинтезата?
- Гликоза;
- Кислород.
(Светлосната енергија е прикажана во загради бидејќи не е материја)
Белешка:Растенијата добиваат CO2 од воздухот преку нивните лисја, а водата од почвата преку нивните корени. Светлината енергија доаѓа од Сонцето. Добиениот кислород се ослободува во воздухот од листовите. Добиената гликоза може да се претвори во други супстанции, како што е скроб, кој се користи како складиште на енергија.
Доколку факторите кои ја поттикнуваат фотосинтезата се отсутни или присутни во недоволни количини, растението може да биде негативно засегнато. На пример, помалку светлина создава поволни услови за инсектите кои ги јадат лисјата на растението, а недостатокот на вода го забавува.
Каде се случува фотосинтезата?
Фотосинтезата се случува во клетките на растенијата, во мали пластиди наречени хлоропласти. Хлоропластите (најчесто се наоѓаат во мезофилниот слој) содржат зелена супстанција наречена хлорофил. Подолу се прикажани други делови од клетката кои работат со хлоропластот за да вршат фотосинтеза.
Структура на растителна клетка
Функции на делови од растителни клетки
- : обезбедува структурна и механичка поддршка, ги штити клетките од, ја поправа и одредува формата на клетката, ја контролира брзината и насоката на растот и им дава облик на растенијата.
- : обезбедува платформа за повеќето хемиски процеси контролирани со ензими.
- : делува како бариера, контролирајќи го движењето на супстанциите во и надвор од клетката.
- : како што е опишано погоре, тие содржат хлорофил, зелена супстанца која ја апсорбира светлосната енергија преку процесот на фотосинтеза.
- : празнина во клеточната цитоплазма која складира вода.
- : содржи генетски знак (ДНК) кој ги контролира активностите на клетката.
Хлорофилот ја апсорбира светлосната енергија потребна за фотосинтеза. Важно е да се напомене дека не се апсорбираат сите бранови должини на светлината во боја. Растенијата првенствено ги апсорбираат црвените и сините бранови должини - тие не апсорбираат светлина во зелениот опсег.
Јаглерод диоксид за време на фотосинтезата
Растенијата внесуваат јаглерод диоксид од воздухот преку нивните лисја. Јаглерод диоксид истекува низ мала дупка на дното на листот - стомите.
Долниот дел од листот има лабаво распоредени клетки за да се дозволи јаглеродниот диоксид да стигне до другите клетки во листовите. Ова, исто така, му овозможува на кислородот произведен од фотосинтезата лесно да го напушти листот.
Јаглеродниот диоксид е присутен во воздухот што го дишеме во многу ниски концентрации и е неопходен фактор во темната фаза на фотосинтезата.
Светлина за време на фотосинтезата
Листот обично има голема површина за да може да апсорбира многу светлина. Неговата горна површина е заштитена од губење на вода, болести и изложеност на временски услови со восочен слој (кутикула). Врвот на листот е местото каде што светлината удира. Овој мезофилен слој се нарекува палисада. Прилагоден е да апсорбира големо количествосветлина, бидејќи содржи многу хлоропласти.
За време на светлосните фази, процесот на фотосинтеза се зголемува со повеќе светлина. Повеќе молекулихлорофилот се јонизира и повеќе ATP и NADPH се генерираат ако светлосните фотони се концентрираат на зелен лист. Иако светлината е исклучително важна во фотофазите, треба да се забележи дека прекумерните количини може да го оштетат хлорофилот и да го намалат процесот на фотосинтеза.
Лесните фази не се многу зависни од температурата, водата или јаглерод диоксидот, иако сите тие се потребни за да се заврши процесот на фотосинтеза.
Вода за време на фотосинтезата
Растенијата ја добиваат потребната вода за фотосинтеза преку нивните корени. Имаат коренски влакна кои растат во почвата. Корените се карактеризираат со голема површина и тенки ѕидови, што овозможуваат водата лесно да поминува низ нив.
Сликата покажува растенија и нивните клетки со доволно вода (лево) и недостаток од неа (десно).
Белешка:Корените клетки не содржат хлоропласти, бидејќи тие обично се во темница и не можат да фотосинтетизираат.
Ако растението не апсорбира доволно вода, таа венее. Без вода, растението нема да може да фотосинтезира доволно брзо, па дури и може да умре.
Која е важноста на водата за растенијата?
- Обезбедува растворени минерали кои го поддржуваат здравјето на растенијата;
- е медиум за транспорт;
- Одржува стабилност и исправност;
- Се лади и заситува со влага;
- Ви овозможува да извршувате различни хемиски реакцииво растителните клетки.
Важноста на фотосинтезата во природата
Биохемискиот процес на фотосинтеза користи енергија од сончевата светлина за претворање на водата и јаглерод диоксидот во кислород и гликоза. Гликозата се користи како градежен материјал во растенијата за раст на ткивото. Така, фотосинтезата е метод со кој се формираат корените, стеблата, лисјата, цветовите и плодовите. Без процесот на фотосинтеза, растенијата нема да можат да растат или да се размножуваат.
- Производителите
Поради нивната фотосинтетска способност, растенијата се познати како производители и служат како основа на речиси секој синџир на исхрана на Земјата. (Алгите се еквивалент на растенијата во). Целата храна што ја јадеме доаѓа од организми кои се фотосинтетички. Ние ги јадеме овие растенија директно или јадеме животни како крави или свињи кои консумираат растителна храна.
- Основа на синџирот на исхрана
Во водните системи, растенијата и алгите, исто така, ја формираат основата на синџирот на исхрана. Алгите служат како храна за, кои, пак, делуваат како извор на исхрана за поголемите организми. Без фотосинтеза во водни средини, животот не би бил возможен.
- Отстранување на јаглерод диоксид
Фотосинтезата го претвора јаглеродниот диоксид во кислород. За време на фотосинтезата, јаглеродниот диоксид од атмосферата влегува во растението и потоа се ослободува како кислород. Во денешниот свет, каде што нивото на јаглерод диоксид расте со алармантни стапки, секој процес што го отстранува јаглеродниот диоксид од атмосферата е еколошки важен.
- Вртење хранливи материи
Растенијата и другите фотосинтетички организми играат витална улога во циклусот на хранливи материи. Азотот во воздухот се фиксира во растителното ткиво и станува достапен за создавање на протеини. Микронутриентите кои се наоѓаат во почвата, исто така, може да се инкорпорираат во растителното ткиво и да станат достапни за тревопасните животни понатаму во синџирот на исхрана.
- Фотосинтетичка зависност
Фотосинтезата зависи од интензитетот и квалитетот на светлината. На екваторот, каде што сончевата светлина е обилна во текот на целата година, а водата не е ограничувачки фактор, растенијата имаат високи стапки на раст и можат да станат прилично големи. Спротивно на тоа, фотосинтезата се случува поретко во подлабоките делови на океанот, бидејќи светлината не продира во овие слоеви, што резултира со попуст екосистем.
