Ваша корзина пуста

Купить

Количество: 0

Всего: 0,00

0

Фотосинтез

Фотосинтез

Растения способны из неорганических веществ (углекислого газа и воды) синтезировать органический сахар.

Биология

Этикетки

фотосинтез, Световая фаза, Темновая фаза, хлоропласт, катаболический процесс, autotróf, лист, свет, солнечный свет, кислород, органический материал, углекислый газ, глюкоза, солнечная энергия, вода, кислородно-производство, Фиксация углерода, внутренняя мембрана, грана, тилакоид, матрица, фотосистема II, фотосистема I, фотосинтезирующие пигменты, АТФ, АТФаза, электронтранспортная система, глицериновой кислоты-3-фосфат, глицеральдегид-3-фосфат, рибулозо-1,5-дифосфат, Трансформация энергии, цикл, фотон, атмосферные газы, углевод, Солнце, обмен веществ, растение, биохимия, биология, _javasolt

Связанные экстра

Сцены

Суть фотосинтеза

  • CO₂ - Углекислый газ – неорганическое вещество, которое растение превращает в органическое – процесс образования сахаров. Растения – автотрофные организмы: способны перерабатывать неорганические вещества в органические. Гетеротрофные живые организмы (животные, грибы) не обладают данной способностью.
  • O₂ - Кислород образуется в процессе фотосинтеза в качестве побочного продукта. Кислородная потребность гетеротрофных организмов на Земле обеспечивается процессами фотосинтеза.
  • свет - Частицы света – фотоны. С использованием энергии фотонов света происходит преобразование неорганического углекислого газа в органические вещества – в сахара.
  • C₆H₁₂O₆ - Глюкоза или виноградный сахар. Вырабатывается в растениях из углекислого газа при наличии световой энергии.
  • H₂O - В растение вода поступает из почвы. В процессе фотосинтеза вода расщепляется на кислород, протоны (H⁺) и электроны (e⁻).

Структура листа растения

  • проводящий пучок: ксилема (древесина) - Транспортирует воду и минеральные соли. В процессе фотосинтеза вода расщепляется на кислород, протоны (H⁺) и электроны (e⁻).
  • проводящий пучок: флоэма (кора) - Транспортирует растворимые в воде органические вещества. Образующиеся в процессе фотосинтеза сахара по сосудам флоэмы переносятся к различным частям растения.
  • устьице - Через устьице поступает углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, проходящего в паренхиме, и здесь же удаляется и образующийся в реакции кислород. Через устьице проходит и испарение воды, поэтому для предотвращения пересыхания растение способно перекрывать его.
  • паренхима - Клетки паренхимы содержат большое количество хлоропласта, в которых и проходит фотосинтез. Верхний, палисадный слой паренхимы имеет плотную структуру, нижний, губчатый слой – рыхлую.
  • эпидермис - Состоит из одного слоя клеток, не содержащих хлоропластов – за исключением замыкающих клеток устьиц. Обеспечивает защиту растения и, при посредстве устьиц, связь с окружающей средой.

Фотосинтез

  • проводящий пучок: ксилема (древесина) - Транспортирует воду и минеральные соли. В процессе фотосинтеза вода расщепляется на кислород, протоны (H⁺) и электроны (e⁻).
  • проводящий пучок: флоэма (кора) - Транспортирует растворимые в воде органические вещества. Образующиеся в процессе фотосинтеза сахара по сосудам флоэмы переносятся к различным частям растения.
  • устьице - Через устьице поступает углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, проходящего в паренхиме, и здесь же удаляется и образующийся в реакции кислород. Через устьице проходит и испарение воды, поэтому для предотвращения пересыхания растение способно перекрывать его.
  • клетка паренхимы - Содержит большое количество хлоропластов: в них проходит фотосинтез.
  • CO₂ - Углекислый газ – неорганическое вещество, которое растение превращает в органическое – процесс образования сахаров. Растения – автотрофные организмы: способны перерабатывать неорганические вещества в органические. Гетеротрофные живые организмы (животные, грибы) не обладают данной способностью.
  • O₂ - Образуется в процессе фотосинтеза в качестве побочного продукта. Кислородная потребность гетеротрофных организмов на Земле обеспечивается процессами фотосинтеза.
  • свет - Его частицы – фотоны. С использованием энергии фотонов света происходит преобразование неорганического углекислого газа в органические вещества – в сахара.
  • C₆H₁₂O₆ - Глюкоза или виноградный сахар. Вырабатывается в растениях из углекислого газа при наличии световой энергии.
  • H₂O - В растение вода поступает из почвы. В процессе фотосинтеза вода расщепляется на кислород, протоны (H⁺) и электроны (e⁻).

Клетка

  • аппарат Гольджи - Имеет важное значение в процессе созревания белков.
  • эндоплазматическая сеть (ЭПС) - Внутриклеточная, сложная мембранная система. Участвует в белковом и липидном синтезах, в процессах созревания белков и расщепления некоторых веществ.
  • везикула - Мембранно-защищенная сумка для внутриклеточной транспортировки различных веществ. Один из видов везикул- лизосомы, в них происходят переваривание макромолекул и расщепление побочных веществ.
  • цитоплазма
  • вакуоль - Полость в клетке, заполненная клеточным соком. Важное значение имеет в регулировании внутриклеточного тургорного давления, накоплении питательных веществ и выделении продуктов метаболизма.
  • зелёный пластид (хлоропласт) - Здесь проходит процесс фотосинтеза: в растении при поглощении солнечной энергии углекислый газ превращается в сахара.
  • клеточная стенка - Состоит в основном из целлюлозы. Покрывает мембрану клетки растения, обеспечивает ее защиту, формирует контур клетки и придает конструкционную жесткость растительным тканям.
  • ядро клетки - Содержит хроматин – комплекс ДНК, РНК и белков.n Клетки животных, растений и грибов – эукариоты, то есть имеют ядра. Прокариотные клетки (у бактерий) ядер не имеют, их ДНК находится в цитоплазме.
  • клеточная мембрана - Окружающая ядро липидная мембрана.
  • цитоскелет - Обеспечивает размещение и передвижение органелл клетки, а в клетках животных, не имеющих клеточной стенки,поддерживает целостность клетки.
  • митохондрия - Энергетические станции клетки: окисляя органические молекулы, синтезируют АТФ (аденозинтрифосфат), являющийся центральным энергетическим источником клетки.

Световая фаза

  • зелёный пластид (хлоропласт) - Здесь проходит фотосинтез: превращение углекислого газа в виноградный сахар с использованием световой энергии.
  • внутренняя мембрана - Дискообразные выпячивания на внутренней мембране – это тилакоиды, они содержат ключевые ферменты светозависимых реакций фотосинтеза. Тилакоиды образуют структуры, подобные стопке дисков, так называемые граны.
  • грана
  • тилакоид
  • строма
  • мембрана тилакоида - Содержит ключевые ферменты светозависимой реакции фотосинтеза.
  • тилакоид внутри
  • фотосистема II - Состоит из белков и светопоглощающих пигментов. Длина волн поглощаемого света: 680 нанометров. Пигменты:хлорофилл а, хлорофилл b и ксантофилл. Главный пигмент реакционного центра - хлорофилл а, который при поглощении фотона света переходит в возбужденное состояние и испускает электрон, попадающий затем в электронтранспортную систему.
  • фотосистема I - Состоит из белков и светопоглощающих пигментов. Длина волн поглощаемого света: 700 нанометров. Пигменты: хлорофилл а, хлорофилл b и каротин. Главный пигмент реакционного центра-хлорофилл а. При поглощении фотона света он переходит в возбужденное состояние и испускает электрон, который затем замещается электроном из электронтранспортной цепи фотосистемы I.
  • e⁻
  • H₂O - В растение вода поступает из почвы. В процессе фотосинтеза вода расщепляется на кислород, протоны (H⁺) и электроны (e⁻).
  • O
  • H⁺
  • O₂ - Кислород образуется в процессе фотосинтеза в качестве побочного продукта. Кислородная потребность гетеротрофных организмов на Земле обеспечивается процессами фотосинтеза.
  • ПХ - Пластохинон. Переносит электроны от фотосистемы II к цитохромному комплексу.
  • цит - Цитохромный комплекс. В его состав входит железосодержащий белок. Цитохром забирает электроны от пластохинона и переносит их к пластоцианину, при этом нагнетая ионы водорода в люмен тилакоида через его мембрану.
  • ПЦ - Пластоцианин. Забирает от цитохромного комплекса электроны и переносит их к фотосистеме I.
  • ФД - Ферредоксин. Переносчик электронов от фотосистемы I к молекулам ФНР: к ферредоксин-НАДФ-редуктазе.
  • ФНР - Ферредоксин-НАДФ-редуктаза. Переносит электрон от ферредоксина к НАДФ, то есть восстанавливает молекулы НАДФ.
  • фосфат
  • АДФ
  • АТФ - Аденозинтрифосфат: образуется при соединении АДФ и фосфата. Молекула энергетического центра клетки. При участии АТФ происходит превращение неорганического углекислого газа в органическую молекулу глюкозы в процессе темновой реакции фотосинтеза.
  • НАДФ - Никотинамидадениндинуклеотидфосфат: забирая от ФНР электрон и ион водорода из проходящих через аденозинтрифосфатазу протонов, восстанавливается до НАДФ-гидрина (НАДФН).
  • НАДФН
  • АТФаза - Аденозинтрифосфатаза - белковый фермент для синтеза АТФ. Ионы водорода с внутренней стороны мембраны тилакоида переходят через нее на внешнюю сторону. Они устремляются наружу из-за высокой концентрации протонов и избыточного позитивного заряда внутри тилакоида. Поэтому при переходе через АТФазу высвобождается энергия, которая используется для синтеза АТФ.
  • электронтранспортная система - Возбужденные электроны фотосистемы II по электронтранспортной цепи переходят к фотосистеме I. Между тем ионы водорода переходят через мембрану и накапливаются внутри тилакоида.
  • подъёмная сила, действующая на протоны

Темновая фаза

  • АТФ
  • АДФ
  • НАДФН
  • НАДФ
  • 5C - Молекула глюкозы с 5-ю атомами углерода (пентозо-дифосфат).
  • CO₂ - Углекислый газ. Неорганическая молекула, которую растение превращает в органическую: происходит образование сахаров. В 5-углеродном сахаре растет число атомов углерода. Катализатор встраивания - белковый фермент Рубиско является ключевым ферментом темновых реакций.
  • 3C
  • 3C - 3-углеродная молекула
  • 6C (глюкоза) - Продукт фотосинтеза, образующийся из пятиуглеродного сахара при присоединении к нему моноуглеродного неорганического углекислого газа. В дальнейших обменных процессах растения на его основе происходит синтез крахмала, а также образуется АТФ в процессах расщепления.
  • связывание CO₂, синтез 3-фосфоглицериновой кислоты - Ключевая реакция темновой фазы. Здесь встраивается неорганический углекислый газ в органическую молекулу углевода. Суть автотрофных процессов в том, что из неорганического вещества образуется органическое. Число атомов углерода в молекулах возрастает с 5-и до 6-и, продукт реакции: две молекулы 3-углеродного 3-глицерофосфата. Катализатором реакции является фермент Рубиско.
  • образование 1,3-дифосфоглицериновой кислоты - Трехуглеродная 3-фосфоглицериновая кислота при участии АТФ превращается в 1,3-дифосфоглицериновую кислоту.
  • синтез глицеральдегид-3-фосфата - Трехуглеродная 1,3-дифосфоглицериновая кислота преобразуется в трехуглеродный глицеральдегид-3-фосфат. Для реакции необходимо наличие НАДФН, в результате образуется неорганический фосфат ( для упрощения это в анимации не показано).
  • выход глицеральдегид-3-фосфата из цикла - Из шести глицеральдегида-3-фосфата один выпадает из цикла, и в дальнейшем участвует во внутриклеточном синтезе глюкозы.
  • синтез пентозо-бифосфата - В несколько этапов, при наличии катализаторов реакции, с участием АТФ молекулы трехуглеродного глицеральдегид-3-фосфата преобразуются в пятиуглеродный пентоз-бифосфат (рибулозо-1,5-бифосфат). Этот процесс также называется регенерацией рибулозо-1,5-бифосфата. Цикл повторяется заново.

Искусственный лист

  • нитридный полупроводник - Дешевый, широкоиспользуемый полупроводник. При помощи световой энергии расщепляет воду. Это соответствует световой фазе фотосинтеза.
  • металлический катализатор - Катализатор реакции восстановления углекислого газа. Это соответствует темновой фазе фотосинтеза. Углекислый газ превращается в органическую муравьиную кислоту.
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • НСООН (муравьиная кислота)

Анимация

Речевое сопровождение

Суть фотосинтеза заключается в том, что с использованием солнечной энергии из неорганического углекислого газа растение вырабатывает органическое веществовиноградный сахар. Процесс сопровождается выделением кислорода.

Фотосинтез проходит в зелёных частях растения, таких как лист или мягкий стебель. Зелёный цвет им придаёт паренхима, в клетках которой в большом количестве находятся зелёные пластидыхлоропласты – именно в них и проходит фотосинтез.

Хлоропласты наделены двойной мембраной, внутренняя из которых образует дисковидные тилакоиды. Наслаиваясь, тилакоиды создают структуры, подобные стопкам дисков – граны. Мембрана тилакоидов содержит ключевые ферменты светозависимых реакций фотосинтеза.

Наиболее важные из них – две фотосистемы и связывающая их электронтранспортная цепь.
В фотосистемах находятся связанные с белками, светопоглощающие пигменты, среди которых зелёный хлорофилл – самый важный.

Молекулы хлорофилла а реакционного центра фотосистемы II под действием фотонов света возбуждаются и испускают электроны. Они поступают в электронтранспортную систему. Электрондефицитный, окисленный хлорофилл восполняет электроны из молекул воды, образующиеся при её расщеплении: атомы кислорода воды объединяются в молекулы, а протоны накапливаются на внутренней стороне мембраны тилакоида.

Первый участник электронтранспортной цепи – пластохинон, который переносит электрон к цитохромному комплексу.
Цитохром – железосодержащий белок, транспортирующий электрон к пластоцианину, при этом нагнетая дополнительные протоны на внутреннюю сторону мембраны тилакоида. Электроны с транспортной цепи попадают в фотосистему I.

Молекула хлорофилла реакционного центра фотосистемы I находится в электрондефицитном состоянии, так как под действием фотонов света произошёл выброс электрона. Испущенные электроны при посредстве ферредоксина переносятся к ферредоксин-НАДФ-редуктазе.

В световой фазе внутри тилакоида накапливаются протоны, поэтому здесь растёт концентрация водородных ионов и создаётся излишний положительный заряд. Это вызывает появление подъёмной силы. Протоны могут выходить через АТФазу (аденозинтрифосфатазу), при этом выделяется энергия, поскольку в процессе выравнивания концентрации протонов и заряда, система переходит с высокоэнергетического уровня на более низкий. Высвобождающаяся энергия используется в синтезе АТФ. Свободные протоны и электроны захватываются молекулами НАДФ, при этом образуются молекулы НАДФН.

Резюме:
Под действием поглощенной энергии фотонов света создаётся неоднородное распределение протонов. Возникающая вследствие этого тяговая сила в конечном результате приводит к синтезу АТФ.

Темновые реакции не требуют света. В процессе темновых реакций происходит встраивание диоксида углерода в органические вещества при участии водорода молекулы НАДФН и энергии, выделяющейся в светозависимых реакциях синтеза АТФ.
Начнём с 3 молекул 5-углеродного сахара!
Общая сумма атомов углерода – 15. При участии некоторого белкового фермента во все три молекулы встраивается по одной молекуле углекислого газа, в результате получаемый продукт расщепляется надвое. Образуются шесть 3-углеродных молекулы, общая сумма атомов углерода возрастает до 18. При участии по одной молекуле НАДФН и АТФ образуются молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Одна из них выходит из цикла, остальные при участии трех молекул АТФ превращаются обратно в три молекулы 5-углеродного сахара, и цикл повторяется заново.

Итак, всего за весь цикл высвободилась одна 3-углеродная молекула, для этого понадобились АТФ и НАДФН, которые были синтезированы в светозависимых реакциях. В двух таких циклах образуются две 3-углеродные молекулы, которые, сцепляясь, создают 6-углеродную молекулу глюкозы. Из образовавшейся глюкозы в растении создаются запасы питательных веществ, крахмал, и в метаболических процессах расщепления идёт синтез АТФ.

В настоящее время ведутся эксперименты с искусственными системами фотосинтеза. На макете искусственного листа в двух отдельных ёмкостях проходят световые и темновые реакции. Световые реакции идут на нитридном полупроводнике, при освещении на нём проходит реакция расщепления воды. Кислород выделяется в форме пузырьков, протоны и, по проводнику, электроны переходят в другую ёмкость, где идут темновые реакции. Здесь проходит синтез муравьиной кислоты из углекислого газа и воды при посредстве металлического катализатора. Система даёт возможность использования солнечной энергии. При этом может быть достигнуто понижение содержания углекислого газа в атмосфере, что способствовало бы сдерживанию парникового эффекта.

Связанные экстра

Хлорофилл

Зелёный пигмент растений, поглощая солнечную энергию, становится незаменимым участником...

Парниковый эффект

Парниковый эффект усиливается вследствие жизнедеятельности человека и является причиной...

Клетки тканей растений и животных, клеточные органоиды

В эукаритических клетках находится множество органоидов.

Круговорот кислорода в природе

Для большинства живых организмов необходимо наличие кислорода. На нашей Земле происходит...

Транспортные процессы

Анимация показывает пассивные и активные транспортные процессы, протекающие через...

Загрязнение атмосферного воздуха

В анимации показаны основные источники загрязнения воздуха: сельскохозяйственные,...

Mеханизм действия ферментов

Ферменты – это обычные белковые молекулы или их комплексы, ускоряющие (катализирующие)...

Семя и прорастание

Семя двудольных растений состоит из двух семядолей, а у однодольных растений из одной...

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение является свойством жидкости, при котором она стремится принять...

Вегетативные органы растений

Органы, которые необходимы для жизни и развития растения.

Анатомия листьев

В анимации приводятся основные типы листьев, а также показаны отличия между листьями...

Ниша

Ниша - это абстрактное понятие, характеризующее требования живых организмов и их...

Истребление лесов

Истребление лесов оказывает серьёзное негативное влияние на окружающую среду.

Амёба обыкновенная

Одноклеточный, гетеротрофный организм, обитающий в пресной воде, форма которого постоянно...

АДФ, АТФ

АТФ является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов,...

Круговорот углерода

Углерод в результате фотосинтеза встраивается в структуру органических соединений, а в...

Цветок

При помощи анимации мы можем ознакомиться со строением типичного цветка.

Солнце

Диаметр Солнца приблизительно в 109 раз больше диаметра Земли. Состоит в основном из...

Кислород (O₂) (средний уровень)

Самый распространённый элемент на Земле, необходим для жизни.

Сравнение однодольных и двудольных растений

Покрытосеменные растения образуют две большие группы: однодольные и двудольные.

Эвглена зелёная

Одноклеточное, обитающее в пресных водоёмах. Способно как к автотрофному, так и к...

Added to your cart.