Esistono tre tipi di plastidi:

• cloroplasti- verde, funzione - fotosintesi
• cromoplasti- rosso e giallo, sono cloroplasti fatiscenti, possono conferire colori vivaci a petali e frutti.
• leucoplasti- incolore, funzione - deposito di sostanze.

La struttura dei cloroplasti

Coperto da due membrane. La membrana esterna è liscia, quella interna ha escrescenze verso l'interno: i tilacoidi. Vengono chiamati pile di tilacoidi corti cereali, aumentano l'area della membrana interna per accogliere il maggior numero possibile di enzimi fotosintetici.

L'ambiente interno del cloroplasto è chiamato stroma. Contiene DNA circolare e ribosomi, grazie ai quali i cloroplasti producono autonomamente parte delle loro proteine, motivo per cui sono chiamati organelli semiautonomi. (Si ritiene che i plastidi fossero precedentemente batteri liberi che venivano assorbiti da una grande cellula, ma non digeriti.)

Fotosintesi (semplice)

Nelle foglie verdi alla luce
Nei cloroplasti si utilizza la clorofilla
Dall'anidride carbonica e dall'acqua
Vengono sintetizzati glucosio e ossigeno.

Fotosintesi (media difficoltà)

1. Fase leggera.
Si verifica alla luce nella grana dei cloroplasti. Sotto l'influenza della luce, avviene la decomposizione (fotolisi) dell'acqua, con produzione di ossigeno, che viene rilasciato, nonché atomi di idrogeno (NADP-H) ed energia ATP, che vengono utilizzati nella fase successiva.

2. Fase oscura.
Si verifica sia alla luce che all'oscurità (la luce non è necessaria), nello stroma dei cloroplasti. Dall'anidride carbonica ottenuta dall'ambiente e dagli atomi di idrogeno ottenuti nella fase precedente, il glucosio viene sintetizzato utilizzando l'energia dell'ATP ottenuta nella fase precedente.

Scegline uno, l'opzione più corretta. Organello cellulare contenente una molecola di DNA
1) ribosoma
2) cloroplasto
3) centro della cellula
4) Complesso di Golgi

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Nella sintesi di quale sostanza gli atomi di idrogeno partecipano alla fase oscura della fotosintesi?
1) NADP-2H
2) glucosio
3)ATP
4) acqua

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Quale organello cellulare contiene il DNA?
1) vacuolo
2) ribosoma
3) cloroplasto
4) lisosoma

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Nelle cellule avviene la sintesi primaria del glucosio
1) mitocondri
2) reticolo endoplasmatico
3) Complesso di Golgi
4) cloroplasti

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Le molecole di ossigeno durante la fotosintesi si formano a causa della decomposizione delle molecole
1) anidride carbonica
2) glucosio
3)ATP
4) acqua

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Il processo di fotosintesi dovrebbe essere considerato uno degli anelli importanti del ciclo del carbonio nella biosfera, poiché durante il suo
1) le piante assorbono il carbonio dalla natura inanimata trasformandolo in materia vivente
2) le piante rilasciano ossigeno nell'atmosfera
3) gli organismi rilasciano anidride carbonica durante la respirazione
4) la produzione industriale riempie l'atmosfera di anidride carbonica

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Le seguenti affermazioni sulla fotosintesi sono corrette? A) Nella fase luminosa, l'energia della luce viene convertita nell'energia dei legami chimici del glucosio. B) Le reazioni della fase oscura si verificano sulle membrane dei tilacoidi, nelle quali entrano le molecole di anidride carbonica.
1) solo A è corretto
2) solo B è corretta
3) entrambi i giudizi sono corretti
4) entrambi i giudizi sono errati

Risposta

CLOROPLAST
1. Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere la struttura e le funzioni del cloroplasto. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) è un organello a doppia membrana
2) ha una propria molecola di DNA chiusa
3) è un organello semi-autonomo
4) forma il fuso
5) riempito con linfa cellulare con saccarosio

Risposta

2. Seleziona tre caratteristiche della struttura e delle funzioni dei cloroplasti
1) le membrane interne formano le creste
2) nei cereali si verificano molte reazioni
3) in essi avviene la sintesi del glucosio
4) sono il sito della sintesi dei lipidi
5) sono costituiti da due particelle diverse
6) organelli a doppia membrana

Risposta

3. Scegli tre risposte corrette su sei e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Nei cloroplasti delle cellule vegetali si verificano i seguenti processi:
1) idrolisi dei polisaccaridi
2) degradazione dell'acido piruvico
3) fotolisi dell'acqua
4) scomposizione dei grassi in acidi grassi e glicerolo
5) sintesi dei carboidrati
6) Sintesi di ATP

Risposta

CLOROPLASTICI TRANNE
1. I seguenti termini, tranne due, sono usati per descrivere i plastidi. Individua due termini che “escono” dall'elenco generale e scrivi i numeri con i quali sono indicati nella tabella.
1) pigmento
2) glicocalice
3)grana
4) cresta
5) tilacoide

Risposta

2. Tutte le seguenti caratteristiche tranne due possono essere utilizzate per descrivere i cloroplasti. Individua due caratteristiche che “cadono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate.
1) organelli a doppia membrana
2) utilizzare l'energia luminosa per creare sostanze organiche
3) le membrane interne formano le creste
4) la sintesi del glucosio avviene sulle membrane delle creste
5) i materiali di partenza per la sintesi dei carboidrati sono l'anidride carbonica e l'acqua

Risposta

STROMA - TILACOIDE
Stabilire una corrispondenza tra i processi e la loro localizzazione nei cloroplasti: 1) stroma, 2) tilacoide. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) utilizzo dell'ATP
B) fotolisi dell'acqua
B) stimolazione della clorofilla
D) formazione di pentoso
D) trasferimento di elettroni lungo la catena enzimatica

Risposta

1. Le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, vengono utilizzate per descrivere la struttura e le funzioni dell'organello cellulare raffigurato. Individua due caratteristiche che “cadono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate.

2) accumula molecole di ATP
3) fornisce la fotosintesi

5) ha semi-autonomia

Risposta

2. Tutte le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere l'organello cellulare mostrato in figura. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) organello a membrana singola
2) è costituito da creste e cromatina
3) contiene DNA circolare
4) sintetizza la propria proteina
5) capace di divisione

Risposta

Le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, vengono utilizzate per descrivere la struttura e le funzioni dell'organello cellulare raffigurato. Individua due caratteristiche che “cadono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate.
1) scompone i biopolimeri in monomeri
2) accumula molecole di ATP
3) fornisce la fotosintesi
4) si riferisce agli organelli a doppia membrana
5) ha semi-autonomia

Risposta

LEGGERO
1. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Durante la fase leggera della fotosintesi nella cellula
1) l'ossigeno si forma a seguito della decomposizione delle molecole d'acqua
2) i carboidrati sono sintetizzati da anidride carbonica e acqua
3) la polimerizzazione delle molecole di glucosio avviene per formare l'amido
4) Vengono sintetizzate le molecole di ATP
5) l'energia delle molecole di ATP viene spesa per la sintesi dei carboidrati

Risposta

2. Individua tre affermazioni corrette dall'elenco generale e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate nella tabella. Durante la fase luminosa avviene la fotosintesi
1) fotolisi dell'acqua


4) connessione dell'idrogeno con il trasportatore NADP+

Risposta

LUCE SALVO
1. Tutti i segni seguenti, tranne due, possono essere utilizzati per determinare i processi della fase luminosa della fotosintesi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) fotolisi dell'acqua
2) riduzione dell'anidride carbonica a glucosio
3) sintesi di molecole di ATP utilizzando l'energia della luce solare
4) formazione di ossigeno molecolare
5) utilizzo dell'energia delle molecole di ATP per la sintesi dei carboidrati

Risposta

2. Tutte le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere la fase luminosa della fotosintesi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) si forma un sottoprodotto: ossigeno
2) si verifica nello stroma del cloroplasto
3) legame dell'anidride carbonica
4) Sintesi di ATP
5) fotolisi dell'acqua

Risposta

3. Tutte le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, vengono utilizzate per descrivere lo stadio della fotosintesi mostrato in figura. Individua due caratteristiche che “cadono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate. In questa fase
1) avviene la sintesi del glucosio
2) inizia il ciclo di Calvino
3) L'ATP viene sintetizzato
4) avviene la fotolisi dell'acqua
5) l'idrogeno si combina con il NADP

Risposta

BUIO
Scegli tre opzioni. La fase oscura della fotosintesi è caratterizzata da
1) il verificarsi di processi sulle membrane interne dei cloroplasti
2) sintesi del glucosio
3) fissazione dell'anidride carbonica
4) il corso dei processi nello stroma dei cloroplasti
5) la presenza di fotolisi dell'acqua
6) Formazione di ATP

Risposta

SCURO TRANNE
1. I concetti elencati di seguito, tranne due, vengono utilizzati per descrivere la fase oscura della fotosintesi. Individua due concetti che “cadono” dall'elenco generale e scrivi i numeri con cui sono indicati.

2) fotolisi
3) ossidazione del NADP 2H
4)grana
5) stroma

Risposta

2. Tutte le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, vengono utilizzate per descrivere la fase oscura della fotosintesi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) formazione di ossigeno
2) fissazione dell'anidride carbonica
3) utilizzo dell'energia ATP
4) sintesi del glucosio
5) stimolazione della clorofilla

Risposta

CHIARO - SCURO
1. Stabilire una corrispondenza tra il processo di fotosintesi e la fase in cui avviene: 1) luce, 2) buio. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) formazione di molecole NADP-2H
B) rilascio di ossigeno
B) sintesi dei monosaccaridi
D) sintesi di molecole di ATP
D) aggiunta di anidride carbonica ai carboidrati

Risposta

2. Stabilire una corrispondenza tra la caratteristica e la fase della fotosintesi: 1) luce, 2) buio. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) fotolisi dell'acqua
B) fissazione dell'anidride carbonica
B) scissione delle molecole di ATP
D) eccitazione della clorofilla da parte dei quanti di luce
D) sintesi del glucosio

Risposta

3. Stabilire una corrispondenza tra il processo di fotosintesi e la fase in cui avviene: 1) luce, 2) buio. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) formazione di molecole NADP*2H
B) rilascio di ossigeno
B) sintesi del glucosio
D) sintesi di molecole di ATP
D) riduzione dell'anidride carbonica

Risposta

4. Stabilire una corrispondenza tra i processi e la fase della fotosintesi: 1) luce, 2) buio. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) polimerizzazione del glucosio
B) legame dell'anidride carbonica
B) Sintesi di ATP
D) fotolisi dell'acqua
D) formazione di atomi di idrogeno
E) sintesi del glucosio

Risposta

5. Stabilire una corrispondenza tra le fasi della fotosintesi e le loro caratteristiche: 1) luce, 2) buio. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) avviene la fotolisi dell'acqua
B) Si forma l'ATP
B) l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera
D) procede con il dispendio di energia ATP
D) le reazioni possono avvenire sia alla luce che al buio

Risposta

6 sab. Stabilire una corrispondenza tra le fasi della fotosintesi e le loro caratteristiche: 1) luce, 2) buio. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) ripristino del NADP+
B) trasporto degli ioni idrogeno attraverso la membrana
B) si verifica nella grana dei cloroplasti
D) vengono sintetizzate le molecole di carboidrati
D) gli elettroni della clorofilla si spostano ad un livello energetico più elevato
E) L'energia ATP viene consumata

Risposta

FORMAZIONE 7:
A) movimento degli elettroni eccitati
B) conversione di NADP-2R in NADP+
B) ossidazione del NADPH
D) si forma ossigeno molecolare
D) i processi si verificano nello stroma del cloroplasto

SOTTO SEQUENZA
1. Stabilire la sequenza corretta dei processi che si verificano durante la fotosintesi. Annota i numeri sotto i quali sono indicati nella tabella.
1) Utilizzo dell'anidride carbonica
2) Formazione di ossigeno
3) Sintesi dei carboidrati
4) Sintesi di molecole di ATP
5) Eccitazione della clorofilla

Risposta

2. Stabilire la sequenza corretta dei processi di fotosintesi.
1) conversione dell'energia solare in energia ATP
2) formazione di elettroni eccitati della clorofilla
3) fissazione dell'anidride carbonica
4) formazione di amido
5) conversione dell'energia ATP in energia del glucosio

Risposta

3. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante la fotosintesi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) fissazione dell'anidride carbonica
2) Rottura dell'ATP e rilascio di energia
3) sintesi del glucosio
4) sintesi di molecole di ATP
5) stimolazione della clorofilla

Risposta

FOTOSINTESI
Selezionare gli organelli cellulari e le loro strutture coinvolte nel processo di fotosintesi.
1) lisosomi
2) cloroplasti
3) tilacoidi
4) cereali
5) vacuoli
6) ribosomi

Risposta

FOTOSINTESI ECC
Tutte le seguenti caratteristiche tranne due possono essere utilizzate per descrivere il processo di fotosintesi. Identifica due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate nella tua risposta.
1) Per eseguire il processo viene utilizzata l'energia luminosa.
2) Il processo avviene in presenza di enzimi.
3) Il ruolo centrale nel processo spetta alla molecola di clorofilla.
4) Il processo è accompagnato dalla scomposizione della molecola di glucosio.
5) Il processo non può avvenire nelle cellule procariotiche.

Risposta

Analizza la tabella. Compila le celle vuote della tabella utilizzando i concetti e i termini indicati nell'elenco. Per ciascuna cella con lettere, seleziona il termine appropriato dall'elenco fornito.
1) membrane tilacoidi
2) fase luminosa
3) fissazione del carbonio inorganico
4) fotosintesi dell'acqua
5) fase oscura
6) citoplasma cellulare

Risposta

Analizza la tabella “Reazioni della fotosintesi”. Per ogni lettera selezionare il termine corrispondente dall'elenco fornito.
1) fosforilazione ossidativa
2) ossidazione del NADP-2H
3) membrane tilacoidi
4) glicolisi
5) aggiunta di anidride carbonica al pentoso
6) formazione di ossigeno
7) formazione di ribulosio difosfato e glucosio
8) sintesi di 38 ATP

Risposta

Inserire nel testo “Sintesi di sostanze organiche in una pianta” i termini mancanti dall'elenco proposto, utilizzando notazioni numeriche. Annotare i numeri selezionati nell'ordine corrispondente alle lettere. Le piante immagazzinano l'energia necessaria alla loro esistenza sotto forma di sostanze organiche. Queste sostanze vengono sintetizzate durante __________ (A). Questo processo avviene nelle cellule fogliari in __________ (B) - speciali plastidi verdi. Contengono una speciale sostanza verde – __________ (B). Un prerequisito per la formazione di sostanze organiche oltre all'acqua e all'anidride carbonica è __________ (D).
Elenco dei termini:
1) respirazione
2) evaporazione
3) leucoplasto
4) cibo
5) luce
6) fotosintesi
7) cloroplasto
8) clorofilla

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra le fasi del processo e i processi: 1) fotosintesi, 2) biosintesi proteica. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) rilascio di ossigeno libero
B) formazione di legami peptidici tra amminoacidi
B) sintesi dell'mRNA sul DNA
D) processo di traduzione
D) ripristino dei carboidrati
E) conversione di NADP+ in NADP 2H

Risposta

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Sai che ogni foglia verde è una "fabbrica" ​​in miniatura di sostanze nutritive e ossigeno, necessarie per la vita normale non solo degli animali, ma anche degli esseri umani. La fotosintesi è il processo di produzione di queste sostanze dall'acqua e dall'anidride carbonica dell'atmosfera. Questo è un processo chimico molto complesso che avviene con la partecipazione della luce. Indubbiamente, tutti sono interessati a come avviene il processo di fotosintesi. Il processo consiste in due fasi: la prima fase è l'assorbimento dei quanti di luce e la seconda fase è l'utilizzo della loro energia in varie reazioni chimiche.

Come avviene il processo di fotosintesi?
La pianta assorbe la luce utilizzando una sostanza verde chiamata clorofilla. La clorofilla è contenuta nei cloroplasti, che si trovano nei frutti e negli steli. Ma un numero particolarmente elevato di essi si trova nelle foglie, perché la foglia, grazie alla sua struttura piuttosto semplice, può attirare una grande quantità di luce e, di conseguenza, ricevere molta più energia per il processo di fotosintesi.
La clorofilla, dopo l'assorbimento, si trova in uno stato eccitato e trasferisce energia ad altre molecole del corpo vegetale, soprattutto a quelle che partecipano direttamente alla fotosintesi. La seconda fase del processo di fotosintesi avviene senza la partecipazione obbligatoria della luce e consiste nell'ottenimento di un legame chimico con la partecipazione dell'anidride carbonica, ottenuta dall'acqua e dall'aria. In questa fase vengono sintetizzate varie sostanze molto utili alla vita, come il glucosio e l'amido.

Le piante stesse utilizzano queste sostanze organiche per nutrire le loro varie parti, oltre che per il mantenimento delle normali funzioni vitali. Inoltre, queste sostanze vengono ottenute anche da animali che si nutrono di piante. Una persona ottiene queste sostanze mangiando cibi di origine vegetale e animale.

Condizioni per la fotosintesi
Il processo di fotosintesi può avvenire non solo sotto l'influenza della luce artificiale, ma anche della luce solare. In natura, di norma, le piante svolgono attivamente le loro attività in primavera ed estate, cioè in un periodo in cui è necessaria molta luce solare. In autunno c'è meno luce, le giornate si accorciano, le foglie ingialliscono e poi cadono. Ma non appena appare il caldo sole primaverile, il fogliame verde si risveglia e le “fabbriche” verdi riprendono il loro lavoro per fornire una grande quantità di nutrienti e ossigeno, così necessari alla vita.

Dove avviene il processo di fotosintesi?
La fotosintesi avviene principalmente, come abbiamo detto sopra, se si ricorda, nelle foglie delle piante, perché hanno la capacità di ricevere una grande quantità di luce, così necessaria per il processo di fotosintesi.

In conclusione, possiamo riassumere e dire che un processo come la fotosintesi è parte integrante della vita vegetale. Speriamo che il nostro articolo abbia aiutato molte persone a capire cos'è la fotosintesi e perché è necessaria.

La storia della scoperta di un fenomeno sorprendente e di vitale importanza come la fotosintesi ha radici profonde nel passato. Più di quattro secoli fa, nel 1600, lo scienziato belga Jan Van Helmont eseguì un semplice esperimento. Mise un ramoscello di salice in un sacco contenente 80 kg di terra. Lo scienziato ha registrato il peso iniziale del salice e poi ha annaffiato la pianta esclusivamente con acqua piovana per cinque anni. Immaginate la sorpresa di Jan Van Helmont quando ripesò il salice. Il peso della pianta è aumentato di 65 kg e la massa della terra è diminuita di soli 50 grammi! Dove la pianta abbia ottenuto 64 kg e 950 grammi di sostanze nutritive rimane un mistero per lo scienziato!

Il successivo esperimento significativo sulla strada verso la scoperta della fotosintesi appartenne al chimico inglese Joseph Priestley. Lo scienziato mise un topo sotto il cofano e cinque ore dopo il roditore morì. Quando Priestley mise un rametto di menta accanto al topo e coprì il roditore con un berretto, il topo rimase vivo. Questo esperimento ha portato lo scienziato all'idea che esista un processo opposto alla respirazione. Jan Ingenhouse nel 1779 stabilì il fatto che solo le parti verdi delle piante sono in grado di rilasciare ossigeno. Tre anni dopo, lo scienziato svizzero Jean Senebier dimostrò che l'anidride carbonica, sotto l'influenza della luce solare, si decompone negli organelli delle piante verdi. Solo cinque anni dopo, lo scienziato francese Jacques Boussingault, conducendo ricerche di laboratorio, scoprì il fatto che l'assorbimento dell'acqua da parte delle piante avviene anche durante la sintesi delle sostanze organiche. La scoperta epocale fu fatta nel 1864 dal botanico tedesco Julius Sachs. È stato in grado di dimostrare che il volume di anidride carbonica consumata e di ossigeno rilasciato avviene in un rapporto 1:1.

La fotosintesi è uno dei processi biologici più significativi

In termini scientifici, la fotosintesi (dal greco antico φῶς - luce e σύνθεσις - connessione, legame) è un processo in cui si formano sostanze organiche da anidride carbonica e acqua alla luce. Il ruolo principale in questo processo appartiene ai segmenti fotosintetici.

In senso figurato, la foglia della pianta può essere paragonata a un laboratorio, le cui finestre si affacciano sul lato soleggiato. È in esso che avviene la formazione di sostanze organiche. Questo processo è la base per l’esistenza di tutta la vita sulla Terra.

Molti si chiederanno ragionevolmente: cosa respirano le persone che vivono in una città, dove di giorno non si riesce a trovare nemmeno un albero o un filo d'erba con il fuoco? La risposta è molto semplice. Il fatto è che le piante terrestri rappresentano solo il 20% dell'ossigeno rilasciato dalle piante. Le alghe svolgono un ruolo di primo piano nella produzione di ossigeno nell'atmosfera. Rappresentano l’80% dell’ossigeno prodotto. Parlando nel linguaggio dei numeri, sia le piante che le alghe rilasciano ogni anno 145 miliardi di tonnellate (!) di ossigeno nell'atmosfera! Non per niente gli oceani del mondo sono chiamati “i polmoni del pianeta”.

La formula generale della fotosintesi è la seguente:

Acqua + Anidride carbonica + Luce → Carboidrati + Ossigeno

Perché le piante hanno bisogno della fotosintesi?

Come abbiamo appreso, la fotosintesi è una condizione necessaria per l'esistenza umana sulla Terra. Tuttavia, questo non è l’unico motivo per cui gli organismi fotosintetici producono attivamente ossigeno nell’atmosfera. Il fatto è che sia le alghe che le piante formano ogni anno più di 100 miliardi di sostanze organiche (!), che costituiscono la base della loro attività vitale. Ricordando l'esperimento di Jan Van Helmont, comprendiamo che la fotosintesi è la base della nutrizione delle piante. È stato scientificamente provato che il 95% del raccolto è determinato dalle sostanze organiche ottenute dalla pianta durante il processo di fotosintesi, e il 5% dai fertilizzanti minerali che il giardiniere applica al terreno.

I moderni residenti estivi prestano l'attenzione principale alla nutrizione del suolo delle piante, dimenticandosi della nutrizione dell'aria. Non si sa che tipo di raccolto potrebbero ottenere i giardinieri se prestassero attenzione al processo di fotosintesi.

Tuttavia, né le piante né le alghe potrebbero produrre ossigeno e carboidrati così attivamente se non avessero uno straordinario pigmento verde: la clorofilla.

Il mistero del pigmento verde

La principale differenza tra le cellule vegetali e le cellule di altri organismi viventi è la presenza di clorofilla. A proposito, è lui il responsabile del fatto che le foglie delle piante sono colorate di verde. Questo complesso composto organico ha una proprietà straordinaria: può assorbire la luce solare! Grazie alla clorofilla diventa possibile anche il processo di fotosintesi.

Due fasi della fotosintesi

In termini semplici, la fotosintesi è un processo in cui l'acqua e l'anidride carbonica assorbite da una pianta alla luce con l'aiuto della clorofilla formano zucchero e ossigeno. In questo modo le sostanze inorganiche si trasformano sorprendentemente in organiche. Lo zucchero ottenuto a seguito della conversione è una fonte di energia per le piante.

La fotosintesi ha due fasi: luce e buio.

Fase leggera della fotosintesi

Viene effettuato sulle membrane tilacoidi.

I tilacoidi sono strutture delimitate da membrana. Si trovano nello stroma del cloroplasto.

L’ordine degli eventi nella fase luminosa della fotosintesi è:

1. La luce colpisce la molecola di clorofilla, che viene poi assorbita dal pigmento verde e ne provoca l'eccitazione. L'elettrone incluso nella molecola si sposta ad un livello superiore e partecipa al processo di sintesi.
2. L'acqua si divide, durante la quale i protoni vengono convertiti in atomi di idrogeno sotto l'influenza degli elettroni. Successivamente, vengono spesi per la sintesi dei carboidrati.
3. Nella fase finale dello stadio leggero viene sintetizzato l'ATP (adenosina trifosfato). Questa è una sostanza organica che svolge il ruolo di accumulatore di energia universale nei sistemi biologici.

Fase oscura della fotosintesi

Il luogo in cui si verifica la fase oscura è lo stroma dei cloroplasti. È durante la fase oscura che viene rilasciato l'ossigeno e viene sintetizzato il glucosio. Molti penseranno che questa fase abbia ricevuto questo nome perché il processo che avviene in questa fase avviene esclusivamente di notte. In realtà, questo non è del tutto vero. La sintesi del glucosio avviene 24 ore su 24. Il fatto è che è in questa fase che l'energia luminosa non viene più consumata, il che significa che semplicemente non è necessaria.

L'importanza della fotosintesi per le piante

Abbiamo già stabilito il fatto che le piante hanno bisogno della fotosintesi non meno di noi. È molto facile parlare della portata della fotosintesi in termini di numeri. Gli scienziati hanno calcolato che le sole piante terrestri immagazzinano tanta energia solare quanta ne potrebbe consumare 100 megalopoli in 100 anni!

La respirazione delle piante è il processo opposto alla fotosintesi. Il significato della respirazione vegetale è rilasciare energia durante il processo di fotosintesi e indirizzarla ai bisogni delle piante. In termini semplici, la resa è la differenza tra fotosintesi e respirazione. Maggiore è la fotosintesi e minore è la respirazione, maggiore è il raccolto e viceversa!

La fotosintesi è un processo straordinario che rende possibile la vita sulla Terra!

In natura, sotto l'influenza della luce solare, avviene un processo vitale, senza il quale nessuna creatura vivente sul pianeta Terra può fare. Come risultato della reazione, l'ossigeno viene rilasciato nell'aria, che respiriamo. Questo processo è chiamato fotosintesi. Cos'è la fotosintesi da un punto di vista scientifico e cosa accade nei cloroplasti delle cellule vegetali, considereremo di seguito.

La fotosintesi in biologia è la trasformazione di sostanze organiche e ossigeno da composti inorganici sotto l'influenza dell'energia solare. È caratteristico di tutti i fotoautotrofi che sono in grado di produrre essi stessi composti organici.

Tali organismi includono piante, batteri verdi e viola e cianobatteri (alghe blu-verdi).

Le piante fotoautotrofe assorbono l'acqua dal suolo e l'anidride carbonica dall'aria. Sotto l'influenza dell'energia solare, si forma il glucosio, che viene successivamente convertito in polisaccaride - amido, necessario agli organismi vegetali per la nutrizione e la produzione di energia. Nell'ambiente viene rilasciato ossigeno, una sostanza importante utilizzata da tutti gli organismi viventi per la respirazione.

Come avviene la fotosintesi. Una reazione chimica può essere rappresentata utilizzando la seguente equazione:

6СО2 + 6Н2О + E = С6Н12О6 + 6О2

Le reazioni fotosintetiche si verificano nelle piante a livello cellulare, vale a dire nei cloroplasti contenenti il ​​principale pigmento clorofilla. Questo composto non solo conferisce alle piante il colore verde, ma partecipa anche attivamente al processo stesso.

Per comprendere meglio il processo, è necessario familiarizzare con la struttura degli organelli verdi: i cloroplasti.

La struttura dei cloroplasti

I cloroplasti sono organelli cellulari che si trovano solo nelle piante e nei cianobatteri. Ogni cloroplasto è ricoperto da una doppia membrana: esterna ed interna. La parte interna del cloroplasto è piena di stroma, la sostanza principale, la cui consistenza ricorda il citoplasma della cellula.

Struttura del cloroplasto

Lo stroma dei cloroplasti è costituito da:

• tilacoidi: strutture che ricordano sacche piatte contenenti il ​​pigmento clorofilla;
• gruppi gran - tilacoidi;
• lamella - tubuli che collegano la grana dei tilacoidi.

Ogni grana si presenta come una pila di monete, dove ogni moneta è un tilacoide, e la lamella è una mensola su cui sono disposti i grana. Inoltre, i cloroplasti hanno le proprie informazioni genetiche, rappresentate da filamenti di DNA a doppio filamento, nonché da ribosomi, che prendono parte alla sintesi di proteine, gocce di olio e granuli di amido.

Video utile: la fotosintesi

Fasi principali

La fotosintesi ha due fasi alternate: luce e buio. Ognuno ha le proprie caratteristiche e prodotti formati durante determinate reazioni. Due fotosistemi, formati dalla clorofilla e dal carotenoide, pigmenti ausiliari che raccolgono la luce, trasferiscono energia al pigmento principale. Di conseguenza, l'energia luminosa viene convertita in energia chimica - ATP (acido adenosina trifosforico). Cosa succede nei processi di fotosintesi.

Leggero

La fase luminosa si verifica quando i fotoni di luce colpiscono la pianta. Nel cloroplasto si trova sulle membrane dei tilacoidi.

Processi principali:

1. I pigmenti del Fotosistema I iniziano ad "assorbire" i fotoni dell'energia solare, che vengono trasmessi al centro di reazione.
2. Sotto l'influenza dei fotoni luminosi, gli elettroni vengono “eccitati” nella molecola del pigmento (clorofilla).
3. L'elettrone "eccitato" viene trasferito alla membrana esterna del tilacoide utilizzando proteine ​​di trasporto.
4. Lo stesso elettrone interagisce con il composto complesso NADP (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato), riducendolo a NADP*H2 (questo composto è coinvolto nella fase oscura).

Processi simili si verificano nel fotosistema II. Gli elettroni “eccitati” lasciano il centro di reazione e vengono trasferiti alla membrana esterna dei tilacoidi, dove si legano all'accettore di elettroni, ritornano al fotosistema I e lo ripristinano.

Fase leggera della fotosintesi

Come viene ripristinato il fotosistema II? Ciò si verifica a causa della fotolisi dell'acqua, la reazione di scissione dell'H2O. Innanzitutto, la molecola d'acqua fornisce elettroni al centro di reazione del fotosistema II, a causa del quale avviene la sua riduzione. Successivamente, l'acqua viene completamente divisa in idrogeno e ossigeno. Quest'ultimo penetra nell'ambiente attraverso gli stomi dell'epidermide della foglia.

La fotolisi dell'acqua può essere rappresentata utilizzando l'equazione:

2H2O = 4H + 4e + O2

Inoltre, durante la fase luminosa, vengono sintetizzate le molecole di ATP, energia chimica che contribuisce alla formazione del glucosio. La membrana tilacoide contiene un sistema enzimatico che partecipa alla formazione di ATP. Questo processo avviene a causa del fatto che uno ione idrogeno viene trasferito attraverso un canale di un enzima speciale dal guscio interno a quello esterno. Dopo di che l'energia viene rilasciata.

È importante saperlo! Durante la fase luminosa della fotosintesi viene prodotto ossigeno ed energia ATP, che viene utilizzata per la sintesi dei monosaccaridi nella fase oscura.

Buio

Le reazioni della fase oscura si verificano 24 ore su 24, anche senza la presenza di luce solare. Le reazioni fotosintetiche si verificano nello stroma (ambiente interno) del cloroplasto. Questo argomento è stato studiato più in dettaglio da Melvin Calvin, in onore del quale le reazioni della fase oscura sono chiamate ciclo di Calvin, o percorso C3.

Questo ciclo avviene in 3 fasi:

1. Carbossilazione.
2. Recupero.
3. Rigenerazione degli accettori.

Durante la carbossilazione, una sostanza chiamata ribulosio bisfosfato si combina con particelle di anidride carbonica. A questo scopo viene utilizzato un enzima speciale: la carbossilasi. Si forma un composto instabile a sei atomi di carbonio, che quasi immediatamente si divide in 2 molecole di PGA (acido fosfoglicerico).

Per ripristinare il PHA viene utilizzata l'energia di ATP e NADP*H2 formata durante la fase luminosa. Le reazioni successive producono uno zucchero tricarbonato con un gruppo fosfato.

Durante la rigenerazione degli accettori, parte delle molecole PGA viene utilizzata per ripristinare le molecole di ribulosio bisfosfato, che è un accettore di CO2. Inoltre, attraverso reazioni successive, si forma un monosaccaride: il glucosio. Per tutti questi processi viene utilizzata l'energia dell'ATP formato nella fase leggera, nonché NADP*H2.

I processi di conversione di 6 molecole di anidride carbonica in 1 molecola di glucosio richiedono la scomposizione di 18 molecole di ATP e 12 molecole di NADP*H2. Questi processi possono essere rappresentati utilizzando la seguente equazione:

6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О

Successivamente, i carboidrati più complessi vengono sintetizzati dal glucosio formato - polisaccaridi: amido, cellulosa.

Nota! Durante la fotosintesi della fase oscura, si forma il glucosio, una sostanza organica necessaria per la nutrizione delle piante e la produzione di energia.

La tabella della fotosintesi qui sotto ti aiuterà a comprendere meglio l'essenza di base di questo processo.

Tabella comparativa delle fasi della fotosintesi

Sebbene il ciclo di Calvin sia più caratteristico della fase oscura della fotosintesi, alcune piante tropicali sono caratterizzate dal ciclo Hatch-Slack (percorso C4), che ha le sue caratteristiche. Durante la carbossilazione nel ciclo Hatch-Slack, non si forma acido fosfoglicerico, ma altri, come ossalacetico, malico, aspartico. Inoltre, durante queste reazioni, l'anidride carbonica si accumula nelle cellule vegetali e non viene rimossa attraverso lo scambio di gas, come nella maggior parte dei casi.

Successivamente, questo gas è coinvolto nelle reazioni fotosintetiche e nella formazione del glucosio. Vale anche la pena notare che il percorso C4 della fotosintesi richiede più energia del ciclo di Calvin. Le principali reazioni e prodotti della formazione nel ciclo Hatch-Slack non differiscono dal ciclo di Calvin.

Grazie alle reazioni del ciclo Hatch-Slack, la fotorespirazione praticamente non avviene nelle piante, poiché gli stomi dell'epidermide sono in uno stato chiuso. Ciò consente loro di adattarsi a condizioni di vita specifiche:

• calore estremo;
• clima asciutto;
• aumento della salinità degli habitat;
• mancanza di CO2.

Confronto tra fasi luminose e oscure

Significato in natura

Grazie alla fotosintesi si forma l'ossigeno, una sostanza vitale per i processi di respirazione e l'accumulo di energia all'interno delle cellule, che consente agli organismi viventi di crescere, svilupparsi, riprodursi ed è direttamente coinvolto nel lavoro di tutti i sistemi fisiologici dell'essere umano e corpo animale.

Importante! L'ossigeno nell'atmosfera forma una sfera di ozono che protegge tutti gli organismi dagli effetti dannosi delle pericolose radiazioni ultraviolette.

Video utile: preparazione all'Esame di Stato Unificato di Biologia - fotosintesi

Conclusione

Grazie alla capacità di sintetizzare ossigeno ed energia, le piante costituiscono il primo anello di tutte le catene alimentari, essendo produttrici. Consumando piante verdi, tutti gli eterotrofi (animali, persone) ricevono risorse vitali insieme al cibo. Grazie al processo che avviene nelle piante verdi e nei cianobatteri, viene mantenuta una composizione costante del gas dell'atmosfera e della vita sulla terra.

In contatto con

La fotosintesi è il processo che porta alla formazione e al rilascio di ossigeno da parte delle cellule vegetali e di alcuni tipi di batteri.

Concetto di base

La fotosintesi non è altro che una catena di reazioni fisiche e chimiche uniche. In cosa consiste? Le piante verdi, così come alcuni batteri, assorbono la luce solare e la convertono in energia elettromagnetica. Il risultato finale della fotosintesi è l'energia dei legami chimici di vari composti organici.

In una pianta esposta alla luce solare, le reazioni redox si verificano in una certa sequenza. L'acqua e l'idrogeno, che sono agenti riducenti i donatori, si spostano sotto forma di elettroni verso l'agente ossidante accettore (anidride carbonica e acetato). Di conseguenza, si formano composti di carboidrati ridotti e ossigeno, che viene rilasciato dalle piante.

Storia dello studio della fotosintesi

Per molti millenni l’uomo è stato convinto che il nutrimento di una pianta avvenisse attraverso il suo apparato radicale attraverso il terreno. All'inizio del XVI secolo, il naturalista olandese Jan Van Helmont condusse un esperimento coltivando la pianta in vaso. Dopo aver pesato il terreno prima della semina e dopo che la pianta aveva raggiunto una certa dimensione, concluse che tutti i rappresentanti della flora ricevevano sostanze nutritive principalmente dall'acqua. Gli scienziati aderirono a questa teoria per i successivi due secoli.

Un'ipotesi inaspettata ma corretta sulla nutrizione delle piante fu formulata nel 1771 dal chimico inglese Joseph Priestley. Gli esperimenti da lui condotti hanno dimostrato in modo convincente che le piante sono in grado di purificare l'aria che prima non era adatta alla respirazione umana. Un po' più tardi si è concluso che questi processi sono impossibili senza la partecipazione della luce solare. Gli scienziati hanno scoperto che le foglie delle piante verdi fanno molto più che semplicemente convertire l’anidride carbonica che ricevono in ossigeno. Senza questo processo la loro vita è impossibile. Insieme all'acqua e ai sali minerali, l'anidride carbonica funge da alimento per le piante. Questo è il significato principale della fotosintesi per tutti i rappresentanti della flora.

Il ruolo dell'ossigeno per la vita sulla Terra

Gli esperimenti condotti dal chimico inglese Priestley hanno aiutato l'umanità a spiegare perché l'aria sul nostro pianeta rimane respirabile. Dopotutto, la vita viene preservata nonostante l'esistenza di un numero enorme di organismi viventi e la combustione di innumerevoli fuochi.

L’emergere della vita sulla Terra miliardi di anni fa era semplicemente impossibile. L'atmosfera del nostro pianeta non conteneva ossigeno libero. Tutto è cambiato con l'avvento delle piante. Tutto l'ossigeno presente nell'atmosfera oggi è il risultato della fotosintesi che avviene nelle foglie verdi. Questo processo ha cambiato l'aspetto della Terra e ha dato impulso allo sviluppo della vita. Questo inestimabile significato della fotosintesi fu pienamente realizzato dall'umanità solo alla fine del XVIII secolo.

Non è un'esagerazione affermare che l'esistenza stessa delle persone sul nostro pianeta dipende dallo stato del mondo vegetale. L'importanza della fotosintesi risiede nel suo ruolo principale nel verificarsi di vari processi della biosfera. Su scala globale, questa sorprendente reazione fisico-chimica porta alla formazione di sostanze organiche da sostanze inorganiche.

Classificazione dei processi di fotosintesi

Tre reazioni importanti si verificano in una foglia verde. Rappresentano la fotosintesi. La tabella in cui sono registrate queste reazioni viene utilizzata nello studio della biologia. Le sue linee comprendono:

Fotosintesi;
- lo scambio di gas;
- evaporazione dell'acqua.

Quelle reazioni fisico-chimiche che si verificano nella pianta durante la luce del giorno consentono alle foglie verdi di rilasciare anidride carbonica e ossigeno. Nell'oscurità - solo il primo di questi due componenti.

La sintesi della clorofilla in alcune piante avviene anche in condizioni di illuminazione scarsa e diffusa.

Fasi principali

Esistono due fasi della fotosintesi, strettamente correlate tra loro. Nella prima fase, l'energia dei raggi luminosi viene convertita in composti ad alta energia ATP e agenti riducenti universali NADPH. Questi due elementi sono i prodotti primari della fotosintesi.

Nella seconda fase (oscura), l'ATP e il NADPH risultanti vengono utilizzati per fissare l'anidride carbonica fino a ridurla in carboidrati. Le due fasi della fotosintesi differiscono non solo nel tempo. Si verificano anche in spazi diversi. Per chi studia l'argomento “fotosintesi” in biologia, una tabella con l'indicazione precisa delle caratteristiche delle due fasi aiuterà a comprendere più accuratamente il processo.

Meccanismo di produzione dell'ossigeno

Dopo che le piante hanno assorbito l’anidride carbonica, vengono sintetizzati i nutrienti. Questo processo avviene nei pigmenti verdi chiamati clorofille quando esposti alla luce solare. I componenti principali di questa sorprendente reazione sono:

Leggero;
- cloroplasti;
- acqua;
- diossido di carbonio;
- temperatura.

Sequenza della fotosintesi

Le piante producono ossigeno in più fasi. Le fasi principali della fotosintesi sono le seguenti:

Assorbimento della luce da parte delle clorofille;
- divisione dell'acqua ottenuta dal suolo in ossigeno e idrogeno da parte dei cloroplasti (organelli intracellulari di pigmento verde);
- movimento di una parte di ossigeno nell'atmosfera e l'altra per il processo respiratorio delle piante;
- formazione di molecole di zucchero nei granuli proteici (pirenoidi) delle piante;
- produzione di amidi, vitamine, grassi, ecc. come risultato della miscelazione dello zucchero con l'azoto.

Nonostante la fotosintesi richieda la luce solare, questa reazione può avvenire anche sotto la luce artificiale.

Il ruolo della flora per la Terra

I processi fondamentali che si verificano in una foglia verde sono già stati studiati in modo abbastanza approfondito dalla scienza della biologia. L'importanza della fotosintesi per la biosfera è enorme. Questa è l'unica reazione che porta ad un aumento della quantità di energia libera.

Durante il processo di fotosintesi si formano ogni anno centocinquanta miliardi di tonnellate di sostanze organiche. Inoltre, durante questo periodo, le piante rilasciano quasi 200 milioni di tonnellate di ossigeno. A questo proposito, si può sostenere che il ruolo della fotosintesi è enorme per tutta l'umanità, poiché questo processo funge da principale fonte di energia sulla Terra.

Nel processo di una reazione fisico-chimica unica, si verifica il ciclo del carbonio, dell'ossigeno e di molti altri elementi. Ciò implica un altro importante significato della fotosintesi in natura. Questa reazione mantiene una certa composizione dell'atmosfera in cui è possibile la vita sulla Terra.

Un processo che avviene nelle piante limita la quantità di anidride carbonica, impedendone l'accumulo in concentrazioni maggiori. Questo è anche un ruolo importante per la fotosintesi. Sulla Terra, grazie alle piante verdi, non si crea il cosiddetto effetto serra. La flora protegge in modo affidabile il nostro pianeta dal surriscaldamento.

La flora come base della nutrizione

Il ruolo della fotosintesi è importante per la silvicoltura e l'agricoltura. Il mondo vegetale è la base nutrizionale di tutti gli organismi eterotrofi. Tuttavia, l'importanza della fotosintesi non risiede solo nell'assorbimento dell'anidride carbonica da parte delle foglie verdi e nella produzione di un prodotto finito con una reazione unica come lo zucchero. Le piante sono in grado di convertire i composti di azoto e zolfo in sostanze che compongono i loro corpi.

Come avviene questo? Qual è l'importanza della fotosintesi nella vita vegetale? Questo processo avviene attraverso la produzione di ioni nitrato da parte della pianta. Questi elementi si trovano nell'acqua del suolo. Entrano nella pianta attraverso il sistema radicale. Le cellule di un organismo verde trasformano gli ioni nitrato in amminoacidi, che costituiscono le catene proteiche. Il processo di fotosintesi produce anche componenti grassi. Sono importanti sostanze di riserva per le piante. Pertanto, i semi di molti frutti contengono olio nutriente. Questo prodotto è importante anche per l'uomo, poiché viene utilizzato nell'industria alimentare e agricola.

Il ruolo della fotosintesi nella produzione agricola

Nella pratica mondiale delle imprese agricole, i risultati dello studio dei modelli di base dello sviluppo e della crescita delle piante sono ampiamente utilizzati. Come sapete, la base per la formazione delle colture è la fotosintesi. La sua intensità, a sua volta, dipende dal regime idrico delle colture e dalla loro nutrizione minerale. Come può una persona ottenere un aumento della densità del raccolto e delle dimensioni delle foglie in modo che la pianta sfrutti al massimo l'energia solare e assorba anidride carbonica dall'atmosfera? Per raggiungere questo obiettivo, le condizioni per la nutrizione minerale e l’approvvigionamento idrico delle colture agricole sono ottimizzate.

È stato scientificamente dimostrato che la resa dipende dall'area delle foglie verdi, nonché dall'intensità e dalla durata dei processi che si verificano in esse. Ma allo stesso tempo, l’aumento della densità delle colture porta all’ombreggiamento delle foglie. La luce solare non può penetrarvi e, a causa del deterioramento della ventilazione delle masse d'aria, l'anidride carbonica entra in piccoli volumi. Di conseguenza, l'attività del processo di fotosintesi diminuisce e la produttività delle piante diminuisce.

Il ruolo della fotosintesi per la biosfera

Secondo le stime più approssimative, solo le piante autotrofe che vivono nelle acque dell'Oceano Mondiale convertono ogni anno da 20 a 155 miliardi di tonnellate di carbonio in materia organica. E questo nonostante il fatto che l'energia dei raggi solari venga utilizzata solo dallo 0,11%. Per quanto riguarda le piante terrestri, assorbono ogni anno dai 16 ai 24 miliardi di tonnellate di carbonio. Tutti questi dati indicano in modo convincente quanto sia importante la fotosintesi in natura. Solo come risultato di questa reazione l'atmosfera viene reintegrata con l'ossigeno molecolare necessario per la vita, necessario per la combustione, la respirazione e varie attività industriali. Alcuni scienziati ritengono che quando i livelli di anidride carbonica nell’atmosfera aumentano, aumenta il tasso di fotosintesi. Allo stesso tempo, l'atmosfera viene reintegrata con l'ossigeno mancante.

Il ruolo cosmico della fotosintesi

Le piante verdi sono intermediari tra il nostro pianeta e il Sole. Catturano l'energia del corpo celeste e assicurano l'esistenza della vita sul nostro pianeta.

La fotosintesi è un processo che può essere discusso su scala cosmica, poiché un tempo ha contribuito alla trasformazione dell'immagine del nostro pianeta. Grazie alla reazione che avviene nelle foglie verdi, l'energia dei raggi solari non viene dissipata nello spazio. Si trasforma in energia chimica di sostanze organiche appena formate.

La società umana ha bisogno dei prodotti della fotosintesi non solo per il cibo, ma anche per le attività economiche.

Tuttavia, non solo i raggi del sole che cadono sulla nostra Terra in questo momento sono importanti per l'umanità. Quei prodotti della fotosintesi ottenuti milioni di anni fa sono estremamente necessari per la vita e le attività produttive. Si trovano nelle viscere del pianeta sotto forma di strati di carbone, gas combustibile e petrolio e depositi di torba.