Пластиди бувають трьох видів:

• хлоропласти- зелені, функція - фотосинтез
• хромопласти- червоні та жовті, є напівзруйнованими хлоропластами, можуть надавати яскраве забарвлення пелюсткам та плодам.
• лейкопласти- безбарвні, функція – запас речовин.

Будова хлоропластів

Вкриті двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня має вирости всередину – тілакоїди. Стопки коротких тилакоїдів називаються грани, вони збільшують площу внутрішньої мембрани, щоб розташувати на ній якнайбільше ферментів фотосинтезу.

Внутрішнє середовище хлоропласту називається строма. У ній знаходяться кільцева ДНК та рибосоми, за рахунок них хлоропласти самостійно роблять для себе частину білків, тому їх називають напівавтономними органоїдами. (Вважається, що раніше пластиди були вільними бактеріями, які були поглинені великою клітиною, але не перетравлені.)

Фотосинтез (простий)

У зеленому листі на світлі
У хлоропластах за допомогою хлорофілу
З вуглекислого газу та води
Синтезується глюкоза та кисень.

Фотосинтез (середня складність)

1. Світлова фаза.
Відбувається на світлі у гранах хлоропластів. Під дією світла відбувається розкладання (фотоліз) води, виходить кисень, який викидається, а також атоми водню (НАДФ-Н) та енергія АТФ, які використовуються в наступній стадії.

2. Темнова фаза.
Відбувається як на світлі, так і в темряві (світло не потрібне), у стромі хлоропластів. З вуглекислого газу, отриманого з навколишнього середовища та атомів водню, отриманих у попередній стадії, за рахунок енергії АТФ, отриманої у попередній стадії, синтезується глюкоза.

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Клітинний органоїд, що містить молекулу ДНК
1) рибосома
2) хлоропласт
3) клітинний центр
4) комплекс Гольджі

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. У синтезі якої речовини беруть участь атоми водню у темновій фазі фотосинтезу?
1) НАДФ-2Н
2) глюкози
3) АТФ
4) води

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Який клітинний органоїд містить ДНК
1) вакуоля
2) рибосома
3) хлоропласт
4) лізосома

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. У клітинах первинний синтез глюкози відбувається в
1) мітохондріях
2) ендоплазматичної мережі
3) комплексі Гольджі
4) хлоропластах

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Молекули кисню у процесі фотосинтезу утворюються з допомогою розкладання молекул
1) вуглекислого газу
2) глюкози
3) АТФ
4) води

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Процес фотосинтезу слід розглядати як одну з важливих ланок кругообігу вуглецю в біосфері, тому що в ході його
1) рослини залучають вуглець з неживої природи живою
2) рослини виділяють в атмосферу кисень
3) організми виділяють вуглекислий газ у процесі дихання
4) промислові виробництва поповнюють атмосферу вуглекислим газом

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Чи вірні такі міркування про фотосинтез? А) У світловій фазі відбувається перетворення енергії світла на енергію хімічних зв'язків глюкози. Б) Реакції темнової фази протікають на мембранах тилакоїдів, які надходять молекули вуглекислого газу.
1) вірно лише А
2) вірно лише Б
3) вірні обидва судження
4) обидві судження невірні

Відповідь

ХЛОРОПЛАСТ
1. Всі наведені нижче ознаки, крім двох, можна використовувати для опису будови та функцій хлоропласту. Визначте дві ознаки, що «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) є двомембранним органоїдом
2) має власну замкнуту молекулу ДНК
3) є напівавтономним органоїдом
4) формує веретено поділу
5) заповнений клітинним соком із сахарозою

Відповідь

2. Виберіть три особливості будови та функцій хлоропластів
1) внутрішні мембрани утворюють кристи
2) багато реакцій протікають у гранах
3) у них відбувається синтез глюкози
4) є місцем синтезу ліпідів
5) складаються з двох різних частинок
6) двомембранні органоїди

Відповідь

3. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. У хлоропластах рослинних клітин відбуваються такі процеси:
1) гідроліз полісахаридів
2) розщеплення піровиноградної кислоти
3) фотоліз води
4) розщеплення жирів до жирних кислот та гліцерину
5) синтез вуглеводів
6) синтез АТФ

Відповідь

ХЛОРОПЛАСТИ КРІМ
1. Наведені нижче терміни, крім двох, використовуються для опису пластид. Визначте два терміни, що «випадають» із загального списку, та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані.
1) пігмент
2) глікокалікс
3) грана
4) криста
5) тилакоїд

Відповідь

2. Всі наведені нижче ознаки, крім двох, можна використовувати для опису хлоропластів. Визначте дві ознаки, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) двомембранні органоїди
2) використовують енергію світла для створення органічних речовин
3) внутрішні мембрани утворюють кристи
4) на мембранах христ відбувається синтез глюкози
5) вихідними речовинами для синтезу вуглеводу є вуглекислий газ та вода

Відповідь

СТРОМА - Тілакоід
Встановіть відповідність між процесами та їх локалізацією у хлоропластах: 1) строма; 2) тилакоїд. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) використання АТФ
Б) фотоліз води
В) збудження хлорофілу
Г) утворення пентози
Д) перенесення електронів з ланцюга ферментів

Відповідь

1. Наведені нижче ознаки, крім двох, використовуються для опису будови та функцій зображеного органоїду клітини. Визначте дві ознаки, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.

2) накопичує молекули АТФ
3) забезпечує фотосинтез

5) має напівавтономність

Відповідь

2. Всі наведені нижче ознаки, крім двох, можна використовувати для опису зображеного на малюнку органоїду клітини. Визначте дві ознаки, що «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) одномембранний органоїд
2) складається з христ і хроматину
3) містить кільцеву ДНК
4) синтезує свій білок
5) здатний до поділу

Відповідь

Наведені нижче ознаки, крім двох, використовуються для опису будови та функцій зображеного органоїду клітини. Визначте дві ознаки, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) розщеплює біополімери на мономери
2) накопичує молекули АТФ
3) забезпечує фотосинтез
4) відноситься до двомембранних органоїдів
5) має напівавтономність

Відповідь

СВІТЛОВА
1. Виберіть дві відповіді з п'яти і запишіть цифри, під якими вони вказані. У світлову фазу фотосинтезу у клітині
1) утворюється кисень внаслідок розкладання молекул води
2) відбувається синтез вуглеводів з вуглекислого газу та води
3) відбувається полімеризація молекул глюкози з утворенням крохмалю
4) здійснюється синтез молекул АТФ
5) енергія молекул АТФ витрачається синтез вуглеводів

Відповідь

2. Визначте три правильні твердження із загального списку, та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані. У світлову фазу фотосинтезу відбувається
1) фотоліз води


4) з'єднання водню з переносником НАДФ+

Відповідь

СВІТЛОВИЙ КРІМ
1. Усі наведені нижче ознаки, крім двох, можна використовувати визначення процесів світлової фази фотосинтезу. Визначте дві ознаки, що «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) фотоліз води
2) відновлення вуглекислого газу до глюкози
3) синтез молекул АТФ за рахунок енергії сонячного світла
4) утворення молекулярного кисню
5) використання енергії молекул АТФ на синтез вуглеводів

Відповідь

2. Всі наведені нижче ознаки, крім двох, можна використовувати для опису світлової фази фотосинтезу. Визначте дві ознаки, що «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) утворюється побічний продукт – кисень
2) відбувається у стромі хлоропласту
3) зв'язування вуглекислого газу
4) синтез АТФ
5) фотоліз води

Відповідь

3. Всі наведені нижче ознаки, крім двох, використовуються для опису зображеної на малюнку стадії фотосинтезу. Визначте дві ознаки, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані. У цій стадії
1) відбувається синтез глюкози
2) починається цикл Кальвіна
3) синтезується АТФ
4) відбувається фотоліз води
5) водень з'єднується з НАДФ

Відповідь

ТЕМНОВА
Виберіть три варіанти. Темнова фаза фотосинтезу характеризується
1) протіканням процесів на внутрішніх мембранах хлоропластів
2) синтезом глюкози
3) фіксацією вуглекислого газу
4) протіканням процесів у стромі хлоропластів
5) наявністю фотолізу води
6) освітою АТФ

Відповідь

ТЕМНОВА КРІМ
1. Наведені нижче поняття, крім двох, використовуються для опису темнової фази фотосинтезу. Визначте два поняття, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.

2) фотоліз
3) окислення НАДФ · 2Н
4) грана
5) строма

Відповідь

2. Всі наведені нижче ознаки, крім двох, використовують для опису темнової фази фотосинтезу. Визначте дві ознаки, що «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) утворення кисню
2) фіксація вуглекислого газу
3) використання енергії АТФ
4) синтез глюкози
5) збудження хлорофілу

Відповідь

СВІТЛОВА - ТЕМНОВА
1. Встановіть відповідність між процесом фотосинтезу та фазою, в якій він відбувається: 1) світлова, 2) темнова. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) утворення молекул НАДФ-2Н
Б) виділення кисню
В) синтез моносахариду
Г) синтез молекул АТФ
Д) приєднання вуглекислого газу до вуглеводу

Відповідь

2. Встановіть відповідність між характеристикою та фазою фотосинтезу: 1) світлова, 2) темнова. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) фотоліз води
Б) фіксація вуглекислого газу
в) розщеплення молекул АТФ
Г) збудження хлорофілу квантами світла
Д) синтез глюкози

Відповідь

3. Встановіть відповідність між процесом фотосинтезу та фазою, в якій він відбувається: 1) світлова, 2) темнова. Запишіть цифри 1 та 2 у правильній послідовності.
А) утворення молекул НАДФ * 2Н
Б) виділення кисню
В) синтез глюкози
Г) синтез молекул АТФ
Д) відновлення вуглекислого газу

Відповідь

4. Встановіть відповідність між процесами та фазою фотосинтезу: 1) світлова, 2) темнова. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) полімеризація глюкози
Б) зв'язування вуглекислого газу
В) синтез АТФ
Г) фотоліз води
Д) утворення атомів водню
Е) синтез глюкози

Відповідь

5. Встановіть відповідність між фазами фотосинтезу та його характеристиками: 1) світлова, 2) темнова. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) здійснюється фотоліз води
Б) утворюється АТФ
В) кисень виділяється в атмосферу
Г) протікає із витратами енергії АТФ
Д) реакції можуть протікати як у світлі, і у темряві

Відповідь

6сб. Встановіть відповідність між фазами фотосинтезу та його характеристиками: 1) світлова, 2) темнова. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) відновлення НАДФ+
Б) транспорт іонів водню через мембрану
В) протікає у гранах хлоропластів
Г) синтезуються молекули вуглеводів
Д) електрони хлорофілу переміщуються більш високий енергетичний рівень
Е) витрачається енергія АТФ

Відповідь

ФОРМУЄМО 7:
А) переміщення збуджених електронів
Б) перетворення НАДФ-2Р на НАДФ+
В) окислення НАДФ · Н
Г) утворюється молекулярний кисень
Д) процеси відбуваються у стромі хлоропласту

НАСЛІДНІСТЬ
1. Встановіть правильну послідовність процесів, які відбуваються під час фотосинтезу. Запишіть у таблиці цифри, під якими вони вказані.
1) Використання вуглекислого газу
2) Утворення кисню
3) Синтез вуглеводів
4) Синтез молекул АТФ
5) Порушення хлорофілу

Відповідь

2. Встановіть правильну послідовність процесів фотосинтезу.
1) перетворення сонячної енергії на енергію АТФ
2) утворення збуджених електронів хлорофілу
3) фіксація вуглекислого газу
4) утворення крохмалю
5) перетворення енергії АТФ на енергію глюкози

Відповідь

3. Встановіть послідовність процесів, які відбуваються під час фотосинтезу. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) фіксація вуглекислого газу
2) розщеплення АТФ та виділення енергії
3) синтез глюкози
4) синтез молекул АТФ
5) збудження хлорофілу

Відповідь

ФОТОСИНТЕЗ
Виберіть органоїди клітини та їх структури, які беруть участь у процесі фотосинтезу.
1) лізосоми
2) хлоропласти
3) тилакоїди
4) грани
5) вакуолі
6) рибосоми

Відповідь

ФОТОСИНТЕЗ КРІМ
Усі наведені нижче ознаки, крім двох, можна використовуватиме опису процесу фотосинтезу. Визначте дві ознаки, які «випадають» із загального списку, і запишіть у відповідь цифри, під якими вони вказані.
1) Для перебігу процесу використовується енергія світла.
2) Процес відбувається за наявності ферментів.
3) Центральна роль процесі належить молекулі хлорофілу.
4) Процес супроводжується розщепленням молекули глюкози.
5) Процес не може відбуватися у клітинах прокаріотів.

Відповідь

Проаналізуйте таблицю. Заповніть порожні комірки таблиці, використовуючи поняття та терміни, наведені у списку. Для кожного осередку, позначеного літерами, виберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) мембрани тилакоїдів
2) світлова фаза
3) фіксація неорганічного вуглецю
4) фотосинтез води
5) темна фаза
6) цитоплазма клітини

Відповідь

Проаналізуйте таблицю "Реакції фотосинтезу". Для кожної літери оберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) окисне фосфорилювання
2) окиснення НАДФ-2Н
3) мембрани тилакоїдів
4) гліколіз
5) приєднання вуглекислого газу до пентози
6) утворення кисню
7) утворення рибулозодифосфату та глюкози
8) синтез 38 АТФ

Відповідь

Вставте в текст «Синтез органічних речовин у рослині» пропущені терміни із запропонованого переліку, використовуючи для цього цифрові позначення. Запишіть вибрані цифри відповідно до літер. Енергію, необхідну свого існування, рослини запасають як органічних речовин. Ці речовини синтезуються під час __________ (А). Цей процес протікає у клітинах листка в __________ (Б) – особливих пластидах зеленого кольору. Вони містять особливу речовину зеленого кольору – __________ (В). Обов'язковою умовою утворення органічних речовин, крім води та вуглекислого газу, є __________ (Г).
Список термінів:
1) дихання
2) випаровування
3) лейкопласт
4) харчування
5) світло
6) фотосинтез
7) хлоропласт
8) хлорофіл

Відповідь

Встановіть відповідність між етапами процесу та процесами: 1) фотосинтез, 2) біосинтез білка. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) виділення вільного кисню
Б) утворення пептидних зв'язків між амінокислотами
В) синтез іРНК на ДНК
Г) процес трансляції
Д) відновлення вуглеводів
Е) перетворення НАДФ+ на НАДФ 2Н

Відповідь

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

А ви знаєте, що кожен зелений лист є мініатюрною «фабрикою» поживних речовин і кисню, який потрібен для нормальної життєдіяльності не тільки тваринам, а й для людини. Фотосинтез - це процес вироблення з води та вуглекислоти з атмосфери даних речовин. Це дуже складний хімічний процес, що відбувається за участю світла. Безперечно, всім цікаво, як відбувається процес фотосинтезу. Процес складається з двох етапів: перший етап – це поглинання квантів світла, а другий етап – це використання у різних хімічних реакціях їхньої енергії.

Як відбувається процес фотосинтезу?
За допомогою зеленої речовини, яка називається хлорофілом, рослина поглинає світло. Міститься хлорофіл у хлоропластах, які знаходяться у плодах та стеблах. Але особливо їх велика кількість знаходиться в листочках, тому що листочок через свою досить просту структуру може притягнути велику кількість світла, відповідно, отримати для процесу фотосинтезу набагато більше енергії.
Хлорофіл, після поглинання, знаходиться у збудженому стані та енергію передає іншим молекулам організму рослини, особливо отримують її ті, які безпосередньо беруть участь у фотосинтезі. Другий етап процесу фотосинтезу відбувається без обов'язкової участі світла і полягає у отриманні хімічного зв'язку за участю вуглекислого газу, що виходить із води та повітря. На цій стадії відбувається синтез різних дуже корисних речовин для життєдіяльності, таких як глюкоза і крохмаль.

Самі рослини використовують ці органічні речовини для харчування різних його частин, а також для того, щоб підтримати нормальну життєдіяльність. Крім цього, ці речовини одержують і тварини, які харчуються рослинами. Людина отримує ці речовини, вживаючи в їжу продукти рослинного і тваринного походження.

Умови фотосинтезу
Процес фотосинтезу може відбуватися як під впливом штучного світла, а й сонячного. На природі, як правило, рослини інтенсивно здійснюють свою діяльність у весняно-літній період, тобто в той час коли необхідно багато сонячного світла. Світла в осінній період менше, день коротшає, листочки жовтіють, а потім опадають. Але тільки з'явиться весняне тепле сонечко, як зелене листя прокидається і знову відновлюють свою роботу зелені «фабрики» для того, щоб давати велику кількість поживних речовин та кисню, який так необхідний для життя.

Де відбувається процес фотосинтезу?
Фотосинтез, в основному, відбувається, як ми вже говорили вище, якщо ви пам'ятаєте, у листі рослин, тому що саме у них є здатність приймати на себе велику кількість світла, який так необхідний для процесу фотосинтез.

На закінчення можна підбити підсумки і такий процес, як фотосинтез – це невід'ємна частина життєдіяльності рослин. Сподіваємося, що наша стаття допомогла багатьом зрозуміти, що ж таке фотосинтез, і для чого він необхідний.

Історія відкриття дивовижного і такого життєвого важливого явища, як фотосинтез, сягає корінням глибоко в минуле. Понад чотири століття тому 1600 року бельгійський учений Ян Ван - Гельмонт поставив найпростіший експеримент. Він помістив гілочку верби в мішок, де було 80 кг землі. Вчений зафіксував початкову вагу верби, а потім протягом п'яти років поливав рослину виключно дощовою водою. Яке ж було здивування Яна Ван – Гельмонта, коли він повторно зважив вербу. Вага рослини збільшилася на 65 кг, причому маса землі зменшилася всього на 50 гр! Звідки рослина взяла 64 кг 950 г поживних речовин для вченого залишилося загадкою!

Наступний значний експеримент на шляху відкриття фотосинтезу належав англійському хіміку Джозефу Прістлі. Вчений посадив під ковпак мишу, і за п'ять годин гризун помер. Коли ж Прістлі помістив з мишею гілочку м'яти і також накрив гризуна ковпаком, миша залишилася живою. Цей експеримент навів вченого на думку, що існує процес, протилежний диханню. Ян Інгенхауз у 1779 році встановив той факт, що лише зелені частини рослин здатні виділяти кисень. Через три роки швейцарський учений Жан Сенеб'є довів, що вуглекислий газ під впливом сонячних променів розкладається в зелених органоїдах рослин. Через п'ять років французький учений Жак Буссенго, проводячи лабораторні дослідження, виявив той факт, що поглинання рослинами води також відбувається і при синтезі органічних речовин. Епохальне відкриття 1864 року зробив німецький ботанік Юліус Сакс. Йому вдалося довести, що обсяг споживаного вуглекислого газу і кисню, що виділяється, відбувається в пропорції1:1.

Фотосинтез - один із найбільш значущих біологічних процесів

Говорячи науковою мовою, фотосинтез (від др.-грец. φῶς - Світло і σύνθεσις - з'єднання, зв'язування) - це процес, при якому з вуглекислого газу і води на світлі утворюються органічні речовини. Головна роль цьому процесі належить фотосинтетичним сегментам.

Якщо говорити образно, лист рослини можна порівняти лабораторією, вікна якої виходять на сонячну сторону. Саме у ній відбувається утворення органічних речовин. Цей процес є основою існування всього живого Землі.

Багато хто резонно поставить питання: чим дихають люди, що живуть у місті, де не те що дерева, і травинки вдень з вогнем не знайдеш. Відповідь дуже проста. Справа в тому, що на частку наземних рослин припадає всього 20% кисню, що виділяється рослинами. Чільну роль виробленні кисню в атмосферу грають морські водорості. На їхню частку припадає 80% від кисню, що виробляється. Говорячи мовою цифр, і рослини, і водорості щороку виділяють у повітря 145 млрд. тонн (!) кисню! Недарма світовий океан називають «легкими планетами».

Загальна формула фотосинтезу виглядає так:

Вода + Вуглекислий газ + Світло → Вуглеводи + Кисень

Навіщо потрібен фотосинтез рослинам?

Як ми зрозуміли, фотосинтез - це необхідна умова існування на Землі. Однак це не єдина причина, через яку фотосинтезуючі організми виробляють активне вироблення кисню в атмосферу. Справа в тому, що і водорості, і рослини щорічно утворюють понад 100 млрд. органічних речовин (!), які становлять основу їхньої життєдіяльності. Згадуючи експеримент Яна Ван-Гельмонт ми розуміємо, що фотосинтез - це основа харчування рослин. Науково доведено, що 95% урожаю визначають органічні речовини, отримані рослиною у процесі фотосинтезу, та 5% – ті мінеральні добрива, які садівник вносить у ґрунт.

Сучасні дачники основну увагу приділяють ґрунтовому живленню рослин, забуваючи про його повітряне харчування. Невідомо, який урожай могли б отримати садівники, якби вони уважно ставилися до процесу фотосинтезу.

Однак ні рослини, ні водорості не могли б так активно виробляти кисень і вуглеводи, якби не було в них дивовижного зеленого пігменту - хлорофілу.

Таємниця зеленого пігменту

Головна відмінність клітин рослини від клітин інших живих організмів – це наявність хлорофілу. До речі, саме він є винуватцем того, що листя рослин пофарбоване саме в зелений колір. Ця складна органічна сполука має одну дивовижну властивість: вона здатна поглинати сонячне світло! Завдяки хлорофілу стає можливим і процес фотосинтезу.

Дві стадії фотосинтезу

Говорячи простою мовою, фотосинтез є процесом, при якому поглинені рослиною вода і вуглекислий газ на світлі за допомогою хлорофілу утворюють цукор і кисень. Таким чином, неорганічні речовини дивним чином перетворюються на органічні. Отриманий результаті перетворення цукор є джерелом енергії рослин.

Фотосинтез має дві стадії: світлову та темнову.

Світлова фаза фотосинтезу

Здійснюється на мембранах тилакойдів.

Тілакойд – це структури, обмежені мембраною. Вони розташовуються у стромі хлоропласту.

Порядок подій світлової стадії фотосинтезу:

1. На молекулу хлорофілу потрапляє світло, яке потім поглинається зеленим пігментом і приводить його до збудженого стану. Електрон, що входить до складу молекули, переходить на більш високий рівень, бере участь у процесі синтезу.
2. Відбувається розщеплення води, під час якого протони під впливом електронів перетворюються на атоми водню. Згодом вони витрачаються синтез вуглеводів.
3. На завершальному етапі світлової стадії відбувається синтез АТФ (Аденозінтріфосфат). Це органічна речовина, яка відіграє роль універсального акумулятора енергії у біологічних системах.

Темнова фаза фотосинтезу

Місцем протікання темнової фази є строму хлоропластів. Саме в ході темнової фази відбувається виділення кисню та синтез глюкози. Багато хто подумає, що таку назву ця фаза отримала тому, що процес, що відбуваються в рамках цього етапу, здійснюються виключно в нічний час. Насправді це не зовсім правильно. Синтез глюкози відбувається цілодобово. Справа в тому, що саме на даному етапі світлова енергія більше не витрачається, а отже, вона просто не потрібна.

Значення фотосинтезу для рослин

Ми вже визначили той факт, що фотоінтез потрібний рослинам нічим не менше, ніж нам. Про масштаби фотосинтезу дуже просто говорити мовою цифр. Вчені розрахували, що тільки рослини суші запасають стільки сонячної енергії, скільки могли б витратити 100 мегаполісів упродовж 100 років!

Дихання рослин – це процес, протилежний фотосинтезу. Сенс дихання рослин полягає у звільненні енергії в процесі фотосинтезу та направлення її на потреби рослин. Говорячи простою мовою, урожай – це різниця між фотосинтезом та диханням. Чим більший фотосинтез і нижчий подих, тим більший урожай, і навпаки!

Фотосинтез - це дивовижний процес, який робить можливим життя на Землі!

У природі під впливом сонячного світла протікає життєво важливий процес, без якого не може обійтися жодна жива істота планети Земля. В результаті реакції у повітря виділяється кисень, яким ми дихаємо. Цей процес отримала назву фотосинтезу. Що таке фотосинтез з наукової точки зору, і що відбувається в хлоропластах клітин рослин, розглянемо нижче.

Фотосинтез у біології – це перетворення органічних речовин та кисню з неорганічних сполук під впливом сонячної енергії. Він уражає всіх фотоавтотрофів, які здатні самі виробляти органічні сполуки.

До таких організмів відносяться рослини, зелені, пурпурові бактерії, ціанобактерії (синьо-зелені водорості).

Рослини - фотоавтотрофи вбирають із ґрунту воду, а з повітря - вуглекислий газ. Під впливом енергії Сонця утворюється глюкоза, яка згодом перетворюється на полісахарид – крохмаль, необхідний рослинним організмам для харчування, утворення енергії. У довкілля виділяється кисень – важлива речовина, яка використовується всіма живими організмами для дихання.

Як відбувається фотосинтез Хімічну реакцію можна зобразити за допомогою наступного рівняння:

6СО2 + 6Н2О + Е = С6Н12О6 + 6О2

Фотосинтетичні реакції відбуваються у рослинах на клітинному рівні, а саме – у хлоропластах, що містять основний пігмент хлорофіл. Це з'єднання не лише надає рослинам зеленого забарвлення, а й бере активну участь у самому процесі.

Щоб краще розібратися в процесі, потрібно ознайомитись із будовою зелених органел – хлоропластів.

Будова хлоропластів

Хлоропласти – це органоїди клітини, які містяться лише в організмах рослин, ціанобактерій. Кожен хлоропласт покритий подвійною мембраною: зовнішньою та внутрішньою. Внутрішню частину хлоропласту заповнює строма – основна речовина, що за консистенцією нагадує цитоплазму клітини.

Будова хролопласту

Строма хлоропласту складається з:

• тилакоїдів - структур, що нагадують плоскі мішечки, що містять пігмент хлорофіл;
• гран – групи тилакоїдів;
• ламел - канальців, які з'єднують між собою грани тілакоїдів.

Кожна грана має вигляд стопки з монетами, де кожна монета – це тилакоїд, а ламела – полиця, на якій викладені грани. Крім цього, хлоропласти мають власну генетичну інформацію, представлену двоспіральними нитками ДНК, а також рибосоми, які беруть участь при синтезі білка, краплі олії, зерна крохмалю.

Корисне відео: фотосинтез

Основні фази

Фотосинтез має дві фази, що чергуються: світлову і темнову. Кожна має свої особливості перебігу та продукти, що утворюються за певних реакцій. Дві фотосистеми, утворені з допоміжних світлозбиральних пігментів хлорофілу та каротиноїду, передають енергію головному пігменту. Через війну відбувається перетворення світлової енергії на хімічну – АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту). Що ж відбувається у процесах фотосинтезу.

Світлова

Світлова фаза відбувається при попаданні фотонів світла на рослину. У хлоропласті вона протікає на мембранах тилакоїдів.

Основні процеси:

1. Пігменти фотосистеми І починають «усмоктувати» фотони сонячної енергії, що передаються на реакційний центр.
2. Під впливом фотонів світла відбувається «збудження» електронів у молекулі пігменту (хлорофілу).
3. Збуджений електрон за допомогою транспортних білків переноситься на зовнішню мембрану тилакоїда.
4. Той самий електрон взаємодіє зі складним з'єднанням НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат), відновлюючи його до НАДФ*Н2 (ця сполука бере участь при темновій фазі).

Подібні процеси відбуваються у фотосистемі ІІ. «Збуджені» електрони залишають реакційний центр та переносяться на зовнішню мембрану тилакоїдів, де зв'язуються з акцептором електронів, повертаються на фотосистему І та відновлюють її.

Світлова фаза фотосинтезу

А як відновлюється фотосистема ІІ? Це відбувається за рахунок фотолізу води – реакції розщеплення Н2О. Спочатку молекула води віддає електрони реакційному центру фотосистеми ІІ, завдяки чому відбувається його відновлення. Після цього відбувається повне розщеплення води на водень та кисень. Останній через продихи епідермісу листка проникає в навколишнє середовище.

Зобразити фотоліз води можна за допомогою рівняння:

2Н2О = 4Н + 4е + О2

Крім цього, при світловій фазі відбувається синтез молекул АТФ – хімічної енергії, що йде освіту глюкози. В оболонці тилакоїдів міститься ферментативна система, яка бере участь в утворенні АТФ. Цей процес відбувається внаслідок того, що іон водню переноситься через канал спеціального ферменту із внутрішньої оболонки на зовнішню. Після цього вивільняється енергія.

Важливо знати!При світловій фазі фотосинтезу утворюється кисень, а також енергія АТФ, яка використовується для синтезу моносахаридів у темновій фазі.

Темнова

Реакції темнової фази протікають цілодобово, навіть без сонячного світла. Фотосинтетичні реакції відбуваються у стромі (внутрішньому середовищі) хлоропласту. Більш детально даний предмет вивчав Мелвін Кальвін, на честь якого реакції темнової фази звуться цикл Кальвіна, або С3 - шлях.

Цей цикл протікає у 3 етапи:

1. Карбоксилювання.
2. Відновлення.
3. Регенерація акцепторів.

При карбоксилювання речовина під назвою рибулозобісфосфат з'єднується з частинками вуглекислого газу. І тому використовується спеціальний фермент – карбоксилаза. Утворюється нестійка шестивуглецева сполука, яка практично відразу ж розщеплюється на 2 молекули ФГК (фосфогліцеринової кислоти).

Для відновлення ФГК використовується енергія АТФ та НАДФ*Н2, утворених при світловій фазі. При послідовних реакціях утворюється тривуглецевий цукор із фосфатною групою.

Під час регенерації акцепторів частина молекул ФГК використовується для відновлення молекул рибулозобісфосфату, який є акцептором СО2. Далі за послідовних реакцій утворюється моносахарид – глюкоза. Для всіх цих процесів використовується енергія АТФ, утворена у світловій фазі, і навіть НАДФ*Н2.

Процеси перетворення 6 молекул вуглекислоти на 1 молекулу глюкози вимагають розщеплення 18 молекул АТФ і 12 молекул НАДФ*Н2. Зобразити ці процеси можна за допомогою наступного рівняння:

6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О

Згодом з освіченої глюкози синтезуються складніші вуглеводи – полісахариди: крохмаль, целюлоза.

Зверніть увагу!При фотосинтезі темнової фази утворюється глюкоза – органічна речовина, необхідна харчування рослини, освіти енергії.

Нижченаведена таблиця фотосинтезу допоможе краще засвоїти основну суть цього процесу.

Порівняльна таблиця фаз фотосинтезу

Хоча цикл Кальвіна є найбільш характерним для темнової фази фотосинтезу, проте для деяких тропічних рослин характерний цикл Хетча-Слека (С4-шлях), який має свої особливості перебігу. Під час карбоксилювання у циклі Хетча-Слека утворюється не фосфогліцеринова кислота, а інші, такі як: щавлевооцтова, яблучна, аспарагінова. Також при цих реакціях вуглекислий газ накопичується в клітинах рослин, а не виводиться при газообміні, як більшість.

Згодом цей газ бере участь при фотосинтетичних реакціях та утворенні глюкози. Також варто відзначити, що С4-шлях фотосинтезу потребує більших витрат енергії, ніж цикл Кальвіна. Основні реакції, продукти освіти у циклі Хетча-Слека не відрізняються від циклу Кальвіна.

Завдяки реакціям циклу Хетча-Слека у рослин практично не відбувається фотодихання, оскільки продихи епідермісу знаходяться в закритому стані. Це дозволяє їм пристосуватися до специфічних умов проживання:

• сильну спеку;
• сухому клімату;
• підвищеної засоленості місць проживання;
• нестачі СО2.

Порівняння світлової та темнової фаз

Значення у природі

Завдяки фотосинтезу відбувається утворення кисню – життєво важливої ​​речовини для процесів дихання та накопичення всередині клітин енергії, яка дає можливість живим організмам рости, розвиватися, розмножуватися, бере безпосередню участь у роботі всіх фізіологічних систем організму людини, тварин.

Важливо!З кисню в атмосфері утворюється озонова куля, яка захищає всі організми від згубного впливу небезпечного ультрафіолетового опромінення.

Корисне відео: підготовка до ЄДІ з Біології - фотосинтез

Висновок

Завдяки вмінню синтезувати кисень та енергію рослини формують першу ланку у всіх харчових ланцюгах, будучи продуцентами. Споживаючи зелені рослини, всі гетеротрофи (тварини, люди) разом із їжею одержують життєво важливі ресурси. Завдяки процесу, що протікає у зелених рослинах та ціанобактеріях, підтримується постійний газовий склад атмосфери та життя на землі.

Вконтакте

Фотосинтезом називають процес, результатом якого є утворення та виділення кисню клітинами рослин та деякими видами бактерій.

Основне поняття

Фотосинтез - це не що інше, як ланцюжок унікальних фізико-хімічних реакцій. У чому він полягає? Зелені рослини, а також деякі бактерії поглинають сонячні промені та перетворюють їх на електромагнітну енергію. Кінцевим результатом фотосинтезу є енергія хімічних зв'язків різноманітних органічних сполук.

У рослині, що висвітлили сонячні промені, у певній послідовності відбуваються окислювально-відновні реакції. Вода і водень, що становлять донорів-відновників, переміщуються у вигляді електронів до акцептора-окислювача (вуглекислого газу та ацетату). В результаті утворюються відновлені сполуки вуглеводів, а також кисень, який виділяють рослини.

Історія вивчення фотосинтезу

Протягом багатьох тисячоліть людина була переконана в тому, що харчування рослини відбувається за її кореневою системою через ґрунт. На початку шістнадцятого століття голландським натуралістом Яном Ван Гельмонтом було проведено експеримент із вирощуванням рослини в горщику. Після зважування ґрунту до посадки і після того, як рослина досягла певних розмірів, їм був зроблений висновок про те, що всі представники флори отримують поживні речовини в основному з води. Цієї теорії дотримувалися вчені протягом двох наступних століть.

Несподіване всім, але правильне припущення про харчування рослин було зроблено в 1771 р. хіміком з Англії Джозефом Прістлі. Поставлені ним досліди переконливо довели, що рослини здатні очистити повітря, яке раніше не придатне для дихання людини. Дещо пізніше було зроблено висновок про те, що ці процеси неможливі без участі сонячного світла. Вчені з'ясували, що зелені листочки рослин не просто перетворюють отриманий ними вуглекислий газ на кисень. Без цього процесу неможливе їхнє життя. У сукупності з водою та мінеральними солями вуглекислий газ служить їжею рослинам. У цьому полягає основне значення фотосинтезу всім представників флори.

Роль кисню для життя на Землі

Досліди, проведені англійським хіміком Прістлі, допомогли людству пояснити, чому повітря на нашій планеті залишається придатним для дихання. Адже життя підтримується, незважаючи на існування величезної кількості живих організмів та горіння незліченної кількості вогнів.

Виникнення життя на Землі мільярди років тому було просто неможливим. Атмосфера нашої планети не містила у собі вільного кисню. Все змінилося з появою рослин. Весь кисень, що знаходиться сьогодні в атмосфері, - це результат фотосинтезу, що відбувається в зеленому листі. Цей процес змінив образ Землі і дав поштовх розвитку життя. Це безцінне значення фотосинтезу було остаточно усвідомлено людством лише наприкінці 18 століття.

Не є перебільшенням твердження, що саме існування людей на нашій планеті залежить від того, яким є стан рослинного світу. Значення фотосинтезу полягає в його провідній ролі для перебігу різноманітних біосферних процесів. У глобальних масштабах ця дивовижна фізико-хімічна реакція призводить до утворення неорганічних органічних речовин.

Класифікація процесів фотосинтезу

У зеленому листі відбувається три важливі реакції. Вони є фотосинтез. Таблиця, у яку заносять дані реакції, застосовується щодо біології. У її рядки вносять:

Фотосинтез;
- газообмін;
- Випаровування води.

Ті фізико-хімічні реакції, які відбуваються в рослині при світлі дня, дозволяють зеленим листям виділяти двоокис вуглецю та кисень. У темний час доби – лише перший із цих двох компонентів.

Синтез хлорофілу в деяких рослинах відбувається навіть при слабкому та розсіяному освітленні.

Основні етапи

Розрізняють дві фази фотосинтезу, тісно пов'язані між собою. На першому етапі енергія променів світла перетворюється на високоенергетичні сполуки АТФ та універсальні відновники НАДФН. Ці два елементи є первинними продуктами фотосинтезу.

На другому (темновому) етапі отримані АТФ та НАДФН використовуються для фіксації вуглекислоти аж до її відновлення у вуглеводах. Дві фази фотосинтезу мають відмінності у часі. Вони відбуваються й у різному просторі. Тому, хто вивчає з біології тему "фотосинтез", таблиця з точним вказівкою характеристик двох фаз допоможе у більш точному розумінні процесу.

Механізм виробітку кисню

Після поглинання рослинами вуглекислого газу них відбувається синтез поживних речовин. Цей процес здійснюється в зелених пігментах, званих хлорофілами, під впливом сонячних променів. Основними складовими цієї дивовижної реакції є:

Світло;
- хлоропласти;
- вода;
- вуглекислий газ;
- Температура.

Послідовність фотосинтезу

Вироблення рослинами кисню здійснюється поетапно. Основними стадіями фотосинтезу є:

Поглинання світла хлорофілами;
- поділ хлоропластами (внутрішньоклітинними органоїдами зеленого пігменту) отриманої з ґрунту води на кисень і водень;
- переміщення однієї частини кисню в атмосферу, а інший – для дихального процесу рослинами;
- утворення молекул цукру в білкових гранулах (піреноїдах) рослин;
- Виробництво крохмалів, вітамінів, жирів і т.д. внаслідок змішування цукру з азотом.

Незважаючи на те, що для здійснення фотосинтезу необхідно сонячне світло, дана реакція здатна протікати і при штучному освітленні.

Роль рослинного світу для Землі

Основні процеси, що відбуваються у зеленому листі, вже досить повно вивчила наука біологія. Значення фотосинтезу для біосфери величезне. Це єдина реакція, що веде до зростання кількості вільної енергії.

У процесі фотосинтезу щороку відбувається утворення ста п'ятдесяти мільярдів тонн речовини органічного типу. Крім того, за цей період рослинами виділяється практично 200 млн. тонн кисню. У зв'язку з цим можна стверджувати, що роль фотосинтезу величезна для людства, оскільки цей процес є основним джерелом енергії Землі.

У процесі унікальної фізико-хімічної реакції відбувається кругообіг вуглецю, кисню, а також багатьох інших елементів. З цього випливає ще одне важливе значення фотосинтезу у природі. Даною реакцією підтримується певний склад атмосфери, у якому можливе життя Землі.

Процес, що у рослинах, обмежує кількість вуглекислого газу, не дозволяючи йому накопичуватися у збільшених концентраціях. Це також важливе значення фотосинтезу. На Землі завдяки зеленим рослинам немає так званого парникового ефекту. Флора надійно захищає нашу планету від перегріву.

Рослинний світ як основа харчування

Важливою є роль фотосинтезу для лісового та сільського господарства. Рослинний світ є поживною базою всім гетеротрофних організмів. Однак значення фотосинтезу криється не тільки в поглинанні зеленим листям вуглекислого газу та отримання такого готового продукту унікальної реакції, як цукор. Рослини здатні перетворювати азотисті та сірчані сполуки на речовини, з яких складаються їх тіла.

Як це відбувається? Яке значення фотосинтезу у житті рослин? Цей процес здійснюється за допомогою одержання рослиною іонів нітратів. Ці елементи знаходяться у ґрунтовій воді. У рослину вони потрапляють завдяки кореневій системі. Клітини зеленого організму переробляють іони нітратів на амінокислоти, у тому числі складаються білкові ланцюжка. У процесі фотосинтезу утворюються компоненти жирів. Вони для рослин є важливими запасними речовинами. Так, у насінні багатьох плодів знаходиться живильне масло. Цей продукт важливий і для людини, оскільки знаходить застосування у харчовій та сільськогосподарській промисловості.

Роль фотосинтезу в отриманні врожаю

У світовій практиці роботи сільськогосподарських підприємств широко використовуються результати вивчення основних закономірностей розвитку та зростання рослин. Як відомо, основою формування врожаю є фотосинтез. Його інтенсивність, своєю чергою, залежить від водного режиму культур, і навіть від їхнього мінерального харчування. Яким чином людина домагається збільшення щільності посівів і розмірів листя для того, щоб рослина максимально використовувала енергію Сонця і забирала вуглекислий газ з атмосфери? Для цього оптимізуються умови мінерального харчування та водопостачання сільськогосподарських культур.

Науково доведено, що врожайність залежить від площі зеленого листя, а також від інтенсивності і тривалості процесів, що протікають в них. Але в той же час збільшення густини посівів призводить до затінення листя. До них не може пробитися сонячне світло, і через погіршення вентиляції повітряних мас у малих обсягах надходить вуглекислий газ. Через війну відбувається зниження активності процесу фотосинтезу і зменшується продуктивність рослин.

Роль фотосинтезу для біосфери

За приблизними підрахунками, лише автотрофні рослини, що у водах Світового океану, щорічно перетворюють від 20 до 155 млрд. тонн вуглецю в органічну речовину. І це при тому, що енергія сонячних променів використовується лише на 0,11%. Щодо наземних рослин, то вони щороку поглинають від 16 до 24 млрд. тонн вуглецю. Всі ці дані переконливо свідчать, наскільки велике значення фотосинтезу у природі. Тільки результаті цієї реакції атмосфера заповнюється необхідним життя молекулярним киснем, необхідний горіння, дихання і різноманітної виробничої діяльності. Деякі вчені вважають, що у разі підвищення вмісту вуглекислого газу атмосфері відбувається збільшення швидкості фотосинтезу. При цьому атмосфера поповнюється відсутнім киснем.

Космічна роль фотосинтезу

Зелені рослини є посередниками між нашою планетою та Сонцем. Вони вловлюють енергію небесного світила та забезпечують можливість життя на нашій планеті.

Фотосинтез є процес, про який можна говорити в космічних масштабах, оскільки він свого часу сприяв перетворенню образу нашої планети. Завдяки реакції, що проходить у зеленому листі, енергія сонячних променів не розсіюється в просторі. Вона перетворюється на хімічну енергію новоутворених органічних речовин.

Людському суспільству продукти фотосинтезу потрібні як для їжі, але й здійснення господарську діяльність.

Однак людству важливі не тільки ті промені сонця, які нині падають на нашу Землю. Вкрай необхідні для життя та здійснення виробничої діяльності ті продукти фотосинтезу, які були отримані мільйони років тому. Вони знаходяться у надрах планети у вигляді пластів кам'яного вугілля, пального газу та нафти, торф'яних родовищ.