Внедрено процесът на фотосинтеза в листата на растенията.Фотосинтезата е характерна само за зелените растения. Тази най-важна страна от дейността на листа е най-пълно характеризирана от К. А. Тимирязев:
Може да се каже, че самата същност на живота на растенията се изразява в живота на листата. Всички органични вещества, колкото и разнообразни да са те, където и да се намират - дали в растение, животно или човек - преминали през листата, произхождат от вещества, произведени от листа.
Структурата на листата на растенията
растителни листав анатомична структура те са много разнообразни, което зависи от вида на растението и от условията на растежа им. Листът е покрит отгоре и отдолу с епидермис - покривна тъкан с множество отвори, наречени устица. Под горния епидермис има палисаден или колонен паренхим, наречен асимилационен паренхим. Под него е разположена по-рехава тъкан - спонгиозен паренхим, следван от долния епидермис. Целият лист е пронизан от мрежа от жилки, състоящи се от проводими снопчета, през които преминава вода, минерални и органични вещества. Напречно сечение на лист. В колонната и гъбестата тъкан на листа има зелени пластиди - хлоропласти, съдържащи пигменти. Цветът на растенията се обяснява с наличието на хлоропласти и съдържащите се в тях зелени пигменти (хлорофили). Огромна листна повърхност, достигаща 30 000 - 50 000 кв. m на 1 ha в различни растения, е добре адаптиран за успешното усвояване на CO 2 от въздуха по време на фотосинтеза. Въглеродният диоксид прониква в листата на растението през устицата, разположени в епидермиса, навлиза в междуклетъчните пространства и, прониквайки през клетъчната мембрана, навлиза в цитоплазмата и след това в хлоропластите, където протича процесът на асимилация. Образуваният при този процес кислород дифундира от повърхността на хлоропластите в свободно състояние. По този начин чрез устицата се извършва газообмен на листата с външната среда - приемането на въглероден диоксид и освобождаването на кислород по време на фотосинтезата, освобождаването на въглероден диоксид и абсорбцията на кислород по време на дишането. Освен това устицата служат за отделяне на водни пари. Въпреки факта, че общата площ на отворите на устицата е само 1-2% от цялата повърхност на листата, въпреки това, с отворени устици, въглеродният диоксид прониква в листата със скорост, която е 50 пъти по-висока от абсорбцията му от алкали. Броят на устицата е много голям - от няколко десетки до 1500 на 1 кв. мм.Хлоропласти
Хлоропласти- зелени пластиди, в които протича процесът на фотосинтеза. Те се намират в цитоплазмата. При висшите растения хлоропластите имат дисковидна или лещовидна форма, докато при по-низшите растения те са по-разнообразни.
Хлоропласти в зелени растителни клетки. Размерът на хлоропластите във висшите растения е сравнително постоянен, средно 1-10 микрона. Обикновено една клетка съдържа голям брой хлоропласти, средно 20-50, а понякога и повече. Разположени са предимно в листата, много от тях в неузрелите плодове. В едно растение общият брой на хлоропластите е огромен; при възрастен дъб, например, тяхната площ е 2 хектара. Хлоропластът има мембранна структура. Той е отделен от цитоплазмата с двойна мембрана. В хлоропласта има ламели, белтъчно-липоидни пластинки, събрани в снопчета и наречени грана. Хлорофилът е разположен в ламелите под формата на мономолекулен слой. Между ламелите има водниста протеинова течност - стромата; съдържа зърна нишесте и капки масло. Структурата на хлоропласта е добре адаптирана към фотосинтезата, тъй като разделянето на носещия хлорофил апарат на малки плочи значително увеличава активната повърхност на хлоропласта, което улеснява достъпа на енергия и нейния трансфер до химичните системи, участващи във фотосинтезата. Данните на А. А. Табентски показват, че хлоропластите се променят през цялото време в онтогенезата на растението. В младите листа се наблюдава фино-зърнеста структура на хлоропластите, в листата, които са завършили растежа, грубо-зърнеста структура. Разпадането на хлоропластите се наблюдава вече в старите листа. Сухото вещество на хлоропластите съдържа 20-45% протеини, 20-40% липоиди, 10-12% въглехидрати и други резервни вещества, 10% минерални елементи, 5-10% зелени пигменти (хлорофил аи хлорофил b), 1-2% каротеноиди, както и малко количество РНК и ДНК. Водното съдържание достига 75%. Хлоропластите имат голям набор от хидролитични и редокс ензими. Изследванията на Н. М. Сисакян показват, че синтезът на много ензими се извършва и в хлоропластите. Благодарение на това те участват в целия сложен комплекс от жизнени процеси на растенията. Пигменти, техните свойства и условия на образуване
Пигментиможе да се извлече от листата на растенията с алкохол или ацетон. Екстрактът съдържа следните пигменти: зелен - хлорофил аи хлорофил b; жълто - каротин и ксантофил (каротеноиди).Хлорофил
Хлорофилпредставляваедно от най-интересните вещества на земната повърхност(C. Darwin), тъй като благодарение на него е възможен синтезът на органични вещества от неорганични CO 2 и H 2 O. Хлорофилът не се разтваря във вода, лесно се променя под въздействието на соли, киселини и основи, така че беше много трудно се установява химичен състав. За извличане на хлорофил обикновено се използва етилов алкохол или ацетон. Хлорофилът има следните обобщени формули: хлорофил а- C 55 H 72 O 5 N 4 Mg, хлорофил b- C 55 H 70 O 6 N 4 Mg. При хлорофил аповече от 2 водородни атома и по-малко от 1 кислороден атом от хлорофила b. Формулите на хлорофила могат да бъдат представени, както следва:
Хлорофилни формули аи b. Централно място в молекулата на хлорофила заема Mg; той може да бъде изместен чрез въздействие върху алкохолния екстракт от хлорофил със солна киселина. Зеленият пигмент се превръща в кафяв пигмент, наречен феофитин, в който Mg е заменен с два Н атома от солна киселина. Възстановете зелен цвятекстракти са много лесни чрез добавяне на магнезий или друг метал към молекулата на феофитина. Следователно зеленият цвят на хлорофила се свързва с наличието на метал в неговия състав. Когато се изложи на алкохолен екстракт от хлорофил с алкали, алкохолните групи (фитол и метилов алкохол) се отцепват; в този случай зеленият цвят на хлорофила се запазва, което показва, че ядрото на хлорофилната молекула се запазва по време на тази реакция. Химическият състав на хлорофила е еднакъв във всички растения. Съдържанието на хлорофил а винаги е по-голямо (около 3 пъти) от това на хлорофил b. Общото количество хлорофил е малко и възлиза на около 1% от сухото вещество на листа. По своята химическа природа хлорофилът е близък до оцветителя на кръвта - хемоглобина, централното място в молекулата на който е заето не от магнезий, а от желязо. В съответствие с това се различават и физиологичните им функции: хлорофилът участва в най-важния възстановителен процес в растението - фотосинтезата, а хемоглобинът - в процеса на дишане на животинските организми, пренасяйки кислород. Оптични свойства на пигментите
Хлорофилът абсорбира слънчевата енергия и я насочва към химични реакции, които не могат да протичат без енергия, получена отвън. Разтворът на хлорофил в преминаваща светлина е зелен, но с увеличаване на дебелината на слоя или концентрацията на хлорофил става червен. Хлорофилът абсорбира светлината не изцяло, а избирателно. При преминаване на бяла светлина през призма се получава спектър, състоящ се от седем видими цвята, които постепенно преминават един в друг. Когато бялата светлина преминава през призма и разтвор на хлорофил, най-интензивното поглъщане в получения спектър ще бъде в червените и синьо-виолетовите лъчи. Зелените лъчи се абсорбират малко, следователно в тънък слой хлорофилът има зелен цвят в пропускащата светлина. Но с увеличаване на концентрацията на хлорофил лентите на поглъщане се разширяват (значителна част от зелените лъчи също се абсорбират) и само част от крайните червени лъчи преминава без абсорбция. Абсорбционни спектри на хлорофил аи bмного близо. В отразената светлина хлорофилът изглежда вишневочервен, тъй като излъчва абсорбирана светлина с промяна в дължината на вълната. Това свойство на хлорофила се нарича флуоресценция.Каротин и ксантофил
Каротин и ксантофилимат ленти на поглъщане само в сини и виолетови лъчи. Техните спектри са близки един до друг.
Абсорбционни спектри на хлорофил аи b. Енергията, погълната от тези пигменти, се прехвърля към хлорофила а, който участва пряко във фотосинтезата. Каротинът се счита за провитамин А, тъй като при разцепването му се образуват 2 молекули витамин А. Формулата на каротина е C 40 H 56, ксантофилът е C 40 H 54 (OH) 2. Условия за образуване на хлорофил
Образуване на хлорофилсе провежда в 2 фази: първата фаза е тъмна, по време на която се образува предшественикът на хлорофила, протохлорофил, и втората е светла, в която хлорофилът се образува от протохлорофил на светлина. Образуването на хлорофил зависи както от вида на растението, така и от редица външни условия. Някои растения, като разсад от иглолистни дървета, могат да станат зелени дори без участието на светлина, на тъмно, но при повечето растения хлорофилът се образува от протохлорофил само на светлина. При липса на светлина се получават етиолирани растения с тънко, слабо, силно удължено стъбло и много малки бледожълти листа. Ако етиолираните растения са изложени на светлина, листата бързо ще позеленеят. Това се дължи на факта, че листата вече имат протохлорофил, който под въздействието на светлината лесно се превръща в хлорофил. Температурата има голямо влияние върху образуването на хлорофил; в студена пролет някои храсти не обръщат зелени листа, докато не настъпи топло време: когато температурата спадне, образуването на протохлорофил се потиска. Минималната температура, при която започва образуването на хлорофил, е 2°, максималната, при която не се образува хлорофил, е 40°. В допълнение към определена температура, минералните хранителни елементи, особено желязото, са необходими за образуването на хлорофил. При липсата му растенията страдат от заболяване, наречено хлороза. Очевидно желязото е катализатор в синтеза на протохлорофил, тъй като не е включено в състава на молекулата на хлорофила. За образуването на хлорофил са необходими също азот и магнезий, които са част от неговата молекула. Важно условие е наличието в клетките на листата на пластиди, способни да позеленяват. При липсата им листата на растенията остават бели, растението не е способно на фотосинтеза и може да живее само докато изразходва запасите от семена. Това явление се нарича албинизъм. Свързва се с промяна в наследствения характер на това растение.Количествена връзка между хлорофил и смилаем въглероден диоксид
С повече съдържание хлорофилв растението процесът на фотосинтеза започва при по-нисък интензитет на светлината и дори при по-ниска температура. С увеличаване на съдържанието на хлорофил в листата фотосинтезата се увеличава, но до определена граница. Следователно няма пряка връзка между съдържанието на хлорофил и интензивността на абсорбция на CO 2 . Количеството CO 2, усвоено от листата на час по отношение на единицата хлорофил, съдържаща се в листата, е толкова по-високо, колкото по-малко е хлорофилът. R. Wilstetter и A. Stoll предложиха единица, която характеризира съотношението между количеството хлорофил и абсорбирания въглероден диоксид. Количеството въглероден диоксид, разложено за единица време, за единица тегло хлорофил, те наричат асимилационен номер. Числото на асимилация не е постоянно: то е по-голямо при ниско съдържание на хлорофил и по-малко при високо съдържание в листата. Следователно молекулата на хлорофила се използва по-продуктивно, когато съдържанието му в листата е ниско, а продуктивността на хлорофила намалява с увеличаване на количеството му. Данните се въвеждат в таблицата.Таблица Число на асимилация в зависимост от съдържанието на хлорофил (според R. Wilstetter и A. Stoll)
| растения |
в 10 листа (mg) |
Асимилационен номер |
|
зелена раса жълта раса |
16,2 1,2 | 6,9 82,0 |
| Люляк | 16,2 | 5,8 |
| Етиолираните зърна поникват след осветяване за: 6 часа 4 дни |
Растенията получават всичко необходимо за растеж и развитие от околната среда. По това те се различават от другите живи организми. За да се развиват добре, те се нуждаят от плодородна почва, естествено или изкуствено поливане и добро осветление. Нищо няма да расте на тъмно.
Почвата е източник на вода и хранителни органични съединения, микроелементи. Но дърветата, цветята, тревите също се нуждаят от слънчева енергия. Под въздействието на слънчевата светлина протичат определени реакции, в резултат на които абсорбираният от въздуха въглероден диоксид се превръща в кислород. Този процес се нарича фотосинтеза. Химическата реакция, протичаща под въздействието на слънчевата светлина, също води до образуването на глюкоза и вода. Тези вещества са жизненоважни за развитието на растението.
На езика на химиците реакцията изглежда така: 6CO2 + 12H2O + светлина = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Опростено уравнение: въглероден диоксид + вода + светлина = глюкоза + кислород + вода.
Буквално "фотосинтезата" се превежда като "заедно със светлината". Тази дума е съставена от две прости думиснимка и синтез. Слънцето е много мощен източник на енергия. Хората го използват за генериране на електричество, изолация на къщи и загряване на вода. Растенията също се нуждаят от енергията на слънцето, за да поддържат живота си. Глюкозата, произведена по време на фотосинтезата, е проста захар, която е едно от най-важните хранителни вещества. Растенията го използват за растеж и развитие, а излишъкът се отлага в листата, семената и плодовете. Не цялото количество глюкоза остава непроменено в зелените части на растенията и плодовете. Простите захари са склонни да се превръщат в по-сложни, които включват нишесте. Растенията използват тези запаси по време на периоди на недостиг на хранителни вещества. Те са причината за хранителна стойностбилки, плодове, цветя, листа за животни и хора, които се хранят с растителна храна.
Как растенията абсорбират светлина?
Процесът на фотосинтеза е доста сложен, но може да бъде описан накратко, така че да стане разбираем дори за деца. училищна възраст. Един от най-честите въпроси се отнася до механизма на поглъщане на светлина. Как светлинната енергия попада в растенията? Процесът на фотосинтеза протича в листата. В листата на всички растения има зелени клетки - хлоропласти. Те съдържат вещество, наречено хлорофил. Хлорофилът е пигментът, който придава зеления цвят на листата и е отговорен за абсорбирането на светлинната енергия. Много хора не са се замисляли защо листата на повечето растения са широки и плоски. Оказва се, че природата не е предвидила това случайно. Широката повърхност ви позволява да абсорбирате повече слънчева светлина. По същата причина слънчевите панели се правят широки и плоски.
Горната част на листата е защитена от восъчен слой (кутикула) от загуба на вода и неблагоприятни влияния на времето, вредители. Нарича се палисада. Ако се вгледате внимателно в листа, можете да видите, че горната му страна е по-светла и гладка. Наситен цвят се получава поради факта, че в тази част има повече хлоропласти. Излишната светлина може да намали способността на растението да произвежда кислород и глюкоза. Под въздействието на яркото слънце хлорофилът се уврежда и това забавя фотосинтезата. Забавяне се случва и с настъпването на есента, когато има по-малко светлина и листата започват да пожълтяват поради разрушаването на хлоропластите в тях.
Ролята на водата в хода на фотосинтезата и в поддържането на живота на растенията не може да бъде подценявана. Водата е необходима за:
- осигуряване на растенията с разтворени в него минерали;
- поддържане на тонус;
- охлаждане;
- възможността за химични и физични реакции.
Дърветата, храстите, цветята абсорбират вода от почвата с корените си, а след това влагата се издига по стеблото, преминава в листата по вените, които се виждат дори с просто око.
Въглеродният диоксид влиза през малки дупчици в долната част на листа - устицата. В долната част на листа клетките са подредени по такъв начин, че въглеродният диоксид може да проникне по-дълбоко. Освен това позволява на кислорода, произведен от фотосинтезата, лесно да напусне листата. Както всички живи организми, растенията са надарени със способността да дишат. В същото време, за разлика от животните и хората, те абсорбират въглероден диоксид и отделят кислород, а не обратното. Там, където има много растения, въздухът е много чист и свеж. Ето защо е толкова важно да се грижим за дърветата, храстите, да оформяме площади и паркове в големите градове.
Светли и тъмни фази на фотосинтезата
Процесът на фотосинтеза е сложен и се състои от две фази – светла и тъмна. Светлинната фаза е възможна само при наличие на слънчева светлина. Под въздействието на светлината молекулите на хлорофила се йонизират, в резултат на което се образува енергия, която служи като катализатор за химическа реакция. Редът на събитията, които се случват в тази фаза, е следният:
- светлината навлиза в молекулата на хлорофила, която се абсорбира от зеления пигмент и го поставя във възбудено състояние;
- възниква разделяне на водата;
- Синтезира се АТФ, който е енергиен акумулатор.
Тъмната фаза на фотосинтезата протича без участието на светлинна енергия. На този етап се образуват глюкоза и кислород. Важно е да се разбере, че образуването на глюкоза и кислород става денонощно, а не само през нощта. Тъмната фаза се нарича, защото присъствието на светлина вече не е необходимо, за да продължи. Катализаторът е АТФ, който е синтезиран по-рано.
Значение на фотосинтезата в природата
Фотосинтезата е един от най-важните природни процеси. Той е необходим не само за поддържането на живота на растенията, но и за целия живот на планетата. Фотосинтезата е необходима за:
- осигуряване на храна за животни и хора;
- отстраняване на въглероден диоксид и насищане на въздуха с кислород;
- поддържане на кръговрата на хранителните вещества.
Всички растения зависят от скоростта на фотосинтезата. Слънчевата енергия може да се разглежда като фактор, който насърчава или възпрепятства растежа. Например в южните райони и райони има много слънце и растенията могат да растат доста високи. Ако разгледаме как протича процесът във водните екосистеми, няма недостиг на слънчева светлина на повърхността на моретата и океаните и в тези слоеве се наблюдава обилен растеж на водорасли. В по-дълбоките слоеве на водата има недостиг на слънчева енергия, което се отразява на скоростта на растеж на водната флора.
Процесът на фотосинтеза допринася за образуването на озоновия слой в атмосферата. Това е много важно, тъй като помага за защитата на целия живот на планетата от вредното въздействие на ултравиолетовите лъчи.
Всяко зелено листо е малка фабрика за кислород и хранителни вещества, от които хората и животните се нуждаят за нормален живот. Процесът на производство на тези вещества от въглероден диоксид и вода от атмосферата се нарича фотосинтеза.
Фотосинтезата е сложна, протичаща с прякото участие на светлината. Самото понятие "фотосинтеза" идва от две гръцки думи: "фото" - светлина и "синтеза" - комбинация. Процесът на фотосинтеза се състои от два етапа: поглъщане на светлинни кванти и използване на тяхната енергия в различни химични реакции.Растението поглъща светлина с помощта на зелено вещество, наречено хлорофил. Хлорофилът се намира в така наречените хлоропласти, които могат да бъдат намерени в стъблата или дори в плодовете. Има особено много от тях, тъй като поради плоската си структура листът е в състояние да привлече повече светлина, съответно да получи повече енергия за фотосинтеза. След абсорбцията хлорофилът преминава и предава енергия на други молекули на растителния организъм, по-специално на тези, които участват във фотосинтезата. Вторият етап от процеса протича без задължителното участие на светлинни кванти и се състои в образуването на химични връзки с участието на вода и въглероден диоксид, получени от въздуха. На този етап се синтезират различни вещества, полезни за живота, като нишесте.Тези органични вещества се използват от самото растение за хранене на различните му части и поддържане на нормален живот. В допълнение, тези вещества се получават чрез ядене на растения и хора, които ядат продукти както от растителен, така и от животински произход.Фотосинтезата може да се случи както под въздействието на слънчева светлина, така и на изкуствена светлина. В природата растенията, като правило, интензивно "работят" през пролетта и лятото, когато има изобилие от слънчева светлина. През есента светлината става по-малко, денят се скъсява, листата пожълтяват и падат. Но веднага щом топлото пролетно слънце изгрее, зелената зеленина се появява отново и зелените „фабрики“ започват отново своята работа, за да осигурят така необходимия за живота кислород и други хранителни вещества.
Подобни видеа
Всички живи същества се нуждаят от храна, за да живеят. Хетеротрофните организми - консументи - използват готови органични съединения, докато автотрофните производители сами създават органични вещества в процеса на фотосинтеза и хемосинтеза. Основните производители на Земята са зелените растения.
Представлява последователност химична реакцияс участието на фотосинтетични пигменти, в резултат на което се създава органична материя от въглероден диоксид и вода на светлина. В общото уравнение шест молекули въглероден диоксид се комбинират с шест молекули вода, за да образуват една молекула, която се използва за производство и съхранение на енергия. Също така на изхода от реакцията се образуват шест кислородни молекули като "страничен продукт". Процесът на фотосинтеза се състои от светла фаза и тъмна фаза. Светлинните кванти възбуждат електроните на молекулата на хлорофила и ги прехвърлят на по-високо енергийно ниво. Също така с участието на светлинни лъчи се случва фотолиза на водата - разделянето на водна молекула на водородни катиони, отрицателно заредени електрони и свободна кислородна молекула. Енергията, съхранявана в молекулярните връзки, се превръща в аденозин трифосфат (АТФ) и ще бъде освободена във втория етап на фотосинтезата. В тъмната фаза, въглероден диоксид директно с образуването на глюкоза. Необходимо условие за протичането на фотосинтезата в клетките на зеления пигмент е хлорофилът, така че се среща в зелените растения и някои фотосинтезиращи бактерии. Фотосинтетичните процеси осигуряват на планетата органична биомаса, атмосферен кислород и в резултат на това защитен озонов екран. Освен това намаляват концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата. В допълнение към фотосинтезата, въглеродният диоксид може също да бъде прехвърлен в органична материя чрез хемосинтеза, която се различава от първата по липсата на светлинни реакции. Хемосинтетиците използват светлината като източник на енергия и енергията на редокс химичните реакции. Например нитрифициращите бактерии окисляват амоняка до азотна и азотна киселина, железните бактерии превръщат двувалентното желязо в фери, серните бактерии окисляват сероводорода до сяра или сярна киселина. Всички тези реакции протичат с освобождаване на енергия, която по-нататък се използва за синтеза на органични вещества. Само някои видове бактерии са способни на хемосинтеза. Хемосинтетичните бактерии не произвеждат атмосферен кислород и не натрупват голямо количество биомаса, но унищожават скали, участват в образуването на минерали и пречистват отпадните води. Биогеохимичната роля на хемосинтезата е да осигури цикъла на азот, сяра, желязо и други елементи в природата.
Подобни видеа
Въпрос 1. Какво е фотосинтеза? Назовете веществата, необходими за неговото изпълнение.
Фотосинтезата е процес на производство на органична материя и кислород от въглероден диоксид и вода в листата на зелените растения, изложени на слънчева светлина.
Въпрос 2. Допълнете изреченията.
Фотосинтезата протича в растителните клетки, които съдържат органелите хлоропласти. Те съдържат зеления пигмент хлорофил, който дава на растението цвят и фотосинтеза.
При повечето растения основният орган за фотосинтеза е листата, а фотосинтезата може да се случи и в стъблата и зелените плодове.
Въпрос 3. Известно е, че сухоземните растения годишно образуват толкова много листа, че могат да покрият земното кълбо на няколко слоя. Обяснете защо растенията произвеждат толкова много листа.
Процесът на образуване на органични вещества се извършва в листата на зелената астения на слънчева светлина. Следователно, за да се изхрани растението, трябва да има много листа.
Въпрос 4. Помислете за фигурата "Образуване на органични вещества в процеса на фотосинтеза." Напишете върху него имената на веществата, влизащи и излизащи от листа.
Въглероден двуокис
Кислород
Отговори на въпросите:
1) Какви са необходимите условия за осъществяване на фотосинтезата?
Фотосинтезата изисква слънчева светлина, въглероден диоксид и хлоропласти.
2) Какви органични вещества се образуват по време на фотосинтезата и какво е тяхното значение за растението?
В хлоропластите под въздействието на светлината в процеса на фотосинтеза се образува нишесте в растенията. Това вещество е въглехидрат и служи като източник на енергия за растенията.
Въпрос 5 *. Прочетете в учебника описанието на експеримента за ефекта на светлината върху образуването на органични вещества в зелените растения и разгледайте фигура 61. Защо мислите, че нишестето не може да бъде открито в листата на зелените растения, след като са били държани на тъмно в продължение на 2- 3 дни? Къде изчезва?
Слънчевата светлина е необходима за превръщането на нишестето в листата. Нишестето се образува по време на фотосинтезата. Този процес ще се осъществи с помощта на енергията на светлината. Без светлина няма процес на фотосинтеза; без този процес няма нишесте в листата.
Работим в лаборатория
Въпрос 6. Разгледайте картината, която изобразява преживяването.
Отговори на въпросите:
1) Защо свещта изгасва в първия и третия случай?
В първия и третия съд семената и корените в процеса на дишане изразходват целия кислород и отделят въглероден диоксид. Свещта угасна.
2) Защо свещта гори във втория случай?
Във втория съд растението не само диша, но и отделя кислород чрез фотосинтеза, така че свещта гори.
Растенията получават вода и минерали от корените си. Листата осигуряват органично хранене на растенията. За разлика от корените, те не са в почвата, а във въздуха, поради което извършват не почвено, а въздушно хранене.
От историята на изучаването на въздушното хранене на растенията
Знанията за храненето на растенията се натрупват постепенно.
Преди около 350 години холандският учен Ян Хелмонт за първи път постави експеримент за изследване на храненето на растенията. В глинен съд с пръст той отгледа върба, като добави само вода там. Ученият внимателно претегли падналите листа. Пет години по-късно масата на върбата, заедно с падналите листа, се увеличава със 74,5 кг, а масата на почвата намалява само с 57 г. Въз основа на това Хелмонт стига до извода, че всички вещества в растението се образуват не от почвата , но от вода. Мнението, че растението се увеличава само благодарение на водата, продължава до края на 18 век.
През 1771 г. английският химик Джоузеф Пристли изследва въглеродния диоксид или „разваления въздух“, както го нарича, и прави забележително откритие. Ако запалите свещ и я покриете със стъклена капачка, след като изгори малко, тя ще изгасне.
Мишка под такава шапка започва да се задушава. Но ако под капачката заедно с мишката се постави ментова клонка, тогава мишката не се задушава и продължава да живее. Това означава, че растенията "коригират" въздуха, развален от дъха на животните, тоест превръщат въглеродния диоксид в кислород.
През 1862 г. немският ботаник Юлиус Сакс доказва чрез опити, че зелените растения не само отделят кислород, но и създават органични вещества, които служат за храна на всички други организми.
фотосинтеза
Основната разлика между зелените растения и другите живи организми е наличието в техните клетки на хлоропласти, съдържащи хлорофил. Хлорофилът има способността да улавя слънчевите лъчи, чиято енергия е необходима за създаване на органични вещества. Процесът на образуване на органична материя от въглероден диоксид и вода с помощта на слънчева енергия се нарича фотосинтеза (на гръцки: pholos светлина). В процеса на фотосинтеза се образуват не само органични вещества - захари, но и се отделя кислород.
Схематично процесът на фотосинтеза може да се изобрази по следния начин:
Водата се абсорбира от корените и се придвижва през проводящата система на корените и стъблото към листата. Въглеродният диоксид е съставна част на въздуха. Навлиза в листата през отворени устицата. Структурата на листата допринася за усвояването на въглероден диоксид: плоската повърхност на листните остриета, което увеличава площта на контакт с въздуха и наличието на голям брой устица в кожата.
Захарите, образувани в резултат на фотосинтезата, се превръщат в нишесте. Нишестето е органично вещество, което не се разтваря във вода. Който лесно се открива с йоден разтвор.
Доказателство за образуване на нишесте в листа, изложени на светлина
Нека докажем, че в зелените листа на растенията нишестето се образува от въглероден диоксид и вода. За да направите това, помислете за експеримента, който по едно време беше организиран от Юлиус Сакс.
Стайно растение (гераниум или иглика) се държи два дни на тъмно, така че цялото нишесте да се използва за жизненоважни процеси. След това няколко листа се покриват от двете страни с черна хартия, така че да е покрита само част от тях. През деня растението се излага на светлина, а през нощта се осветява допълнително с настолна лампа.
След един ден изследваните листа се отрязват. За да се установи в коя част от листата се е образувало нишесте, листата се варят на воля (за да набъбнат зърната на нишестето) и след това се държат в горещ спирт (хлорофилът се разтваря и листът се обезцветява). След това листата се измиват с вода и се третират със слаб разтвор на йод. Tc части от листата, които са били на светлина, придобиват син цвят от действието на йода. Това означава, че нишестето се е образувало в клетките на осветената част на листа. Следователно фотосинтезата се извършва само при наличие на светлина.
Доказателство за необходимостта от въглероден диоксид за фотосинтезата
За да докаже, че въглеродният диоксид е необходим за образуването на нишесте в листата, стайно растениесъщо предварително държани на тъмно. След това едно от листата се поставя в колба с малко количество варна вода. Колбата се затваря с памучен тампон. Растението е изложено. Въглеродният диоксид се абсорбира от варовита вода, така че няма да бъде в колбата. Листът се отрязва и, както в предишния опит, се изследва за наличие на нишесте. Отлежава в гореща вода и спирт, третиран с йоден разтвор. В този случай обаче резултатът от експеримента ще бъде различен: листът не става син, защото. не съдържа нишесте. Следователно, за образуването на нишесте, освен светлина и вода, е необходим въглероден диоксид.
Така отговорихме на въпроса каква храна получава растението от въздуха. Опитът показва, че това е въглероден диоксид. Необходим е за образуването на органични вещества.
Организмите, които самостоятелно създават органични вещества за изграждане на тялото си, се наричат автотрофи (гръцки autos - себе си, trofe - храна).
Доказателство за образуването на кислород по време на фотосинтеза
За да докажете, че по време на фотосинтезата растенията отделят кислород във външната среда, разгледайте експеримента с водното растение Elodea. Издънките на Elodea се спускат в съд с вода и се покриват с фуния отгоре. Поставете епруветка, пълна с вода, в края на фунията. Растението се излага на светлина за два до три дни. Elodea отделя газови мехурчета, когато е изложена на светлина. Те се натрупват в горната част на тръбата, измествайки водата. За да се установи какъв е газът, епруветката се изважда внимателно и в нея се вкарва тлееща треска. Факелът пламва ярко. Това означава, че в колбата се е натрупал кислород, който поддържа горенето.
Космическа роля на растенията
Растенията, съдържащи хлорофил, могат да абсорбират слънчевата енергия. Следователно К.А. Тимирязев нарече тяхната роля на Земята космическа. Част от слънчевата енергия, съхранявана в органични вещества, може да се съхранява дълго време. Въглища, торф, нефт се образуват от вещества, които са създадени от зелени растения в древни геоложки времена и са погълнали енергията на Слънцето. Изгаряйки естествени горими материали, човек освобождава енергията, съхранявана преди милиони години от зелените растения.
Фотосинтеза (Тестове)
1. Организми, които образуват органични вещества само от органични:
1.хетеротрофи
2. автотрофи
3.хемотрофи
4. миксотрофи
2. В светлинната фаза на фотосинтезата се случва следното:
1.образуване на АТФ
2.образуване на глюкоза
3. отделяне на въглероден диоксид
4.образуване на въглехидрати
3. По време на фотосинтезата се образува кислород, който се отделя в процеса:
1.Биосинтеза на протеини
2.фотолиза
3.възбуждане на молекулата на хлорофила
4.Съединение на въглероден диоксид и вода
4. В резултат на фотосинтезата светлинната енергия се преобразува в:
1. топлинна енергия
2.Химична енергия на неорганичните съединения
3. електрическа енергия топлинна енергия
4.химична енергия на органичните съединения
5. Дишането при анаероби в живите организми протича в процеса:
1.кислородно окисление
2.фотосинтеза
3.ферментация
4.Хемосинтеза
6. Крайните продукти на окислението на въглехидратите в клетката са:
1.ADP и вода
2.амоняк и въглероден диоксид
3. вода и въглероден диоксид
4. амоняк, въглероден диоксид и вода
7. В подготвителния етап на разграждането на въглехидратите се извършва хидролиза:
1. целулоза към глюкоза
2. протеини към аминокиселини
3.ДНК към нуклеотиди
4.мазнини към глицерин и карбоксилни киселини
8. Ензимите осигуряват окисление на кислород:
1. Храносмилателен тракт и лизозоми
2. цитоплазма
3.митохондрии
4.пластид
9. По време на гликолизата 3 mol глюкоза се съхраняват под формата на ATP:
10. Два мола глюкоза претърпяха пълно окисление в животинска клетка, докато се отдели въглероден диоксид:
11. В процеса на хемосинтеза организмите преобразуват енергията на окисление:
1.серни съединения
2.органични съединения
3.нишесте
12. Един ген съответства на информация за молекулата:
1.аминокиселини
2.нишесте
4.нуклеотид
13. Генетичният код се състои от три нуклеотида, което означава:
1. специфичен
2. излишен
3.универсален
4.триплет
14. В генетичен кодедна аминокиселина съответства на 2-6 триплета, това се проявява:
1. приемственост
2. излишък
3.универсалност
4.специфичност
15. Ако нуклеотидният състав на ДНК е ATT-CHC-TAT, тогава нуклеотидният състав на i-RNA:
1.TAA-CHTs-UTA
2.UAA-GCG-AUA
3.UAA-CHC-AUA
4.UAA-CHC-ATA
16. Синтезът на протеини не се извършва върху собствените рибозоми в:
1.вирус на тютюневата мозайка
2. Дрозофила
3. мравка
4.Vibrio cholerae
17. Антибиотик:
1. е защитен кръвен протеин
2.синтезира нов протеин в тялото
3. е отслабен патоген
4. инхибира протеиновия синтез на патогена
18. Участъкът от ДНК молекулата, върху който се осъществява репликацията, има 30 000 нуклеотида (и двете вериги). За репликация ще ви трябва:
19. Колко различни аминокиселини може да транспортира една t-RNA:
1.винаги един
2.винаги две
3.винаги три
4. Някои могат да носят един, някои може да носят няколко.
20. ДНК регионът, от който се осъществява транскрипцията, съдържа 153 нуклеотида, в този регион е кодиран полипептид от:
1.153 аминокиселини
2,51 аминокиселини
3,49 аминокиселини
4.459 аминокиселини
21. При фотосинтезата се образува кислород в резултат на
1. фотосинтеза вода
2. разлагане на въглероден газ
3. редукция на въглеродния диоксид до глюкоза
4. Синтез на АТФ
По време на процеса на фотосинтеза,
1. синтез на въглехидрати и освобождаване на кислород
2. Изпаряване на вода и поглъщане на кислород
3. газообмен и липиден синтез
4. освобождаване на въглероден диоксид и синтез на протеини
23. В светлинната фаза на фотосинтезата енергията на слънчевата светлина се използва за синтезиране на молекули
1. липиди
2. протеини
3. нуклеинова киселина
24. Под въздействието на енергията на слънчевата светлина електронът се издига до по-високо енергийно ниво в молекулата
1. катерица
2. глюкоза
3. хлорофил
4. биосинтеза на протеини
25. Растителната клетка, подобно на животинската, получава енергия в процеса. .
1. Окисляване на органични вещества
2. биосинтеза на протеини
3. липиден синтез
4. Синтез на нуклеинова киселина
Фотосинтезата се извършва в хлоропластите на растителните клетки. Хлоропластите съдържат пигмента хлорофил, който участва в процеса на фотосинтеза и придава зеления цвят на растенията. От това следва, че фотосинтезата се извършва само в зелените части на растенията.
Фотосинтезата е процес на образуване на органична материя от неорганична материя. По-специално, глюкозата е органично вещество, а водата и въглеродният диоксид са неорганични.
Слънчевата светлина също е от съществено значение за протичането на фотосинтезата. Енергията на светлината се съхранява в химичните връзки на органичната материя. Това е основната цел на фотосинтезата: да се свърже енергия, която по-късно ще се използва за поддържане на живота на растение или животни, които ще ядат това растение. Органичната материя е само форма, начин за съхраняване на слънчевата енергия.
Когато фотосинтезата протича в клетките, протичат различни реакции в хлоропластите и върху техните мембрани.
Не всички се нуждаят от светлина. Следователно има две фази на фотосинтезата: светла и тъмна. Тъмната фаза не изисква светлина и може да настъпи през нощта.
Въглеродният диоксид навлиза в клетките от въздуха през повърхността на растението. Водата идваот корените по стеблото.
В резултат на процеса на фотосинтеза се образува не само органична материя, но и кислород. Кислородът се отделя във въздуха през повърхността на растението.
Глюкозата, образувана в резултат на фотосинтезата, се прехвърля в други клетки, превръща се в нишесте (съхранява се) и се използва за жизнените процеси.
Основният орган, в който се извършва фотосинтезата при повечето растения, е листът. Именно в листата има много фотосинтезиращи клетки, които изграждат фотосинтетичната тъкан.
Тъй като слънчевата светлина е важна за фотосинтезата, листата обикновено имат голяма повърхност. С други думи, те са плоски и тънки. За да може светлината да достигне до всички листа, в растенията те са подредени така, че почти не се закриват.
И така, за да се осъществи процесът на фотосинтеза, въглероден диоксид, вода и светлина. Продуктите на фотосинтезата са органична материя (глюкоза) и кислород. Фотосинтезата се извършва в хлоропластите, които се срещат най-много в листата.
При растенията (главно в листата) фотосинтезата протича на светлина. Това е процес, при който органичното вещество глюкоза (вид захар) се образува от въглероден диоксид и вода. Освен това глюкозата в клетките се превръща в повече сложно веществонишесте. И глюкозата, и нишестето са въглехидрати.
В процеса на фотосинтеза се произвежда не само органична материя, но и кислород се отделя като страничен продукт.
Въглеродният диоксид и водата са неорганични вещества, а глюкозата и нишестето са органични.
Поради това често се казва, че фотосинтезата е процес на образуване на органични вещества от неорганични вещества на светлина. Само растенията, някои едноклетъчни еукариоти и някои бактерии са способни на фотосинтеза. В клетките на животните и гъбите няма такъв процес, така че те са принудени да абсорбират органични вещества от околната среда. В тази връзка растенията се наричат автотрофи, а животните и гъбите - хетеротрофи.
Процесът на фотосинтеза в растенията протича в хлоропласти, които съдържат зеления пигмент хлорофил.
И така, за да се осъществи фотосинтезата, имате нужда от:
хлорофил,
въглероден двуокис.
Процесът на фотосинтеза произвежда:
органична материя,
кислород.
Растенията са приспособени да улавят светлина.много тревисти растениялистата се събират в така наречената базална розетка, когато листата не се засенчват един друг. Дърветата се характеризират с листна мозайка, при която листата растат по такъв начин, че да се засенчват възможно най-малко. При растенията листните остриета могат да се обърнат към светлината поради огъването на листните дръжки. С всичко това има сенчести растения, които могат да растат само на сянка.
водаза фотосинтезапристигав листатаот коренитепо стеблото. Ето защо е важно растението да получава достатъчно влага. При липса на вода и определени минерали процесът на фотосинтеза се инхибира.
Въглероден двуокисвзети за фотосинтезадиректноот нищотолиста. Кислородът, който се произвежда от растението по време на фотосинтезата, напротив, се отделя във въздуха. Обменът на газ се улеснява от междуклетъчните пространства (между клетките).
Органичните вещества, образувани в процеса на фотосинтезата, се използват частично в самите листа, но основно се вливат във всички други органи и се превръщат в други органични вещества, използват се в енергийния метаболизъм и се превръщат в резервни хранителни вещества.
фотосинтеза
фотосинтеза- процесът на синтез на органични вещества, дължащ се на енергията на светлината. Организмите, които са способни да синтезират органични вещества от неорганични съединения, се наричат автотрофни. Фотосинтезата е характерна само за клетките на автотрофните организми. Хетеротрофните организми не са в състояние да синтезират органични вещества от неорганични съединения.
Клетките на зелените растения и някои бактерии имат специални структури и комплекси от химикали, които им позволяват да улавят енергията на слънчевата светлина.
Ролята на хлоропластите във фотосинтезата
Растителните клетки съдържат микроскопични образувания - хлоропласти. Това са органели, в които енергията и светлината се абсорбират и преобразуват в енергията на АТФ и други молекули – енергийни носители. Зърната на хлоропластите съдържат хлорофил, сложно органично вещество. Хлорофилът улавя енергията на светлината за използване в биосинтезата на глюкоза и други органични вещества. Ензимите, необходими за синтеза на глюкоза, също се намират в хлоропластите.
Светлинна фаза на фотосинтезата
Квант червена светлина, погълната от хлорофила, поставя електрона във възбудено състояние. Електронът, възбуден от светлина, придобива голям запас от енергия, в резултат на което преминава на по-високо енергийно ниво. Електронът, възбуден от светлина, може да се сравни с издигнат на височина камък, който също придобива потенциална енергия. Губи я при падане от високо. Възбуденият електрон, сякаш на стъпки, се движи по веригата от сложни органични съединения, вградени в хлоропласта. Преминавайки от един етап в друг, електронът губи енергия, която се използва за синтеза на АТФ. Електронът, който губи енергия, се връща в хлорофила. Нова порция светлинна енергия отново възбужда хлорофилния електрон. Той отново следва същия път, като изразходва енергия за образуването на АТФ молекули.
При разцепването на водните молекули се образуват водородни йони и електрони, необходими за редуцирането на молекулите на енергийните носители. Разделянето на водните молекули в хлоропластите се извършва от специален протеин под въздействието на светлина. Този процес се нарича фотолиза на вода.
Така енергията на слънчевата светлина се използва директно от растителната клетка за:
1. възбуждане на хлорофилни електрони, чиято енергия допълнително се изразходва за образуването на АТФ и други молекули на енергийния носител;
2. фотолиза на вода, доставяща водородни йони и електрони към светлинната фаза на фотосинтезата.
В този случай кислородът се отделя като страничен продукт от реакциите на фотолиза.
Етапът, по време на който благодарение на енергията на светлината се образуват богати на енергия съединения - АТФ и молекули енергийни носители,Наречен светлинна фаза на фотосинтезата.
Тъмна фаза на фотосинтезата
Хлоропластите съдържат захари с пет въглерода, една от които е рибулоза дифосфат, е поглъщач на въглероден диоксид. Специален ензим свързва петвъглеродната захар с въглеродния диоксид във въздуха. В този случай се образуват съединения, които поради енергията на АТФ и други молекули на енергийния носител се редуцират до шествъглеродна глюкозна молекула.
По този начин светлинната енергия, преобразувана по време на светлинната фаза в енергията на АТФ и други молекули-носители на енергия, се използва за синтезиране на глюкоза.
Тези процеси могат да протичат на тъмно.
Възможно е да се изолират хлоропласти от растителни клетки, които извършват фотосинтеза в епруветка под действието на светлина - те образуват нови молекули глюкоза, като същевременно абсорбират въглероден диоксид. Ако осветяването на хлоропластите беше спряно, тогава синтезът на глюкоза също беше спрян. Въпреки това, ако АТФ и редуцирани молекули на енергийния носител се добавят към хлоропластите, тогава синтезът на глюкоза се възобновява и може да продължи на тъмно. Това означава, че светлината наистина е необходима само за синтеза на АТФ и зареждането на молекулите енергоносители. Усвояване на въглероден диоксид и образуване на глюкоза в растениятаНаречен тъмна фаза на фотосинтезатазащото тя може да ходи в тъмното.
интензивно осветление, повишено съдържаниевъглеродният диоксид във въздуха води до повишена активност на фотосинтезата.
Други бележки по биология
Още интересни статии:
Всяко зелено листо е миниатюрна фабрика за хранителни вещества и кислород, които са необходими на животните и хората за нормален живот. Процесът на производство на тези вещества от вода и въглероден диоксид от атмосферата се нарича фотосинтеза. Фотосинтезата е сложен химичен процес, протичащ с участието на светлина. Разбира се, всеки се интересува от това как протича фотосинтезата. Самият процес се състои от два етапа: първият е поглъщането на светлинни кванти, а вторият е използването на тяхната енергия в различни химични реакции.
Как протича процесът фотосинтеза
Растенията абсорбират светлина със зелено вещество, наречено хлорофил. Хлорофилът се намира в хлоропластите, които се намират в стъблата или плодовете. Има особено голям брой от тях в листата, тъй като поради тяхната много плоска структура, листът може да привлече много светлина, съответно да получи много повече енергия за процеса на фотосинтеза.
След абсорбцията хлорофилът е във възбудено състояние и предава енергия на други молекули на растителния организъм, особено на тези, които участват пряко във фотосинтезата. Вторият етап от процеса на фотосинтеза протича без задължителното участие на светлина и се състои в получаване химическа връзкас участието на въглероден диоксид, получен от въздуха и водата. На този етап се синтезират различни вещества, които са много полезни за живота, като нишесте и глюкоза.
Тези органични вещества се използват от самите растения за подхранване на различните му части, както и за поддържане на нормален живот. В допълнение, тези вещества се получават и от животни, които ядат растения. Хората си набавят тези вещества и чрез консумацията на животински и растителни продукти.
условия за фотосинтеза
Фотосинтезата може да се осъществи както под въздействието на изкуствена светлина, така и на слънчева светлина. По правило в природата растенията интензивно "работят" през пролетно-летния период, когато има много необходима слънчева светлина. През есента има по-малко светлина, денят се скъсява, листата първо пожълтяват и след това падат. Но веднага щом топлото пролетно слънце се появи, зелената зеленина се появява отново и зелените „фабрики“ ще възобновят работата си, за да осигурят така необходимия за живота кислород, както и много други хранителни вещества.
Къде протича фотосинтезата
По принцип фотосинтезата, като процес, се случва, както вече беше споменато, в листата на растенията, тъй като те са в състояние да поемат повече слънчева светлина, което е много необходимо за процеса на фотосинтеза.
В резултат на това можем да кажем, че процесът на фотосинтеза е неразделна част от живота на растенията.
