Энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию в процессе: Урок 11. фотосинтез — Биология — 9 класс — magazinakb.ru

Содержание

Энергия солнечная

Энергия солнечного излучения не только поглощается поверхностью Земли, но и отражается ею в виде потока длинноволнового излучения. Более светло окрашенные поверхности отражают свет более интенсивно, чем темные. Так, чистый снег отражает 80-95 %, загрязненный — 40-50, черноземная почва — 5-14, светлый песок — 35-45, полог леса — 10-18 %. Отношение отражаемого поверхностью потока солнечного излучения к поступившему называется альбедо.[ …]

Энергия ветра — одно из наиболее древних используемых источников энергии. Она широко применялась для привода мельниц и водоподъемных устройств в глубокой древности в Египте и на Ближнем Востоке. Затем энергия ветра стала использоваться для перемещения судов, лодок, улавливаться парусами. В Европе ветряные мельницы появились в XII в. Паровые машины заставили забыть на длительное время ветряные установки. Кроме того, низкие единичные мощности агрегатов, настоящая зависимость их работы от погодных условий, а также возможность преобразовывать энергию ветра только в ее механическую форму ограничили широкое использование этого природного источника. Энергия ветра в конечном итоге — результат тепловых процессов, происходящих в атмосфере планеты. Различия плотностей нагретого и холодного воздуха — причина активных изменений воздушных масс. Первоначальным источником энергии ветра, является энергия солнечного излучения, которая переходит в одну из своих форм — энергию воздушных течений.[ …]

Энергия солнечного излучения, действие гравитационных, электромагнитных полей, различные космические факторы, а также воздействие атмосферы, гидросферы и биосферы на земную поверхность приводят к проявлению на поверхности, и в частности, в почвах целого комплекса процессов преобразования и перемещения вещества.[ …]

Солнечная энергия является основой функционирования всех процессов, протекающих на планете. Внутри Солнца происходят ядерные реакции, аналогичные тем, которые происходят при взрыве водородной бомбы; однако громадные гравитационные силы сдерживают взрыв внутри Солнца. Энергия солнечного света, связанная с энергией внутренних реакций, рассеивается в солнечную систему в виде квантов энергии, называемых фотонами. По мере удаления от Солнца фотоны рассеиваются, и ко времени достижения Земли они уже далеки друг от друга. Поэтому солнечный свет, падающий на Землю, является ослабленным. В равновесном состоянии, когда температура Земли не меняется, энергия солнечного излучения, падающего на Землю, совпадает с энергией обратного теплового излучения Земли в космическое пространство (рис. 9).[ …]

Энергия солнечного света (Е) поглощается растениями-продуцентами (П) и преобразуется в химическую энергию органических веществ. В цепи консумевтов (К1-К3) органические вещества частично деградируют; процесс продолжают почвенные животные — деструкторы (Д) и завершают микроорганизмы — редуценты (Р). На каждом этапе значительная часть энергии используемых органических веществ рассеивается в виде тепла. Деструкторов и редуцентов часто объединяют в единую группу под любым из этих названий, объединяя тем самым процессы физического и химического разрушения и минерализации органики.[ …]

ЭНЕРГИЯ СОЛНЕЧНАЯ — лучистая (электромагнитная) и корпускулярная энергия, приходящая от Солнца и падающая на поверхность Земли со средней интенсивностью около 2 кал/см2 в минуту.[ …]

Лучистая энергия Солнца. Энергия солнечного излучения распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. В процессах фотосинтеза наиболее важную роль играет фотосинтетически активная радиация (380-710 нм).[ …]

Лучистая энергия солнца. Количество энергии солнечного излучения, падающего на 1 см2 верхней границы атмосферы Земли в течение 1 мин, практически не изменяется, оно равно 8,29 Дж/см2 • мин. Эту величину называют солнечной постоянной. Но распределение этой энергии по поверхности Земли зависит от широты местности, состояния атмосферы, высоты Солнца над горизонтом и т.д.[ …]

В биосфере энергия солнечного излучения расходуется, трансформируется, связывается. Накопителями энергии являются органические вещества. Общее количество солнечной энергии, достигающей верхней границы атмосферы, составляет в среднем 700 ккал/см2 в сутки. Около 55 ккал/см2 в год видимой части солнечного спектра достигает поверхности Земли и используется организмами. Составные части биосферы можно условно разделить на живую и неживую природу.[ …]

Количество энергии солнечного излучения, поступающего к Земле (к верхней границе атмосферы), практически постоянно и оценивается значением 1370 Вт/м2. Эта величина называется солнечной постоянной. Однако приход энергии солнечного излучения к поверхности самой Земли существенно колеблется в зависимости от ряда условий: высоты Солнца над горизонтом, широты, состояния атмосферы и др. Форма Земли (геоид) близка к шарообразной. Поэтому наибольшее количество солнечной энергии поглощается в низких широтах (экваториальный пояс), где температура воздуха у земной поверхности, как правило, выше, чем в средних и высоких широтах. Приход энергии солнечного излучения в разные районы земного шара и ее перераспределение определяют климатические условия этих районов.[ …]

Количество энергии, поступающей в определенный промежуток времени, определяет мощность энергетического потока. Мощность — скорость энергетического потока. Мощность солнечной энергии, приходящаяся на единицу поверхности Земли, определяется следующими факторами. Солнечная постоянная Ьс, равная количеству энергии солнечных лучей, поступающих в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной к солнечным лучам и находящейся вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Солнца, составляет 1360 Вт/м2. Средний поток солнечного излучения на единицу земной поверхности вне пределов атмосферы Ь3 относится к солнечной постоянной как площадь круг а к площади шара и соответствует Ь3= Ьс/4, т.е. 340 Вт/м2.[ …]

Общий поток энергии, характеризующий экосистему, состоит из солнечного излучения и длинноволнового теплового излучения, получаемого от близлежащих тел. Оба вида излучения определяют климатические условия среды (температуру, скорость испарения воды, движения воздуха и т. д.), но в фотосинтезе, обеспечивающем энергией живые компоненты экосистемы, используется лишь малая часть энергии солнечного излучения. За счет этой энергии создается основная, или первичная, продукция экосистемы. Следовательно, первичная продуктивность экосистемы определяется как скорость, с которой лучистая энергия используется продуцентами в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме химических связей органических веществ. Первичную продуктивность Р выражают в единицах массы, энергии или эквивалентных единицах в единицу времени.[ …]

Главную часть энергии солнечного света несут волны длиной 0,00001—0,0003 см. Но человеческий глаз воспринимает не все из них. Мы видим только свет, у которого длина волны лежит в пределах от 0,00004 до 0,00007 см. Первая цифра соответствует фиолетовому цвету, а вторая — красному. Свет, у которого длина волны меньше 0,00004 см (т. е. который располагается в спектре сразу же за фиолетовым цветом), и называется ультрафиолетом, или ультрафиолетовыми лучами. Ультрафиолетовые лучи лежат на границе спектра видимого света со стороны более коротких волн. Их мы не увидели бы невооруженным глазом, даже находясь за пределами атмосферы.[ …]

Почти все виды энергии, используемые нами, являются так или иначе переработанной энергией солнечного луча.[ …]

Первоисточником энергии на Земле является Солнце. В макромире способностью использовать энергию солнечного света обладают только зеленые растения. Являюсь типичными автотрофами, они синтезируют сложные клеточные вещества из углекислоты. Процесс этот носит название фотосинтеза. Сущность его состоит в переходе поглощенной лучистой энергии в химическую энергию сложных органических молекул.[ …]

Спектральный состав солнечной радиации около 99 % всей энергии солнечной радиации приходится на интервал длин волн между 0,1 и 4 мк (микрон) и всего 1 % остается на радиацию с меньшими и большими длинами волн, вплоть до рентгеновских лучей и радиоволн.[ …]

Оказалось, что свет, спасительный солнечный свет, позволяет осуществить обратную химическую реакцию — соединить воду и углекислый газ, превратив их в молекулы органических соединений и кислород. Без энергии солнечного света такая реакция не могла бы произойти.[ …]

К верхней границе атмосферы Земли приходит солнечное электромагнитное излучение, суммарная энергия которого составляет 2 кал/мин на 1 см2. Это есть солнечная постоянная, т.е. на Землю падает стабильный поток солнечной энергии. Часть энергии задерживается атмосферой, часть поглощается растительностью (растительным пологом). Оставшаяся солнечная энергия (например, около 10% в пасмурный день в лесу) достается поверхностному слою Земли. В частотном диапазоне энергия на поверхности (в ясный день) распределяется так: 10% — ультрафиолетовое излучение, 45% — видимое и 45% — инфракрасное. При этом 46% энергии солнечного излучения на поверхности Земли превращается в тепло, 30% отражается от нее и уходит в космическое пространство, 23% расходуется на процессы фотосинтеза, т.е. поступает в биосферу.[ …]

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии, гласит, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Количество энергии при этом остается постоянным. Этому закону подчиняются все известные процессы в природе. Второй закон термодинамики формулируется так: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, энергии солнечного излучения) в потенциальную (энергию химических связей синтезируемых органических веществ) всегда меньше 100%.[ …]

Растение создает свой урожай прежде всего за счет энергии солнечного луча (который также может быть заменен искусственным светом).[ …]

Идеальным было бы превращение одного чистого вида энергии — солнечного излучения -сразу в другой вид энергии — в электроэнергию. Без всяких промежуточных стадий, без выделения тепла и дыма.[ …]

Существенное влияние на верхнюю атмосферу оказывает солнечный ветер — непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, распространяющийся приблизительно радиально от Солнца. Солнечный ветер образуется при газодинамическом расширении солнечной короны в межпланетное пространство. При высоких температурах ( 1,5 • 106 К) солнечной короны давление вышележащих слоев не уравновешивает газовое давление вещества короны, и корона расширяется. Такое расширение короны приводит к разгону коронального вещества до сверхзвуковых скоростей. Типичные скорости потоков солнечного ветра лежат в пределах 300-700 км/с. Механизмы преобразования энергии солнечного ветра в энергию верхней атмосферы достаточно сложны и охватывают цепь взаимодействий: солнечный ветер — магнитосфера — ионосфера — верхняя атмосфера. Неоднородности плазмы солнечного ветра вызывают различные возмущения и процессы в ионосфере и верхней атмосфере: магнитные бури, полярные сияния, нарушения ионосферной радиосвязи и др.[ …]

Фотосинтез — превращение зелеными растениями лучистой энергии Солнца в энергию химических связей и органические вещества. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. Реакции, в которых поглощается световая энергия, называются эндотермическими (эндо — внутрь). Энергия солнечного света аккумулируется в форме химических связей.[ …]

Растения синтезируют органические соединения, используя энергию солнечного света и питательные вещества из почвы и воды. Эти соединения служат растениям строительным материалом, из которого они образуют свои ткани, и источником энергии, необходимой им для поддержания своих функций. Для высвобождения запасенной ими химической энергии гетеротрофы разлагают органические соединения на исходные неорганические компоненты — диоксид углерода, воду, нитраты, фосфаты и т.п., завершая тем самым круговорот питательных веществ.[ …]

Наличие двуокиси углерода в атмосфере обеспечивает накопление солнечной энергии в биосфере за счет фотосинтеза сложных соединений углерода, которые в процессе жизни непрерывно возникают, изменяются и разлагаются. Эта динамическая система поддерживается деятельностью наземных растений и водорослей, улавливающих энергию солнечного света и использующих ее для превращения двуокиси углерода и воды в разнообразные органические соединения с выделением кислорода. В процессе фотосинтеза растения ежегодно поглощают из атмосферы 170 млрд. т СО2- На фотосинтез 1 т органики необходимо 1,5 — 1,8 т СОг, при этом высвобождается 1,1 — 1,3 т кислорода. Считают, что растения ежегодно создают 100 млрд. т органических веществ. При этом они расходуют 130 млрд. т воды и выделяют 155 млрд. т кислорода. Две трети синтезируемой органической массы приходится на наземные растения и треть — на планктон и водоросли.[ …]

Из всех атмосферных газов и частиц, участвующих в поглощении части солнечных лучей, наиболее активным является озон. В верхних слоях атмосферы значительная часть энергии солнечного света приходится на ультрафиолетовые лучи. Свое название они получили по тому месту, которое занимают в спектре солнечного света. Наблюдая радугу, вы можете заметить, что она состоит из правильно чередующегося ряда цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового. Все эти цвета появляются в результате разложения солнечного света. Радугу мы видим, когда несметные капельки дождя преломляют и отражают солнечный свет. Действуя как крохотные призмы, они разлагают его на составляющие цвета. Если считать свет состоящим из воли различной длины, легко можно объяснить, почему все это происходит.[ …]

Упомянем об еще одном новом направлении возобновляемой энергетики — солнечно-ветровой и вихреэнергетике. В системах солнечно-ветровой энергетики энергия солнечного излучения трансформируется в энергию ветрового потока. Вихре-энергетика использует вихревые структуры, которые являются концентраторами кинетической энергии в воздушном и водном потоках. Первоначально планировалось использование природных вихревых систем, однако эксперименты показали сложность реализации данной идеи из-за трудности управления вихревой структурой. В Испании в 1981 г. был построен солнечно-ветровой генератор. Солнечный коллектор с диаметром 122 м и высотой около 2 м был покрыт пленкой. Нагретый воздух поступал в трубу диаметром 10 м и высотой 200 м. Поднимающийся воздушный поток вращал колесо генератора. Средняя мощность установки составила 36 кВт.[ …]

Под термином “парниковый эффект” понимается специфическое явление. Солнечная радиация, падающая на Землю, частично поглощается поверхностью суши и океана, а 30 % ее отражается в космическое пространство. Чистая” атмосфера прозрачна для ИК-излучения, а атмосфера, содержащая пары трехатомных (парниковых) газов (воды, углекислого газа, оксидов серы и др.), поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему происходит разогрев воздуха. Поэтому парниковые газы выполняют функцию стеклянного покрытия в обычных садовых парниках.[ …]

Ученым удалось разработать теорию и технически осуществить превращение энергии солнечного излучения в электрическую на основе пленок из полупроводников (на основе кремния, селена, меди, покрытой слоем окислов сернистых соединений серебра, свинца, галлия, арсенид галлия).[ …]

Скорость, с которой растения в процессе фотосинтеза ассимилируют (усваивают) энергию солнечного света и накапливают органические вещества, называют первичной продуктивностью (размерность — масса ( или энергия) / площадь, время). Все развитие экосистемы приводится е движение энергией, поставляемой фотосинтезом. Именно первичная продукция фотосинтеза лежит в основе пищевых цепей биологического сообщества экосистемы. Поток эвергии в экосистеме, осуществляемый через круговорот питательных веществ, в конечном счете зависит от первичной продуктивности раотений. Поэтому какая бы экосистема ни была предметом исследования,в конечном счете все сгодится в изучению образования, циркуляции, накопления и трансформации веществ (потенциальной ввергай) в процессах деятельности живых организмов и их метаболизма ( обмена веществ).[ …]

Фотосинтез — процесс питания зеленых растений, осуществляемый при помощи световой энергии, поглощаемой пигментом хлорофиллом. Фотосинтез — основной процесс восстановления окисленного углерода в природе. Растения связывают в ходе фотосинтеза в среднем около 1 % энергии света. Ежегодно в результате фотосинтеза в потенциальную энергию химической связи превращается около 2.1013 кВт.ч энергии солнечной радиации. Энергия солнечной радиации через посредство фотосинтеза служит движущеи силон колоссального по размерам круговорота веществ на Земле.[ …]

Наша планета получает постоянную по мощности и ограничен-ную по количеству внешнюю энергию — радиационную энергию Солнца. Биосфера, как составная часть планеты, также функционирует за счет этой энергии. Одкако она не может использовать пепосредсткеипо энергию солнечного света, представляющего собой ноток фотонов. Биосфера стабильно может существовать лишь за счет накопленной энергии, а энергия света не может быть накоплена, так как фотоны обладают только кинетической энергией и масса фотонов равна нулю. Поэтому биосфера функционирует лишь за счет той части солнечной энергии, которая превращена биотой Земли в энергию химической связи.[ …]

Таким образом, жизнь можно рассматривать как термодинамический процесс. Кинематическая энергия солнечного света непрерывно воспринимается экосистемой и в процессе фотосинтеза преобразуется в более концентрированную потенциальную энергию — энергию химических связей. В соответствии со вторым законом термодинамики эффективность такого превращения всегда ниже 100 %, потому что часть энергии превращается из концентрированной в рассеянную (деградирует). То. же наблюдается при дальнейших превращениях накопленной энергии химической связи при потреблении пищи. Следовательно, экосистемы и организмы представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшающие этим энтропию внутри себя, но увеличивающие энтропию во вне (согласно законам термодинамики).[ …]

Но существует единственный процесс, специфичный для биосферы, который состоит в том, что энергия солнечного излучения не только тратится и перераспределяется, но и связывается, иногда на длительный период. Это происходит при создании органического вещества в ходе фотосинтеза. Такая энергия затем используется на поддержание множества других биохимических реакций.[ …]

Важнейшей особенностью процесса фотосинтеза является то, что он протекает с использованием энергии солнечного света.[ …]

Многостадийная дистилляция. Большинство крупных дистилля-ционных установок используют тепловую энергию топлив, а не энергию солнечной радиации. Стоимость воды при этом ниже, чем на малопроизводительных солнечных установках, а скорость дистилляции не зависит от климатических условий. Для снижения стоимости таких установок необходимо прежде всего свести к минимуму стоимость топлива. Одним из процессов, используемых в установках такого типа, является многостадийная дистилляция.[ …]

Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, хемоавтотрофы используют энергию окисления неорганических веществ.[ …]

Фотосинтез протекает при участии фотосинтезирующих пигментов, обладающих уникальным свойством преобразования энергии солнечного света в энергию химической связи в виде АТФ. Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз: световой и темновой.[ …]

В процессах фотосинтеза различают световую и темновую фазы. В световой фазе происходит улавливание и преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей органических соединений — в форму, пригодную для использования в процессах биосинтеза.[ …]

Отправной точкой рассмотрения радиационной энергетики системы океан—атмосфера является внеатмосферный интегральный поток солнечной радиации, приведенный к среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называемый солнечной постоянной и колеблющийся в пределах „1322—1428 Вт/м2. Подавляющая часть энергии солнечного излучения лежит в области длин волн 0,3— 0,5 мкм. Исследованию солнечной постоянной полностью или частично посвящено большое количество работ обзорного и монографического характера [153, 154, 308, 456, 457]. Во многих из них ставится под сомнение постоянство во времени солнечной постоянной. Обработка длинных временных рядов высокогорных, самолетных, аэростатных и спутниковых наблюдений показала условность этого термина. Так, 1000-суточный ряд наблюдений дал максимальный размах изменчивости 6,18 Вт/м2 при среднем значении 1372 Вт/м2 [428]. В [154] для средневзвешенного значения солнечной постоянной за период 1969—1981 гг. получено 1367,6 Вт/м2 при погрешности 0,3 %, а в [207] называется на 1 % меньшее значение— 1353 Вт/м2. Кстати, однопроцентное изменение солнечной постоянной, согласно результатам численного моделирования [373], соответствует изменению средней глобальной температуры иа один градус. Например, ее спад в 1980 г. составил 0,04 % [154]. Регрессионный анализ позволил установить тренды уменьшения солнечной постоянной 0,0255 % (0,049 % по другим данным) в год [154]. Отмечается корреляция короткопериодных спадов с числом солнечных пятен.[ …]

Автотрофы в основном представлены фото-трофами — зелеными растениями, способными создавать органическое вещество, используя энергию солнечных лучей. К автотрофам также относятся и хемотрофы — бактерии, получающие энергию в результате окисления некого рых химических соединений, например нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммоний в нитриты, а затем в нитраты. Роль хемотрофов в энергетике биогеоценозов невелика. Энергетическую базу для жизнедеятельности биогеоценозов, включая процесс почвообразования, создают зеленые растения. Они продуцируют основную массу органического вещества (первичную продукцию), и потому их называют продуцентами.[ …]

В прошлом до индустриализации в природе был устойчивый круговорот углекислого газа. Из атмосферы изымалось и расходовалось растительным миром на биосинтез с использованием энергии солнечного излучения определенное количество углекислого газа. При этом производилась биомасса. Точно такое же количество С02 возвращалось в атмосферу в результате параллельно протекающих процессов разложения биомассы при использовании выделившегося при фотосинтезе кислорода. Таким образом, создание биомассы не приводило к увеличению содержания ни кислорода в атмосфере, ни С02 при биологическом разложении биомассы.[ …]

Лучи, отразившиеся от внутренних солнцезащитных устройств из частично прозрачных материалов, направляются из кабины наружу через основное остекление, где также частично поглощаются. Почти вся поглощенная солнцезащитным устройством энергия солнечных лучей, а также часть тепла, поглощенного остеклением, отдаются в кабину. Это предопределяет низкую эффективность внутренних солнцезащитных устройств.[ …]

Энергетические ресурсы, используемые человеком в настоящее время, также делятся на возобновимые и невозобновимые. Тепловые электростанции, дающие более половины электроэнергии, используют ископаемое топливо — уголь, нефть, газ, торф. Их химическая энергия, высвобождающаяся при сжигании, это «солнечные консервы», как говорил К. А. Тимирязев. Когда-то она была запасена древними растениями за счет перевода в процессах фотосинтеза световой энергии солнечного излучения в химическую энергию восстановленных углерода и водорода. Это ресурс невозобновимый.[ …]

Пищевая специализация в наиболее общей форме выражена в подразделении всех живьпг организмов на автотрофов и гетеротрофов. Первые в циклах биогенного круговорота составляют уровень продуцентов, вторые —консументов и редуцентов. Автотрофы. используя энергию солнечной радиации (фотосинтетики) или химических связей (хемосинтетики), из углекислого газа, воды и минеральных элементов синтезируют основные классы органического вещества: углеводы, жиры (липиды), белки, нуклеиновые кислоты и др. Значение эотх веществ для жизни организмов неодинаково.[ …]

Сукцессия — процесс энергоемкий, так как связан с образованием продукции в результате фотосинтеза. Преимущество в условиях восстановительной сукцессии (рис. 2.21) на вырубке будут иметь те растения, которые максимально рационально утилизируют поступающую энергию солнечного излучения . И наоборот — те растения, которые в силу особенностей своей ниши не имеют такой возможности (например, при недостаточном минеральном питании, появлении консументов, повреждающих фотосинтетический аппарат), отторгаются вновь формирующейся экосистемой.[ …]

Лес может показаться недвижимым, а спокойная поверхность пруда возмущается лишь жуками-плавунцами да всплесками рыбы, однако, в обоих случаях за внешней неподвижностью скрывается напряженная жизнь, в которой участвуют все члены сообщества, производя или потребляя энергию. Пища служит источником совершенно необходимой организму энергии. Без постоянного поступления питательных веществ живые организмы быстро расходуют энергию и, в конце концов, погибают. Растения не «едят» в том смысле, в каком мы обычно понимаем это слово. Они образуют вещества, используя в качестве исходного материала химические соединения, присутствующие в почве и воздухе. Энергия солнечного луча, падающего на верхушки деревьев или на поверхность пруда, улавливается зелеными растениями — будь то огромные деревья или крошечные водоросли — и используется ими в процессе фотосинтеза для своего роста. Именно процесс фотосинтеза делает солнечную энергию доступной для сообщества. Поэтому растения называют производителями органического вещества, или продуцентами.[ …]

Солнечная энергия, использование в процессе фотосинтеза

Фотосинтез — это медленный и малоэффективный процесс, поскольку зелёный лист использует для фотосинтеза всего 1 % падающей на него солнечной энергии. Органические вещества, возникшие в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но эта энергия недоступна для непосредственного использования её в химических реакциях, протекающих в живых организмах. Перевод этой потенциальной энергии в активную форму осуществляется при дыхании. В качестве побочного продукта реакции фотосинтеза выступает кислород. Количество кислорода, выделяемого растительной клеткой в процессе фотосинтеза, в 20-30 раз больше, чем поглощаемого в одновременно идущем процессе дыхания.[ …]

Фотосинтез представляет собой сложную окислительно-вос-становительную реакцию, при которой из диоксида углерода и воды синтезируются молекулы сахаров (в частности, глюкозы) с выделением свободного кислорода. Для образования органических веществ необходима энергия, которая поступает на Землю от Солнца в виде фотонов (квантов энергии). Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, в результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов. Этот электрон перемещается внутри хлоропласта и взаимодействует с молекулой адено-зиндифосфорной кислоты (АДФ). В результате этого молекула АДФ получает дополнительную энергию, достаточную для превращения ее в молекулу аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), вещества, являющегося энергоносителем клетки. Возбужденная молекула АТФ в живой клетке, содержащей воду и углекислый газ, способствует протеканию реакции образования глюкозы и кислорода. При этом АТФ утрачивает часть энергии и превращается обратно в АДФ. Затем процесс повторяется вновь с использованием следующего фотона света.[ …]

Расчеты показывают, что использование невозобновляемой энергии, например химической, ядерной, термоядерной и пр., в количестве, составляющем всего 1% той, которую получает Земля от Солнца, приведет к увеличению средней температуры биосферы примерно на 1°С. Отметим, что все мощнейшие по масштабам явления на поверхности Земли (движение воздушных потоков, циклоны, ураганы, извержения вулканов, процесс глобального фотосинтеза), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% энергии солнечного излучения, падающего на поверхность планеты.[ …]

Все преобразования веществ в процессе круговорота требуют затрат энергии. Ни один живой организм не продуцирует энерпяо —она может быть получена только извне. В современной биосфере главнейший источник энергии, утилизируемой в биогенном круговороте,— это энергия солнечного излучения. Соответственно первый этап использования и преобразования энергии в цепях круговорота — фотосинтез, в процессе которого создаются вещества для построения тела растительного организма. Энергия, полученная в виде солнечной радиации (ФАР), в процессе фотосинтеза преобразуется в энергию химических связей. Процесс аккумуляции энергии в организме фотосинтетиков сопряжен с увеличением массы организма. Массу веществ, созданных продуцентом-фотосинтетиком, обозначают как первичную продукцию; это биомасса растительных тканей.[ …]

Третий член формулы выражает количество использованной в процессе фотосинтеза солнечной энергии, а четвертый представляет собой образовавшееся органическое вещество.[ …]

Основа органического мира, одно из важнейших питательных веществ — белок в настоящее время выпускается промышленностью с использованием в качестве питательной среды, например, парафиновой фракции нефти. Это полезное ископаемое, исходя из теории органического происхождения, своим исходным материалом обязано фотосинтезу. Накопленную за длительный период геологической истории солнечную энергию новая наука — микробиология позволяет направить на выращивание дрожжевых белков. Они могут заменить естественные продукты происходящего ныне на полях процесса фотосинтеза.[ …]

Автотрофные организмы — это организмы, которые создают органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза с использованием солнечной энергии. К числу таких организмов в первую очередь относят все растения, а также цианобактерии или так называемые синезеленые.[ …]

Расчет величины планируемой урожайности по приходу фотосинтетически активной радиации. Известно, что 90—95 % биомассы растений составляют органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза. Поэтому основной путь повышения урожайности — повышение фотосинтетической продуктивности растений, а также коэффициентов использования солнечной радиации. ФАР — фотосинтетически активная радиация — составляет около 45—50 «о общей энергии. Обычно коэффициент полезного действия достигает лишь 1 %, что обеспечивает урожайность зерновых на уровне 15—17 ц/га. При оптимальном почвенном питании растений и высокой агротехнике КПД приходящей ФАР для зерновых культур может достигать 4,5—5,0 %. В среднем 1 кг сухой органической массы аккумулирует 4 тыс. ккал энергии.[ …]

Фотосинтез

(от греч. pho-tos — свет и synthesis —соединение)

процесс превращения поглощенной зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами солнечной энергии в химическую энергию органических соединений. В процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды зеленые растения на свету образуют органические вещества и выделяют кислород. Фотосинтезирующие растения относятся к группе автотрофных организмов. Синтезируемые зелеными растениями органические вещества и сосредоточенная в них энергия — основные источники материи и энергии, используемые в процессе жизнедеятельности др. организмами — гетеротрофными организмами – от бактерий до человека.

Р. Майер, открывший закон сохранения и превращения энергии в 1845 г., установил, что зеленые растения способны преобразовывать солнечную энергию в химическую. К. А. Тимирязев сформулировал идею о космической роли фотосинтеза —единственного процесса, с помощью которого солнечная энергия улавливается и остается на Земле, трансформируясь в др. формы энергии. Он экспериментально доказал, что интенсивность фотосинтеза максимальна в красных лучах солнечного спектра.

На Земле за счет фотосинтеза, по данным разных авторов, ежегодно синтезируется около 100—150 млрд т органического вещества. Атмосфера Земли при этом ежегодно обогащается кислородом в количестве около150—200 млрд т. Круговорот кислорода, углерода и др. элементов, вовлекаемых в фотосинтез, создал и поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле. Благодаря фотосинтезу создавались огромные запасы органических веществ в виде каменного угля, нефти, горючих газов, торфа, почвенного гумуса.

Лист — главный орган растения, осуществляющий фотосинтез, он поглощает около 90% падающей на него солнечной энергии в области спектра 400—700 нм (т. н. фотосинтетически активная радиация, или ФАР). Фотосинтез связан со специфическими органеллами клеток — хлоропластами, в которых содержится зеленый пигмент — хлорофилл. Суммарная поверхность хлоропластов может быть больше площади листьев в десятки и сотни раз. Так, у взрослого дерева дуба их площадь равна 2 га. При помощи хлорофилла энергия солнечного света усваивается и трансформируется. Хлорофилл избирательно поглощает энергию света, запасает ее в виде энергии возбуждения и затем преобразует в химическую энергию первичных восстановленных и окисленных соединений. Фотосинтез – окислительно-восстановительный процесс: под влиянием энергии света вода разлагается на кислород, который выделяется в атмосферу, и водород, при помощи ферментов восстанавливающий углекислый газ.

Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс. Реакция синтеза органических веществ и включения углекислого газа в состав их молекул непосредственно энергии света не требует. Эти реакции называются темновыми.

Свет необходим для протекания т. н. световых реакций, в основе которых лежит разложение молекул воды, выделение кислорода, образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и никотинамидаденин динуклеотидфосфата (НАДФН) — веществ, богатых энергией. Эти вещества и используются непосредственно в ходе синтеза органических веществ из неорганических в т. н. темновых реакциях фотосинтеза.

СО2 поступает в межклетники листа, клетки и хлоропласты за счет диффузии, затем поглощенный углекислый газ восстанавливается до углеводов различными путями. Конечные продукты фотосинтеза, которые накапливаются в листьях, — крахмал и сахар. Фотосинтез может осуществляться не только при естественном солнечном свете, но и при искусственном, что используется в селекционной практике. Важный показатель фотосинтеза — его интенсивность, т. е. количество поглощенной СО2 или выделенного О2 за единицу времени единицей поверхности или массы листа. При определении интенсивности фотосинтеза получают величину видимого или наблюдаемого, фотосинтеза (нетто фотосинтез), т. к. одновременно с фотосинтезом в листьях идет процесс дыхания, при котором О2 выделяется, а СО2 поглощается. Чтобы получить величину истинного фотосинтеза (брутто , или гросс фотосинтез), к наблюдаемому фотосинтезу нужно добавить поправку на дыхание. Таким образом, накопленное растением органическое вещество представляет собой разность между веществом, образованным в процессе фотосинтеза, и веществом, расходуемым на дыхание. Суточный привес сухого вещества, отнесенный к единице площади растения, называется продуктивностью фотосинтеза. Интенсивность фотосинтеза растений различных видов сильно варьирует. Наиболее высокой интенсивностью обладают растения засушливых и тропических областей (до 140 мг СО2 на 1 г листа в 1 ч).

На втором месте стоят сельскохозяйственные культуры (пшеница, картофель, подсолнечник), их интенсивность фотосинтеза достигает 60 мг СО2/г · ч. Из древесных растений наиболее высокие показатели у лиственных деревьев, особенно гибридных форм. Так, интенсивность фотосинтеза у гибридов тополя составляет 38 мг СО2/г · ч. В сомкнутых фитоценозах, особенно в лесах, растения приспособились к фотосинтезу в условиях различной освещенности. Напр., в дубовом лесу наблюдается сезонная миграция зоны наиболее активного фотосинтеза снизу вверх. В начале вегетационного периода наиболее интенсивный фотосинтез у эфемероидов, затем у летневегетирующих травянистых видов. По мере распускания листьев у деревьев эта зона перемещается вверх — вначале в подрост и подлесок, а затем в древесный ярус. В течение сезона интенсивность фотосинтеза остается непостоянной и в пределах отдельных ярусов. В древесном ярусе интенсивность фотосинтеза постепенно снижается: после распускания почек она одинаковая по всей кроне, но по мере развития листьев и затенения нижних ветвей наибольшая интенсивность фотосинтеза характерна для верхних частей кроны. У теневыносливых растений максимальный фотосинтез протекает при меньшей освещенности по сравнению со светолюбивыми растениями, различаются они и по содержанию хлорофилла. Так, у теневыносливой ели на свету содержание хлорофилла в 2 раза выше, чему светолюбивой лиственницы. При недостатке света эта разница возрастает в 21 раз. Продолжительность фотосинтеза листопадных пород в умеренном поясе — около 130 сут, вечнозеленых хвойных — 160—170 сут.

Несмотря на огромные суммарные размеры фотосинтетической деятельности зеленых растений, относительные коэффициенты использования ими солнечной энергии очень невелики. Так, большинство сельскохозяйственных растений связывают в урожаях не более 2 % энергии солнечных лучей, которая за время вегетации падает на площадь посева, а большинство дикорастущих — 0,2 %.

Основные экологические факторы, влияющие на интенсивность фотосинтеза, — свет, температура, концентрация СО2 в воздухе, вода, плодородие почвы, вещества, загрязняющие атмосферу, применяемые химические препараты, насекомые и болезни. Оптимальная температура для фотосинтеза большинства растений 25—28 °C. При более высоких температурах фотосинтез замедляется, а примерно при 45 °C почти прекращается. Установлено, что хвойные и некоторые лиственные вечнозеленые растения усваивают углекислый газ даже при температуре 1—5 °С. Негативно сказывается на процессе фотосинтеза недостаток воды в растении. Неблагоприятные почвенные условия ведут к снижению интенсивности фотосинтеза. В перегущенных насаждениях интенсивность фотосинтеза снижается из-за недостатка света.

Лит.: Полевой, В. В. Физиология растений — М., 1989; Веретенников, А. В. Физиология растений с основами биохимии. — Воронеж, 2002; Медведев, С. С. Физиологиярастений. — СПб., 2004.

2. Фотосинтез — процесс создания органических веществ

Фотосинтез главным образом происходит в зелёных листьях. Благодаря плоской форме листовой пластинки лист имеет большую поверхность соприкосновения с воздушной средой и солнечным светом.

Фотосинтез протекает в хлоропластах. В ходе этого процесса за счёт энергии солнечного света растение с помощью зелёного хлорофилла листьев образует необходимые ему органические вещества из неорганических — углекислого газа и воды.

Обрати внимание!

Фотосинтез всегда поддерживается корневым питанием — поглощением из почвы воды и минеральных солей. Без воды фотосинтез не происходит.

Рис. \(1\). Процесс фотосинтеза

Фотосинтез — очень сложный многоступенчатый процесс, состоящий из двух основных этапов.

\(1\) этап (световая фаза)

Обязательное условие — участие энергии солнечного света!

Начало процессу задаёт свет. Он активирует хлорофилл (вещество, содержащееся в хлоропластах). А активированный хлорофилл разрушает молекулу воды на водород и кислород. Кислород выделяется в воздух.

\(2\) этап (темновая фаза)

Этот этап фотосинтеза называют темновым, потому что здесь все процессы идут без участия света.

На этом этапе в ходе множества химических реакций с участием углекислого газа и активных компонентов, полученных на первом этапе фотосинтеза, образуется органическое вещество (углевод) — сахар (глюкоза).

Использование продуктов фотосинтеза

Пока растения находятся на свету, в их листья постоянно происходит фотосинтез и образуется глюкоза. Из глюкозы почти сразу же образуются другие углеводы.

Полученные вещества из листьев поступают в другие органы растения. Транспортируются растворы органических веществ по ситовидным трубкам.

Из глюкозы и минеральных веществ в клетках растения в процессе многочисленных превращений образуются другие органические вещества, в том числе белки и жиры.

Все эти органические вещества идут на рост и развитие растения — то есть на построение его тела, а также откладываются в запасающих тканях и используются при дыхании.

Источники:

Рис. 1. Процесс фотосинтеза © ЯКласс

Итоговый тест по биологии. Тема «Пластический обмен. Фотосинтез.» 10 класс.

Тест «Пластический обмен. Фотосинтез»

Задание №1 Выбери один правильный ответ:

К процессам пластического обмена относят:

1) окислительное фосфорилирование;

2) гликолиз;

3) фотосинтез;

4) фотолиз воды.

В темновой фазе фотосинтеза происходит:

1) синтез АТФ;

2) образование углекислого газа;

3) синтез углеводов;

4) фотолиз воды.

В основе фотосинтеза лежит процесс превращения энергии света в:

1) преобразование солнечной энергии в химическую;

2) энергию химических связей органических соединений;

3) тепловую энергию;

4) энергию химических связей неорганических соединений.

Фотосинтез не может продолжаться в темноте, если:

1) в клетках отсутствует АТФ;

2) нет кислорода;

3) повышено содержание углекислого газа;

4) снижено содержание АДФ.

В процессе фотосинтеза растения

1)обеспечивают себя органическими веществами

2)окисляют сложные органические вещества до простых

3)поглощают кислород и выделяют углекислый газ

4)расходуют энергию органических веществ

Переход электронов на более высокий энергетический уровень происходит в световую фазу фотосинтеза в молекулах

хлорофилла
углекислого газа
воды
глюкозы

Какие процессы в клетке относятся к анаболизму?

1) гликолиз

2) брожение

3) окислительное фосфорилирование

4) фотосинтез

Когда при фотосинтезе выделяется кислород?

1) при фотосинтезе АТФ

2) при фотолизе воды

3) при фиксации углекислого газа

4) при образовании НАДФ

Какое органическое вещество является переносчиком электронов и водорода в процессах обмена веществ и энергии?

1) ДНК

2) АТФ

3) НАДФ

4) белок

Какое вещество является субстратом для процесса дыхания?

1) глюкоза

2) белок

3) АТФ

4) ДНК и РНК

В результате, какого процесса происходит образование кислорода при фотосинтезе?

1) гликолиза

2) фотолиза воды

3) гидролиза

4) лизиса

Какое вещество образуется в результате фотолиза воды при фотосинтезе?

1) глюкоза

2) АТФ

3) НАДФ

4) кислород

Фотосинтез – это процесс, происходящий в зеленых растениях. Он связан с:

1) расщеплением органических веществ до неорганических

2) созданием органических веществ из неорганических

3) химическим превращения глюкозы в крахмал

4) образованием целлюлозы

Исходным материалом для фотосинтеза служат

1) белки и углеводы

2) углекислый газ и вода

3) кислород и АТФ

4) глюкоза и кислород

Световая фаза фотосинтеза происходит

1) в гранах хлоропластов

2) в лейкопластах

3) в строме хлоропластов

4) в митохондриях

Энергия возбужденных электронов в световой стадии используется для:

1) синтеза АТФ

2) синтеза глюкозы

3) синтеза белков

4) расщепления углеводов

В результате фотосинтеза в хлоропластах образуются:

1) углекислый газ и кислород

2) глюкоза, АТФ и кислород

3) белки, жиры, углеводы

4) углекислый газ, АТФ и вода

Углеводы при фотосинтезе синтезируются из:

1) О2 и Н2О

2) СО2 и Н2

3) СО2 и Н2О

4) СО2 и Н2СО3

В каком случае правильно написана формула молекулы глюкозы?

1) С5Н12О5

2) С6Н10О6

3) С6Н12О6

4) С6Н12О5

Из названных пар организмов к фотосинтезу способны?

1) подберезовик и лисичка

2) липа и ряска

3) аскарида и цепень

4) амеба и инфузория

Исходным материалом для образования продуктов фотосинтеза являются?

1) минеральные соли

2) вода и кислород

3) углекислый газ и вода

4) крахмал

Процесс образования углеводов происходит в:

1) гранах хлоропластов

2) кристах митохондрий

3) аппарате Гольджи

4) мембранах ЭПС

В результате фотосинтеза происходит процесс превращения энергии света в:

1) электрическую энергию

2) химическую энергию органических соединений

3) тепловую энергию

4) химическую энергию неорганических соединений

Фотолизом воды называется реакция…

Ответ:3

В темновой стадии фотосинтеза происходит:

1) синтез АТФ

2) синтез углевода

3) образование углекислого газа

4) фотолиз воды

В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:

1) углекислый газ и кислород

2) глюкоза и кислород

3) хлорофилл, вода и кислород

4) углекислый газ, АТФ и хлорофилл

Биологический смысл гетеротрофного питания заключается в:

1) синтезе собственных органических соединений из неорганических

2) потребление неорганических соединений

3) окисление готовых органических соединений и последующем синтезе новых органических веществ

4) синтезе АТФ

Конечными продуктами окисления органических веществ являются:

1) АДФ и вода

2) аммиак и углекислый газ

3) вода и углекислый газ

4) АТФ и кислород

Источником энергии для синтеза АТФ в цепи переноса электронов в процессе дыхания является:

1) свет

2) кислород

3) НАД*Н2

4) ацетил-КоА

Фиксация углекислого газа в процессе фотосинтеза происходит в

1) световую фазу

2) подготовительную фазу

3) темновую фазу

4) завершающую фазу

Процесс биологического окисления и дыхании осуществляется в

1) хлоропластах

2) комплексе Гольджи

3) митохондриях

4) клеточном центре

Чем характеризуется пластический обмен веществ в клетке?

1) распадом органических веществ с освобождением энергии

2) образованием органических веществ с накоплением энергии

3) всасыванием питательных веществ

4) перевариванием пищи до растворения веществ

Особенность обмена веществ у растений, по сравнению с животными, состоит в том, что в их клетках происходит

1) хемосинтез

2) энергетический обмен

3) фотосинтез

4) биосинтез белка

Какие процессы характерны для фотосинтеза?

1) синтез углеводов и выделение кислорода

2) испарение воды и поглощение кислорода

3) газообмен и синтез липидов

4) выделение углекислого газа и синтез белков

Какой процесс не происходит в световую фазу фотосинтеза?

1) синтез АТФ

2) синтез НАДФ*Н2

3) фотолиз воды

4) синтез глюкозы

В процессе хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза

1) образуются органические вещества из неорганических

2) используется энергия окисления неорганических веществ

3) органические вещества расщепляются до неорганических

4) источником углерода служит углекислый газ

Все реакции синтеза органических веществ происходят с

1) освобождением энергии

2) использованием энергии

3) расщеплением веществ

4) образованием молекулы АТФ

В чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обменов?

1) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического обмена

2) энергетический обмен поставляет кислород для пластического обмена

3) пластический обмен поставляет кислород минеральные вещества для энергетического

4) пластический обмен поставляет молекулы АТФ для энергетического обмена

В световой фазе фотосинтеза идет процесс:

1) фотофосфорилирование

2) выделение кислорода из углекислого газа

3) гликогенолиза

4) изомеризации глюкозы

В темновой фазе идет процесс:

1) запасания энергии АТФ

2) синтеза углеводов

3)выделения кислорода

4) восстановления НАДФ

Фотолиз это процесс:

1) ферментативного расщепления глюкозы

2) расщепления молекул воды в хлоропластах под воздействием света

3) ферментативного синтеза глюкозы

4) синтеза сложных органических веществ из простых неорганических с использованием энергии света

Фотолизом воды называется реакция:

1) 4Н⁺ + е‾ + 0₂ = 2Н ₂0

2) 6СО₂ + 6Н ₂0=С ₆Н ₁₂О₆

3) 2Н ₂0 = 4Н + + 4е‾ + О₂

4) С ₆Н ₁₂О₆ =6СО₂+ 6Н ₂0

В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:

1) углекислый газ и кислород

2) глюкоза и кислород

3) хлорофилл, вода и кислород

4) углекислый газ, АТФ и хлорофилл.

Углеводы при фотосинтезе синтезируются из:

1) О₂ и Н₂О

2). СО₂ и Н₂

3). СО₂ и Н₂О

4). СО₂ и Н₂ СО₃.

Поступление в растение воды, необходимой для фотосинтеза, зависит от:

1) корневого давления и испарения воды листьями

2) скорости оттока питательных веществ ко всем органам

3) скорости роста и развития растения

4) процесса деления и роста клеток корня.

При фотосинтезе кислород образуется в результате:

1) фотолиза воды

2) разложения углекислого газа

3) восстановления углекислого газа до глюкозы

4) синтеза АТФ.

Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах

1) эндоплазматической сети

2) комплекса Гольджи

3) гран хлоропластов

4) митохондрий

Пояснение.

Фотосинтез идет только в хлоропластах, на внутренней мембране встроин хлорофилл, главный компонент для фотосинтеза, поэтому световая фаза идет на гранах хлоропластов.

Процесс фотосинтеза следует рассматривать как одно из важных звеньев круговорота углерода в биосфере, так как в ходе его

1) растения вовлекают углерод из неживой природы в живую

2) растения выделяют в атмосферу кислород

3) организмы выделяют углекислый газ в процессе дыхания

4) промышленные производства пополняют атмосферу углекислым газом

Пояснение.

Растения берут из воздуха в процессе фотосинтеза углекислый газ, т.е. вовлекают углерод из неживой природы.

Все живые организмы в процессе жизнедеятельности используют энергию, которая запасается в органических веществах, созданных из неорганических

1) животными

2) грибами

3) растениями

4) вирусами

Пояснение.

Органические вещества из неорганических способны создавать автотрофы, к ним относятся в первую очередь растения, т.к. имеют хлорофилл в хлоропластах, который является главным участником процесса фотосинтеза.

Фотолиз воды происходит в клетке в

1) митохондриях

2) лизосомах

3) хлоропластах

4) эндоплазматической сети

Пояснение.

Фотолиз воды идет в хлоропластах в световую стадию фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза происходит

1) синтез углеводов и выделение кислорода

2) испарение воды и поглощение кислорода

3) газообмен и ассимиляция жиров

4) выделение углекислого газа и ассимиляция белков

Пояснение.

В процессе фотосинтеза образуются углеводы из углекислого газа и воды с выделением кислорода.

В реакциях темновой фазы фотосинтеза участвуют

1) углекислый газ, АТФ и НАДФН2

2) оксид углерода, атомарный кислород и НАДФ+

3) молекулярный кислород, хлорофилл и ДНК

4) вода, водород и тРНК

Пояснение.

В световой фазе накапливается энергия и переноссчики Н, а в темновой – из воздуха акцептируется углекислый газ, из которого и образуется глюкоза.

Сходство хемосинтеза и фотосинтеза состоит в том, что в обоих процессах

1) органические вещества образуются из неорганических

2) на образование органических веществ используется солнечная энергия

3) на образование органических веществ используется энергия, освобождаемая при окислении неорганических веществ

4) образуются одни и те же продукты обмена

Пояснение.

При этих процессах создаются органические вещества из неорганических, но используется разная энергия. При фотосинтезе – солнечная, при хемосинтезе – энергия разложения неорганических веществ.

Сходство хемосинтеза и фотосинтеза состоит в том, что в обоих процессах

1) на образование органических веществ используется солнечная энергия

2) на образование органических веществ используется энергия, освобождаемая при окислении неорганических веществ

3) в качестве источника углерода используется углекислый газ

4) в атмосферу выделяется конечный продукт — кислород

Пояснение.

При этих процессах создаются органические вещества из углекислого газа и воды, но используется разная энергия.

Процесс разложения воды в клетках растений под воздействием солнечного света называют

1) реакцией окисления

2) реакцией восстановления

3) фотосинтезом

4) фотолизом

Пояснение.

Разложение воды под действием света в хлоропластах, называется фотолизом и идет в световую фазу фотосинтеза.

Какой газ накапливается в атмосфере благодаря жизнедеятельности растений

1) углекислый газ

2) оксид азота

3) кислород

4) водород

Пояснение.

При фотосинтезе растения выделяют кислород.

Под воздействием энергии солнечного света электрон поднимается на более высокий энергетический уровень в молекуле

1) углекислого газа

2) глюкозы

3) хлорофилла

4) азота

Пояснение.

Этот процесс идет в световую фазу фотосинтеза в молекле хлорофилла.

Фотосинтез может происходить в растительных клетках, которые содержат

1) ядро

2) хлоропласты

3) хромосомы

4) цитоплазму

Пояснение.

Фотосинтез идет в хлоропластах, где содержится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза растения

1) обеспечивают себя органическими веществами

2) окисляют сложные органические вещества до простых

3) поглощают минеральные вещества корнями из почвы

4) расходуют энергию органических веществ

Пояснение.

В процессе фотосинтеза растения образуют органические вещества из углекислого газа и воды.

Фотосинтез впервые возник у

1) цианобактерий

2) псилофитов

3) одноклеточных водорослей

4) многоклеточных водорослей

Пояснение.

Цианобактерии появились раньше остальных организмов, и они фотосинтезировали.

Хлорофилл в хлоропластах растительных клеток

1) осуществляет связь между органоидами

2) ускоряет реакции энергетического обмена

3) поглощает энергию света в процессе фотосинтеза

4) осуществляет окисление органических веществ в процессе дыхания

Пояснение.

В процессе фотосинтеза в хлорофилле происходит поглощение энергии солнечного света и преобразование ее в энергию химических связей.

За счет фотосинтеза, происходящего в клетках растений, все организмы на Земле обеспечиваются

1) минеральными солями

2) кислородом

3) гормонами

4) ферментами

Пояснение.

При фотосинтезе выделяется кислород.

При фотосинтезе кислород образуется в результате

1) фотолиза воды

2) разложения углекислого газа

3) восстановления углекислого газа до глюкозы

4) синтеза АТФ

Пояснение.

При фотолизе вода разлагается на протоны водорода, свободные электроны, и свободный кислород.

Фотосинтез — это процесс

1) синтеза органических веществ за счет химической энергии

2) синтеза органических веществ за счет энергии света

3) расщепления органических веществ

4) синтеза белка

Пояснение.

А – хемосинтез,В – энергетический процесс, Г – пластический обмен

Источником водорода для восстановления углекислого газа в процессе фотосинтеза является

1) соляная кислота

2) угольная кислота

3) вода

4) глюкоза

Пояснение.

В процессе фотолиза вода разлагается на протоны водорода, электроны и свободный кислород. Водород идет на восстановление углекислого газа до глюкозы.

В каком процессе в клетке электрон молекулы хлорофилла поднимается на более высокий энергетический уровень под воздействием энергии света

1) фагоцитоза

2) синтеза белка

3) фотосинтеза

4) хемосинтеза

Пояснение.

В световой фазе фотосинтеза электрон хлорофилла поднимается на более высокий энергетический уровень.

Фотосинтез, в отличие от биосинтеза белка, происходит в клетках

1) любого организма

2) содержащих хлоропласты

3) простейших животных

4) плесневых грибов

Пояснение.

Фотосинтез идет только в хлоропластах, где находится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.

В процессе хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза

1) образуются органические вещества из неорганических

2) используется энергия окисления неорганических веществ

3) органические вещества расщепляются до неорганических

4) источником углерода служит углекислый газ

Пояснение.

Главную роль в процессе фотосинтеза играют

1) хромосомы

2) лейкопласты

3) хлоропласты

4) хромопласты

Пояснение.

Фотосинтез идет только в хлоропластах, где находится хлорофилл, главный участник процесса фотосинтеза.

В чем состоит космическая роль растений на Земле

1) в использовании солнечной энергии в процессе фотосинтеза

2) в поглощении из окружающей среды минеральных веществ

3) в поглощении из окружающей среды углекислого газа

4) в выделении кислорода в процессе фотосинтеза

Пояснение.

Растения в процессе фотосинтеза используют солнечную энергию, переводя ее в энергию химических связей.

В жизни каких организмов большую роль играют хлоропласты

1) клубеньковых бактерий

2) шляпочных грибов

3) одноклеточных растений

4) беспозвоночных животных

Пояснение.

А,Б,Г – хлоропластов в клетках не имеют.

Атомарный водород в процессе фотосинтеза освобождается за счет расщепления молекул

1) воды

2) глюкозы

3) жиров

4) белков

Пояснение.

Что происходит в листьях растений при фотосинтезе?

1) испарение воды

2) дыхание

3) синтез сложных неорганических веществ

4) образование органических веществ из неорганических

Пояснение.

При фотосинтезе из углекислого газа и воды образуется глюкоза.

Посредниками между Солнцем и живыми организмами на Земле являются растения, так как в их клетках имеются

1) оболочка и клеточная мембрана

2) цитоплазма и вакуоли с клеточным соком

3) митохондрии, синтезирующие АТФ

4) хлоропласты, осуществляющие фотосинтез

Пояснение.

В процессе фотосинтеза в хлорофилле происходит поглощение энергии солнечного света и преобразование ее в энергию химических связей молекулы глюкозы, которая идет на питание животных.

Результатом световой фазы фотосинтеза является

1) образование глюкозы

2) окисление углеводов

3) выделение углекислого газа

4) образование богатых энергией молекул АТФ

Пояснение.

АТФ образуется в световую фазу и идет на образование глюкозы в темновой.

Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют

1) хемосинтезом

2) фотосинтезом

3) брожением

4) гликолизом

Пояснение.

При хемосинтезе используется энергия химических связей, гликолиз и брожение относят к энергетическому процессу, в них идет разложение веществ. Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют фотосинтезом.

В световую фазу фотосинтеза используется энергия солнечного света для синтеза молекул

1) липидов

2) белков

3) нуклеиновых кислот

4) АТФ

Пояснение.

АТФ образуется в световую фазу и идет на образование глюкозы в темновой.

Энергия солнечного света преобразуется в химическую в процессе

1) фотосинтеза

2) хемосинтеза

3) дыхания

4) брожения

Пояснение.

Энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей молекулы глюкозы при фотосинтезе.

Общим между процессами фотосинтеза и дыхания является

1) образование органических веществ из неорганических

2) образование АТФ

3) выделение кислорода

4) выделение углекислого газа

Пояснение.

А,В – признаки фотосинтеза, Г – признаки дыхания.

Какое из перечисленных условий необходимо для синтеза АТФ и восстановления НАДФ в процессе фотосинтеза?

1) присутствие глюкозы

2) солнечный свет

3) отсутствие освещения

4) кислород

Пояснение.

Синтез АТФ и восстановление НАДФ идет в световой стадии фотосинтеза с участием солнечного света.

Из приведенных ниже одноклеточных организмов к фотосинтезу способна

1) амёба обыкновенная

2) инфузория туфелька

3) трипаносома

4) эвглена зеленая

Пояснение.

Эвглена зеленая содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.

Фотолизом называется процесс

1) синтеза глюкозы

2) окислительного фосфорилирования

3) разложения воды светом

4) синтеза белка

Пояснение.

Фотолиз воды идет в световую стадию, это разложение воды под действием света.

Какой из процессов относится к ассимиляции?

1) дыхание

2) гликолиз

3) превращение АДФ в АТФ

4) фотосинтез

Пояснение.

Ассимиляция (пластический обмен) − совокупность процессов синтеза в живом организме.

Диссимиляция − совокупность протекающих в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ (в т. ч. пищевых). В процессе диссимиляции происходит освобождение энергии, заключенной в химических связях крупных органических молекул, и запасание ее в форме богатых энергией фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ). Катаболические процессы − дыхание, гликолиз, брожение.

Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах

1) эндоплазматической сети

2) комплекса Гольджи

3) гран хлоропластов

4) митохондрий

Задание №2

1.Установите соответствие между характеристикой обмена и его видом.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИД ОБМЕНА

А) окисление органических веществ 1) пластический

Б) образование полимеров из мономеров 2) энергетический

В) расщепление АТФ

Г) запасание энергии в клетке

Д) репликация ДНК

Е) окислительное фосфорилирование

Ответ

А	Б	В	Г	Д	Е
2	1	1	2	1	2

2. Установите соответствие между характеристикой автотрофного питания и его типом.

ХАРАКТЕРИСТИКА

ТИП АВТОТРОФНОГО ПИТАНИЯ

A) используется энергия окисления неорганических веществ

Б) источник энергии – солнечный свет

В) осуществляется фиксация атмосферного азота

Г) происходит в клетках цианобактерий

Д) выделяется в атмосферу кислород

E) используется кислород для окисления

1) Фотосинтез

2) Хемосинтез

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
2	1	2	2	1	2

3. Какие процессы происходят в темновую фазу фотосинтеза?

1) образование кислорода

2) восстановление углекислогогаза до глюкозы

3) синтез молекулы АТФ

4) использование энергии АТФ для синтеза углеводов

5) фотолиз воды

6) образование крахмала из глюкозы

Ответ: 2 4 6

4. Какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза?

1) фотолиз воды

2) синтез молекулы АТФ

3) образование молекулы крахмала

4) соединение водорода с молекулой переносчиком

5) синтез глюкозы

6) использование энергии АТФ для синтеза углеводов

Ответ: 1 2 4

5. В чём состоит отличие катаболизма от анаболизма?

1) синтезируются органические вещества

2) органические вещества распадаются

3) АТФ расходуется

4) энергия запасается в виде АТФ

5) клеточное дыхание (энергетический обмен в клетке)

6) биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез

Ответ: 2 4 5

6. Установите, какие процессы соответствуют каждой из составных частей метаболизма

процессы

Части метаболизма

A) дыхание

Б) фотосинтез

В) хемосинтез

Г) синтез белка

Д) гликолиз

E) брожение

1) Энергетический обмен

2) пластический обмен

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
1	2	2	2	1	1

7. Установите соответствие между биохимическими реакциями и процессами жизнедеятельности

Биохимические реакции

Процессы жизнедеятельности

A) кислород поглощается

Б) синтезируется крахмал

В) расщепляется глюкоза

Г) выделяется углекислый газ

Д) энергия поглощается

E) энергия расщепляется

1) дыхание

2) фотосинтез

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
1	2	1	1	2	2

8. Выберите процессы, происходящие в световой фазе фотосинтеза

1) фотолиз воды

2) образование глюкозы

3) синтез АТФ и НАДФ • Н

4) использование СО2

5) образование свободного кислорода

6) использование энергии АТФ

Ответ:1,3,5

9. Выберите вещества, участвующие в процессе фотосинтеза

1)целлюлоза

2)гликоген

3)хлорофилл

4) углекислый газ

5) вода

6) нуклеиновые кислоты

Ответ:3,4,5

10. Установите соответствие между характеристикой процесса и процессом

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРОЦЕСС

ПРОЦЕССЫ

А) происходит в хлоропластах

Б) результат – образование глюкозы и затем

крахмала

В) происходит в митохондриях

Г) результат – полное окисление органических

веществ

Д) происходит с выделением кислорода

Е) происходит с поглощением кислорода

1) фотосинтез

2) дыхание

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
1	1	2	2	1	2

11. Установите соответствие между биологическим процессом и его характеристикой

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРОЦЕСС

ПРОЦЕССЫ

А) синтез органических веществ из неорганических

Б) выделение кислорода

В) выделение углекислого газа

Г) поглощение кислорода

Д) окисление органических соединений

Е) поглощение углекислого газа

1) фотосинтез

2) дыхание

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
1	2	1	2	2	1

12. В темновую фазу фотосинтеза не происходит:

1)фотолиза воды

2)синтеза АТФ

3)ферментативного всасывания углекислого газа

4) окисления НАДФ •Н

5) восстановление НАДФ+

6) образование рибулозомонофосфата

Ответы: 1,2,5

13.

Ответы: 1,4,6

14.

Ответы: 3,4,5

15.Установите соответствие между характеристикой автотрофного питания и его типом.

ХАРАКТЕРИСТИКА

ТИП АВТОТРОФНОГО ПИТАНИЯ

A) используется энергия окисления неорганических веществ

Б) источник энергии – солнечный свет

В) осуществляется фиксация атмосферного азота

Г) происходит в клетках цианобактерий

Д) выделяется в атмосферу кислород

E) используется кислород для окисления

1) Фотосинтез

2) Хемосинтез

Ответы:

А	Б	В	Г	Д	Е
2	1	2	2	1	2

16.Соотнесите особенности процессов биосинтеза белка и фотосинтеза.

Особенности процесса Процессы

А) завершается образованием углеводов 1. Биосинтез белка

Б) исходные вещества – аминокислоты 2. Фотосинтез

В) в основе лежат реакции материнского синтеза

Г) исходные вещества – углекислый газ

Д) АТФ синтезируется в ходе процесса

Е) АТФ не синтезируется.

Ответы:

А	Б	В	Г	Д	Е
2	1	1	2	2	1

Задание №3

Какие условия необходимы для начала процесса фотосинтеза?

Элементы ответа:

В растение должны поступать вода, углекислый газ и энергия солнечного света. Кроме того, в листьях должен присутствовать НАДФ, который начнет принимать возбужденные электроны молекулы хлорофилла.

Как строение листа обеспечивает его фотосинтезирующие функции?

Элементы ответа:

Широкая и плоская поверхность большинства листьев позволяет максимально эффективно улавливать свет. Наличие устьиц обеспечивает газообмен. Проводящие сосуды – жилки, обеспечивают доставку воды. Мякоть листа состоит из фотосинтезирующей ткани, клетки которой богаты хлорофиллом.

В какие виды энергии превращается световая энергия при фотосинтезе и где происходит это превращение?

Элементы ответа:

1.Световая энергия преобразуется в химическую и тепловую энергию

2.Все превращения происходят в тилакоидах гран хлоропластов и в их матриксе.

4.Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.

Клетки зеленых растений используют энергию солнечного света, способны синтезировать органические вещества.
Исходными веществами для фотосинтеза являются углекислый газ и азот атмосферы.
Процесс фотосинтеза, как в прокариотических клетках, так и эукариотических, происходит в хлоропластах.
В световой стадии фотосинтеза происходит синтез АТФ и разложение воды –фотолиз.
В темновой стадии фотосинтеза образуется глюкоза и кислород.
Энергия АТФ, запасенная в световой стадии, расходуется на синтез углеводов.

Элементы ответа:

Ошибки допущены в предложения: 2,3,5

(2)Ошибочно названо одно из исходных веществ, участвующих в фотосинтезе.
(3)Не все организмы имеют хлоропласты.
(5) Ошибочно назван один из продуктов темновой фазы.

Известен опыт ван Гельмонта, когда, взяв 90,6 кг сухой земли и ивовое деревце весом 2,5 кг, он выращивал его, поливая только дождевой водой. Вес ивы через 5 лет составлял 74,2 кг, а вес земли уменьшился всего на 56,6 г. Ван Гельмонт сделал ошибочный вывод, что материал, из которого образовалось дерево, произошёл из воды, использованной для полива. Почему ошибся учёный с точки зрения современного человека? Какой вывод он должен бы был сделать в результате своего исследования сегодня?

Пояснение.

Ван Гельмонт ничего не знал о процессах фотосинтеза.
Сегодня он бы пришёл к выводу о том, что органические вещества синтезируют сами растения, поглощая вещества не только из воды, но и из воздуха (почвенное и воздушное питание)

Природный катализатор приблизит эру солнечной энергетики

09 Ноября 2006 12:1109 Ноя 2006 12:11 | Поделиться Ученым удалось выявить точную структуру металлического катализатора, играющего ключевую роль в процессе фотосинтеза. Предполагается, что это открытие ускорит развитие «чистой» солнечной энергетики, в которой солнечный свет будет использоваться для гидролиза воды и получения водорода для питания экологически чистых топливных элементов.

Известно, что основой жизни на планете является процесс фотосинтеза, в ходе которого энергия солнечного света преобразуется растениями в энергию органических соединений. Считается, что фотосинтез зародился около 3,2 млрд. лет назад, когда примитивные бактерии «научились» использовать солнечные лучи для расщепления молекул воды на водород и кислород – цепь химических реакций, играющих фундаментальную роль в процессе фотосинтеза.

По сообщению Physorg, международной группе ученых под руководством коллег из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (США) удалось выявить точную структуру катализатора, состоящего из четырех атомов марганца и одного атома кальция, который отвечает за реакцию гидролиза воды. В результате открывается перспектива синтеза молекул, обладающих свойствами этого катализатора, а значит и развития энергетики, в которой солнечный свет будет использоваться для гидролиза воды и получения водорода для питания экологически чистых топливных элементов.

Ученые использовали революционную комбинацию из методов рентгеновской спектроскопии и кристаллографии белков, позволившую получить недостижимую ранее точность изображения молекул металлического катализатора. При этом удалось описать, с разрешением порядка 0,15 ангстрем, структуру кристаллов Mn₄Ca – активного каталитического центра фотосинтетического белкового комплекса.

Металлический катализатор расположен в крупном белковом комплексе, называемом фотосистема II, обнаруживаемом у растений, зеленых и сине-зеленых водорослей. Именно он обеспечивает непревзойденную эффективность расщепления молекул воды за счет только лишь энергии солнечного света.

Одной из основных проблем на пути изучения структуры катализатора была его чувствительность к воздействию мощного рентгеновского излучения, применяемого для рентгеновской спектроскопии. Для преодоления этой проблемы специалисты из лаборатории Беркли объединили данные измерений тонкой структуры методами спектроскопии с данными кристаллографических исследований методом рентгеновской рефрактометрии.

Изучение структур методом рефрактометрии при умеренном разрешении позволило выявить их общую форму и положение катализатора внутри белкового комплекса. Спектроскопические измерения высокого разрешения обеспечили информацию о расстояниях и ориентации активного центра.

При такой комбинации методов кластер Mn₄Ca подвергается в целом намного менее сильному радиационному воздействию, а достигаемое общее разрешение значительно выше, чем при других методах исследования. В результате удалось выявить реальное тонкое строение трех структур активного центра фотосистемы II.

Теперь ученые получили возможность точного определения того, каким образом солнечный свет используется организмами-фотосинтетиками для гидролиза молекул воды. Это открывает перспективу развития «чистой» солнечной энергетики, более эффективной, чем современная энергетика на основе традиционных фотоэлементов.

Дмитрий Павлов

. Нитрифицирующие бактерии относят к 1) хемотрофам 2) фототро 3) сапротрофам 4) гетеротрофам

А- Фотосинтез, процесс выработки энергии на свету с поглощением углекислого газа и выделением кислорода
Б- Дыхание, процесс жизнидеятельности организма с поглощением кислорода и выделением углекислого газа

СКРЕКОТОтание самцы издают задними прыжковыми ногами которые покрыты твердыми щетинками а самки воспринимают их слуховыми органами которые на спине за заднеми ноггами

9 месяцев назад

Первым это начал исследовать великий учёный Луи Пастер. Исследуя под микроскопом кислое молоко, Пастер обнаружил в нем очень маленькие «шарики» и «палочки». Наблюдая за ними, Пастер убедился в том, что шарики и палочки в кислом молоке растут и количество их быстро увеличивается. «Следовательно, они размножаются», — решил Пастер. Добавляя ничтожное количество кислого молока, содержащего шарики и палочки, в свежее молоко, Пастер вызывал его сквашивание, то есть молочнокислое брожение.

9 месяцев назад

Общее уравнение
дыхания имеет
следующий вид:
Где Q=2878 кДж/моль.

в интернете это есть напиши и все выйдет

10 месяцев назад

Что такое фотосинтез? | Живая наука

Фотосинтез — это процесс, используемый растениями, водорослями и некоторыми бактериями для использования энергии солнечного света и превращения ее в химическую энергию. Здесь мы описываем общие принципы фотосинтеза и подчеркиваем, как ученые изучают этот естественный процесс, чтобы помочь разработать чистое топливо и источники возобновляемой энергии.

Типы фотосинтеза

Существует два типа фотосинтетических процессов: кислородный фотосинтез и аноксигенный фотосинтез.Общие принципы аноксигенного и оксигенного фотосинтеза очень похожи, но оксигенный фотосинтез является наиболее распространенным и наблюдается у растений, водорослей и цианобактерий.

Во время кислородного фотосинтеза световая энергия переносит электроны от воды (H ₂ O) на углекислый газ (CO ₂) для производства углеводов. При таком переносе CO ₂ «восстанавливается» или принимает электроны, а вода «окисляется» или теряет электроны. В конечном итоге кислород вырабатывается вместе с углеводами.

Кислородный фотосинтез действует как противовес дыханию, поглощая углекислый газ, производимый всеми дышащими организмами, и повторно вводя кислород в атмосферу.

С другой стороны, в бескислородном фотосинтезе используются доноры электронов, отличные от воды. Этот процесс обычно происходит у бактерий, таких как пурпурные бактерии и зеленые серные бактерии, которые в основном встречаются в различных водных средах обитания.

«Аноксигенный фотосинтез не производит кислород — отсюда и название», — сказал Дэвид Баум, профессор ботаники из Университета Висконсин-Мэдисон.«То, что производится, зависит от донора электронов. Например, многие бактерии используют газообразный сероводород, пахнущий дурными яйцами, производя твердую серу в качестве побочного продукта».

Хотя оба типа фотосинтеза являются сложными и многоступенчатыми, общий процесс можно аккуратно резюмировать в виде химического уравнения.

Кислородный фотосинтез записывается следующим образом:

6CO ₂ + 12H ₂ O + Light Energy → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ + 6H ₂ O

Здесь шесть молекул углекислого газа (CO ₂) соединяются с 12 молекулами воды (H ₂ O), используя энергию света.Конечным результатом является образование одной молекулы углевода (C ₆ H ₁₂ O ₆, или глюкозы) вместе с шестью молекулами, каждая из пригодных для дыхания кислорода и воды.

Точно так же различные реакции аноксигенного фотосинтеза могут быть представлены в виде единой обобщенной формулы:

CO ₂ + 2H ₂ A + Световая энергия → [CH ₂ O] + 2A + H ₂ O

Буква A в уравнении представляет собой переменную, а H ₂ A представляет потенциального донора электронов.Например, A может представлять серу в сероводороде, являющемся донором электронов (H ₂ S), объяснили Говинджи и Джон Уитмарш, биологи-биологи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, в книге «Концепции фотобиологии: фотосинтез и фотоморфогенез. «(Издательство Нароса и Академик Клувер, 1999 г.).

Для фотосинтеза растениям нужна энергия солнечного света. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Фотосинтетический аппарат

Ниже перечислены клеточные компоненты, необходимые для фотосинтеза.

Пигменты

Пигменты — это молекулы, которые придают цвет растениям, водорослям и бактериям, но они также отвечают за эффективное улавливание солнечного света. Пигменты разного цвета поглощают световые волны разной длины. Ниже представлены три основные группы.

Хлорофиллы: Эти пигменты зеленого цвета способны задерживать синий и красный свет. Хлорофиллы делятся на три подтипа: хлорофилл а, хлорофилл b и хлорофилл с. Согласно Юджину Рабиновичу и Говинджи в их книге «Фотосинтез» (Wiley, 1969), хлорофилл а содержится во всех фотосинтезирующих растениях.Существует также разновидность бактерии, метко названная бактериохлорофиллом, которая поглощает инфракрасный свет. Этот пигмент в основном встречается у пурпурных и зеленых бактерий, которые осуществляют аноксигенный фотосинтез.
Каротиноиды: Эти красные, оранжевые или желтые пигменты поглощают голубовато-зеленый свет. Примерами каротиноидов являются ксантофилл (желтый) и каротин (оранжевый), благодаря которым морковь приобретает свой цвет.
Фикобилины: Эти красные или синие пигменты поглощают световые волны, которые не так хорошо поглощаются хлорофиллами и каротиноидами.Они встречаются у цианобактерий и красных водорослей.

Пластиды

Фотосинтезирующие эукариотические организмы содержат в своей цитоплазме органеллы, называемые пластидами. Двухмембранные пластиды в растениях и водорослях называются первичными пластидами, в то время как многопленочные пластиды, обнаруженные в планктоне, называются вторичными пластидами, согласно статье в журнале Nature Education Чеонг Синь Чана и Дебашиш Бхаттачарья, исследователей из Университета Рутгерса. в Нью-Джерси.

Пластиды обычно содержат пигменты или могут накапливать питательные вещества. Бесцветные и непигментированные лейкопласты хранят жиры и крахмал, в то время как хромопласты содержат каротиноиды, а хлоропласты содержат хлорофилл, как объясняется в книге Джеффри Купера «Клетка: молекулярный подход» (Sinauer Associates, 2000).

Фотосинтез происходит в хлоропластах; в частности, в областях граны и стромы. Грана — это самая внутренняя часть органеллы; набор дискообразных мембран, уложенных в столбики, как тарелки.Отдельные диски называются тилакоидами. Именно здесь происходит перенос электронов. Пустые промежутки между столбиками граны составляют строму.

Хлоропласты похожи на митохондрии, энергетические центры клеток, в том, что у них есть собственный геном или совокупность генов, содержащихся в кольцевой ДНК. Эти гены кодируют белки, необходимые для органелл и фотосинтеза. Считается, что, как и митохондрии, хлоропласты произошли от примитивных бактериальных клеток в процессе эндосимбиоза.

«Пластиды произошли от поглощенных фотосинтезирующих бактерий, которые были приобретены одноклеточной эукариотической клеткой более миллиарда лет назад», — сказал Баум Live Science. Баум объяснил, что анализ генов хлоропластов показывает, что когда-то он был членом группы цианобактерий, «той группы бактерий, которая может осуществлять оксигенный фотосинтез».

В своей статье 2010 года Чан и Бхаттачарья подчеркивают, что образование вторичных пластид не может быть хорошо объяснено эндосимбиозом цианобактерий, и что происхождение этого класса пластид все еще остается предметом споров.

Антенны

Молекулы пигмента связаны с белками, что позволяет им гибко двигаться навстречу свету и друг к другу. Согласно статье Вима Вермааса, профессора Университета штата Аризона, большая коллекция из 100-5000 молекул пигмента составляет «антенны». Эти структуры эффективно улавливают световую энергию солнца в виде фотонов.

В конечном итоге, световая энергия должна передаваться пигментно-белковому комплексу, который может преобразовывать ее в химическую энергию в форме электронов.У растений, например, световая энергия передается пигментам хлорофилла. Преобразование в химическую энергию осуществляется, когда пигмент хлорофилла изгоняет электрон, который затем может перейти к соответствующему получателю.

Реакционные центры

Пигменты и белки, которые преобразуют световую энергию в химическую энергию и запускают процесс переноса электронов, известны как реакционные центры.

Процесс фотосинтеза

Реакции фотосинтеза растений делятся на те, которые требуют наличия солнечного света, и те, которые не требуют.В хлоропластах протекают оба типа реакций: светозависимые реакции в тилакоиде и светонезависимые реакции в строме.

Светозависимые реакции (также называемые световыми реакциями): когда фотон света попадает в реакционный центр, молекула пигмента, такая как хлорофилл, высвобождает электрон.

«Уловка для выполнения полезной работы заключается в том, чтобы не дать электрону вернуться в свой первоначальный дом», — сказал Баум Live Science. «Этого нелегко избежать, потому что в хлорофилле теперь есть« электронная дыра », которая стремится притягивать соседние электроны.»

Освободившемуся электрону удается уйти, путешествуя по цепи переноса электронов, которая генерирует энергию, необходимую для производства АТФ (аденозинтрифосфата, источника химической энергии для клеток) и НАДФН.« Электронная дыра »в исходном пигменте хлорофилла заполняется за счет получения электрона из воды. В результате в атмосферу выделяется кислород.

Реакции, не зависящие от света (также называемые реакциями темноты и известными как цикл Кальвина): реакции света производят АТФ и НАДФН, которые являются богатые источники энергии, вызывающие темные реакции.Цикл Кальвина составляют три стадии химической реакции: фиксация углерода, восстановление и регенерация. В этих реакциях используются вода и катализаторы. Атомы углерода из диоксида углерода «фиксируются», когда они встроены в органические молекулы, которые в конечном итоге образуют трехуглеродные сахара. Затем эти сахара используются для производства глюкозы или используются повторно, чтобы снова запустить цикл Кальвина.

На этом спутниковом снимке, сделанном в июне 2010 года, видны пруды, в которых растут водоросли в южной Калифорнии. (Изображение предоставлено: PNNL, спутник QuickBird)

Фотосинтез в будущем

Фотосинтезирующие организмы — возможное средство для производства экологически чистого топлива, такого как водород или даже метан.Недавно исследовательская группа из Университета Турку в Финляндии изучила способность зеленых водорослей производить водород. Зеленые водоросли могут производить водород в течение нескольких секунд, если они сначала подвергаются воздействию темных анаэробных (бескислородных) условий, а затем подвергаются воздействию света. Команда разработала способ продлить производство водорода зелеными водорослями на срок до трех дней, как сообщается в их Исследование 2018 года опубликовано в журнале Energy & Environmental Science.

Ученые также добились успехов в области искусственного фотосинтеза.Например, группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли разработала искусственную систему для улавливания углекислого газа с использованием нанопроволоки или проводов диаметром в несколько миллиардных долей метра. Проволока попадает в систему микробов, которые превращают углекислый газ в топливо или полимеры, используя энергию солнечного света. Команда опубликовала свой дизайн в 2015 году в журнале Nano Letters.

В 2016 году члены той же группы опубликовали исследование в журнале Science, в котором описана еще одна искусственная фотосинтетическая система, в которой специально сконструированные бактерии использовались для создания жидкого топлива с использованием солнечного света, воды и углекислого газа.В общем, растения могут использовать только около одного процента солнечной энергии и использовать ее для производства органических соединений во время фотосинтеза. Напротив, искусственная система исследователей смогла использовать 10 процентов солнечной энергии для производства органических соединений.

Продолжение исследований природных процессов, таких как фотосинтез, помогает ученым в разработке новых способов использования различных источников возобновляемой энергии. Учитывая, что солнечный свет, растения и бактерии распространены повсеместно, использование силы фотосинтеза является логическим шагом для создания экологически чистого и углеродно-нейтрального топлива.

Дополнительные ресурсы:

Фотосинтез | Национальное географическое общество

Большая часть жизни на Земле зависит от фотосинтеза. Процесс осуществляется растениями, водорослями и некоторыми видами бактерий, которые улавливают энергию солнечного света для производства кислорода (O ₂) и химической энергии, хранящейся в глюкозе ( сахар). Затем травоядные получают эту энергию, поедая растения, а хищники получают ее, поедая травоядных.

Процесс

Во время фотосинтеза растения поглощают углекислый газ (CO ₂) и воду (H ₂ O) из воздуха и почвы.В клетке растения вода окисляется, что означает, что она теряет электроны, в то время как углекислый газ восстанавливается, что означает, что она приобретает электроны. Это превращает воду в кислород, а углекислый газ — в глюкозу. Затем растение выпускает кислород обратно в воздух и накапливает энергию в молекулах глюкозы.

Хлорофилл

Внутри растительной клетки находятся маленькие органеллы, называемые хлоропластами, которые хранят энергию солнечного света. Внутри тилакоидных мембран хлоропласта находится поглощающий свет пигмент, называемый хлорофиллом, который отвечает за придание растению зеленого цвета.Во время фотосинтеза хлорофилл поглощает энергию волн синего и красного света и отражает волны зеленого света, заставляя растение казаться зеленым.

Светозависимые реакции и светонезависимые реакции

Хотя процесс фотосинтеза состоит из множества этапов, его можно разделить на два основных этапа: светозависимые реакции и светонезависимые реакции. Светозависимая реакция происходит внутри тилакоидной мембраны и требует постоянного потока солнечного света, отсюда и название «свет--зависимая реакция ».Хлорофилл поглощает энергию световых волн, которая преобразуется в химическую энергию в виде молекул АТФ и НАДФН. Светонезависимая стадия, также известная как цикл Кальвина, происходит в строме, пространстве между тилакоидными мембранами и хлоропластными мембранами, и не требует света, отсюда и название «свет--независимая реакция ». На этом этапе энергия молекул АТФ и НАДФН используется для сборки молекул углеводов, таких как глюкоза, из углекислого газа.

Фотосинтез C3 и C4

Однако не все формы фотосинтеза одинаковы. Существуют разные типы фотосинтеза, включая фотосинтез C3 и фотосинтез C4. Фотосинтез C3 используется большинством растений. Он включает производство трехуглеродного соединения, называемого 3-фосфоглицериновой кислотой, во время цикла Кальвина, которое затем превращается в глюкозу. С другой стороны, фотосинтез C4 производит четырехуглеродное промежуточное соединение, которое во время цикла Кальвина расщепляется на двуокись углерода и трехуглеродное соединение.Преимущество фотосинтеза C4 заключается в том, что, производя более высокий уровень углерода, он позволяет растениям процветать в окружающей среде без большого количества света и воды.

Обзор фотосинтеза | Безграничная биология

Цель и процесс фотосинтеза

Процесс фотосинтеза преобразует световую энергию в химическую энергию, которая может использоваться организмами для различных метаболических процессов.

Цели обучения

Опишите процесс фотосинтеза

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Фотосинтез эволюционировал как способ хранения энергии солнечного излучения в виде высокоэнергетических электронов в молекулах углеводов.
Растения, водоросли и цианобактерии, известные как фотоавтотрофы, являются единственными организмами, способными к фотосинтезу.
Гетеротрофы, неспособные производить себе пищу, полагаются на углеводы, производимые фотосинтезирующими организмами, для удовлетворения своих энергетических потребностей.

Ключевые термины

фотосинтез : процесс, с помощью которого растения и другие фотоавтотрофы производят углеводы и кислород из углекислого газа, воды и световой энергии в хлоропластах
фотоавтотроф : организм, который может синтезировать собственную пищу, используя свет в качестве источника энергии
хемоавтотроф : простой организм, такой как простейшие, который получает свою энергию от химических процессов, а не от фотосинтеза

Важность фотосинтеза

Процессы всех организмов — от бактерий до людей — требуют энергии.Чтобы получить эту энергию, многие организмы получают доступ к накопленной энергии, поедая пищу. Плотоядные животные едят других животных, а травоядные — растения. Но откуда берется энергия, накопленная в пище? Вся эта энергия восходит к процессу фотосинтеза и световой энергии солнца.

Фотосинтез необходим для всей жизни на Земле. Это единственный биологический процесс, который захватывает энергию из космоса (солнечный свет) и преобразует ее в химическую энергию в форме G3P (
глицеральдегид-3-фосфат), который, в свою очередь, может превращаться в сахара и другие молекулярные соединения.Растения используют эти соединения во всех своих метаболических процессах; растениям не нужно потреблять другие организмы в пищу, потому что они строят все необходимые им молекулы. В отличие от растений, животным необходимо потреблять другие организмы, чтобы потреблять молекулы, необходимые для их метаболических процессов.

Процесс фотосинтеза

Во время фотосинтеза молекулы в листьях захватывают солнечный свет и заряжают электроны, которые затем сохраняются в ковалентных связях молекул углеводов.Эта энергия в этих ковалентных связях высвобождается, когда они разрываются во время клеточного дыхания. Насколько долговечны и стабильны эти ковалентные связи? Энергия, извлекаемая сегодня при сжигании угля и нефтепродуктов, представляет собой энергию солнечного света, захваченную и сохраненную в процессе фотосинтеза почти 200 миллионов лет назад.

Растения, водоросли и группа бактерий, называемых цианобактериями, — единственные организмы, способные к фотосинтезу. Поскольку они используют свет для производства собственной пищи, их называют фотоавтотрофами («самокормящимися с помощью света»).Другие организмы, такие как животные, грибы и большинство других бактерий, называются гетеротрофами («другие кормушки»), потому что они должны полагаться на сахара, производимые фотосинтезирующими организмами, для удовлетворения своих энергетических потребностей. Третья очень интересная группа бактерий синтезирует сахара, не используя энергию солнечного света, а извлекая энергию из неорганических химических соединений; следовательно, их называют хемоавтотрофами.

Фотосинтетические и хемосинтетические организмы : Фотоавтотрофы, включая (а) растения, (б) водоросли и (в) цианобактерии, синтезируют свои органические соединения посредством фотосинтеза, используя солнечный свет в качестве источника энергии.Цианобактерии и планктонные водоросли могут расти на огромных участках воды, иногда полностью покрывая поверхность. В (d) глубоководном источнике хемоавтотрофы, такие как эти (e) термофильные бактерии, улавливают энергию неорганических соединений для производства органических соединений. В экосистеме, окружающей вентиляционные отверстия, обитает множество разнообразных животных, таких как трубчатые черви, ракообразные и осьминоги, которые получают энергию от бактерий.

Важность фотосинтеза заключается не только в том, что он может улавливать энергию солнечного света.Ящерица, загорающая в холодный день, может использовать солнечную энергию, чтобы согреться. Фотосинтез жизненно важен, потому что он развился как способ хранения энергии солнечного излучения («фото-») в виде высокоэнергетических электронов в углерод-углеродных связях углеводных молекул («-синтез»). Эти углеводы являются источником энергии, который гетеротрофы используют для синтеза АТФ посредством дыхания. Таким образом, фотосинтез обеспечивает работу 99 процентов экосистем Земли. Когда высший хищник, такой как волк, охотится на оленя, волк находится в конце энергетического пути, который перешел от ядерных реакций на поверхности солнца к свету, фотосинтезу, растительности, оленям и т. Д. наконец-то волку.

Основные структуры и краткое описание фотосинтеза

У многоклеточных автотрофов к основным клеточным структурам, обеспечивающим фотосинтез, относятся хлоропласты, тилакоиды и хлорофилл.

Цели обучения

Опишите основные структуры, участвующие в фотосинтезе, и вспомните химическое уравнение, которое резюмирует процесс фотосинтеза

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Химическое уравнение фотосинтеза [латекс] 6CO_2 + 6H_2O \ rightarrow C_6H_ {12} O_6 + 6O_2.[/ латекс]
У растений процесс фотосинтеза происходит в мезофилле листьев, внутри хлоропластов.
Хлоропласты содержат дискообразные структуры, называемые тилакоидами, которые содержат пигмент хлорофилл.
Хлорофилл поглощает определенные участки видимого спектра и улавливает энергию солнечного света.

Ключевые термины

хлоропласт : Органелла, обнаруженная в клетках зеленых растений и фотосинтезирующих водорослей, где происходит фотосинтез.
мезофилл : слой клеток, который составляет большую часть внутренней части листа между верхним и нижним слоями эпидермиса.
стома : Пора в эпидермисе листа и стебля, которая используется для газообмена.

Обзор фотосинтеза

Фотосинтез — это многоступенчатый процесс, для которого требуются солнечный свет, углекислый газ и вода в качестве субстратов. Он производит кислород и глицеральдегид-3-фосфат (G3P или GA3P), простые углеводные молекулы с высоким содержанием энергии, которые впоследствии могут быть преобразованы в глюкозу, сахарозу или другие молекулы сахара.Эти молекулы сахара содержат ковалентные связи, которые хранят энергию. Организмы расщепляют эти молекулы, чтобы высвободить энергию для использования в клеточной работе.

Фотосинтез : Фотосинтез использует солнечную энергию, углекислый газ и воду для производства энергоемких углеводов. Кислород образуется как побочный продукт фотосинтеза.

Энергия солнечного света запускает реакцию молекул углекислого газа и воды с образованием сахара и кислорода, как видно из химического уравнения фотосинтеза.Хотя уравнение выглядит простым, оно состоит из множества сложных шагов. Прежде чем изучать детали того, как фотоавтотрофы преобразуют энергию света в химическую энергию, важно ознакомиться с соответствующими структурами.

Химическое уравнение фотосинтеза : Основное уравнение фотосинтеза обманчиво просто. На самом деле процесс включает в себя множество этапов с участием промежуточных реагентов и продуктов. Глюкоза, основной источник энергии в клетках, состоит из двух трехуглеродных молекул GA3P.

Фотосинтез и лист

У растений фотосинтез обычно происходит в листьях, которые состоят из нескольких слоев клеток. Процесс фотосинтеза происходит в среднем слое, называемом мезофиллом. Газообмен углекислого газа и кислорода происходит через небольшие регулируемые отверстия, называемые устьицами (единственное число: стома), которые также играют роль в регулировании водного баланса растений. Устьица обычно расположены на нижней стороне листа, что сводит к минимуму потерю воды.Каждая стома окружена замыкающими клетками, которые регулируют открытие и закрытие устьиц, набухая или сжимаясь в ответ на осмотические изменения.

Структура листа (поперечный разрез) : Фотосинтез происходит в мезофилле. Слой палисада содержит большую часть хлоропласта и основной области, в которой осуществляется фотосинтез. Воздушный губчатый слой — это область хранения и газообмена. Устьица регулируют углекислый газ и водный баланс.

Фотосинтез в хлоропласте

У всех автотрофных эукариот фотосинтез происходит внутри органеллы, называемой хлоропластом.У растений хлоропластсодержащие клетки существуют в мезофилле. Хлоропласты имеют двойную мембранную оболочку, состоящую из внешней и внутренней мембран. Внутри двойной мембраны расположены многослойные дискообразные структуры, называемые тилакоидами.

В тилакоидную мембрану встроен хлорофилл — пигмент, который поглощает определенные участки видимого спектра и улавливает энергию солнечного света. Хлорофилл придает растениям зеленый цвет и отвечает за первоначальное взаимодействие между светом и растительным материалом, а также за многочисленные белки, составляющие цепь переноса электронов.Тилакоидная мембрана охватывает внутреннее пространство, называемое просветом тилакоида. Стопка тилакоидов называется гранумом, а заполненное жидкостью пространство, окружающее гранум, — стромой или «слоем».

Структура хлоропласта : Фотосинтез происходит в хлоропластах, которые имеют внешнюю и внутреннюю мембраны. Стеки тилакоидов, называемые грана, образуют третий мембранный слой.

Две части фотосинтеза

Светозависимые и светонезависимые реакции — это две последовательные реакции, которые происходят во время фотосинтеза.

Цели обучения

Различать две части фотосинтеза

Ключевые выводы

Ключевые моменты

В светозависимых реакциях энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и преобразуется в химическую энергию в виде молекул-переносчиков электронов, таких как АТФ и НАДФН.
Световая энергия используется в фотосистемах I и II, которые присутствуют в тилакоидных мембранах хлоропластов.
В светонезависимых реакциях (цикл Кальвина) молекулы углеводов собираются из углекислого газа с использованием химической энергии, собираемой во время светозависимых реакций.

Ключевые термины

фотосистема : одна из двух биохимических систем, действующих в хлоропластах, которые участвуют в фотосинтезе.

Фотосинтез проходит в два последовательных этапа:

Светозависимые реакции;
Светонезависимые реакции, или цикл Кальвина.

Светозависимые реакции

Как следует из названия, светозависимые реакции требуют солнечного света. В светозависимых реакциях энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и преобразуется в запасенную химическую энергию в форме молекулы-носителя электронов НАДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) и молекулы обмена энергии АТФ (аденозинтрифосфата).Светозависимые реакции происходят в мембранах тилакоидов в грануле (стопке тилакоидов) внутри хлоропласта.

Две стадии фотосинтеза : Фотосинтез проходит в две стадии: светозависимые реакции и цикл Кальвина (светонезависимые реакции). Светозависимые реакции, которые происходят в тилакоидной мембране, используют световую энергию для образования АТФ и НАДФН. Цикл Кальвина, протекающий в строме, использует энергию, полученную из этих соединений, для производства GA3P из CO2.

Фотосистемы

Фотосистемы I и II : Как объяснялось выше, фотосистемы манипулируют электронами с помощью энергии, полученной из света.

Процесс преобразования световой энергии в химическую энергию происходит в мультибелковом комплексе, называемом фотосистемой. В тилакоидную мембрану встроены два типа фотосистем: фотосистема II (ФСII) и фотосистема I (ФСI). Каждая фотосистема играет ключевую роль в захвате энергии солнечного света путем возбуждения электронов.Эти заряженные электроны переносятся молекулами «энергоносителя», которые приводят в действие светонезависимые реакции.

Фотосистемы состоят из светособирающего комплекса и реакционного центра. Пигменты светособирающего комплекса передают световую энергию двум особым молекулам хлорофилла и в реакционном центре. Свет возбуждает электрон от пары хлорофилла , который переходит к первичному акцептору электронов. Затем необходимо заменить возбужденный электрон.В фотосистеме II электрон возникает в результате расщепления воды, которая выделяет кислород в качестве побочного продукта. В фотосистеме I электрон поступает из цепи переноса электронов хлоропласта.

Две фотосистемы окисляют разные источники низкоэнергетических электронов, доставляют свои возбужденные электроны в разные места и реагируют на световые волны разной длины.

Светонезависимые реакции

В светонезависимых реакциях или цикле Кальвина возбужденные электроны из светозависимых реакций обеспечивают энергию для образования углеводов из молекул углекислого газа.Независимые от света реакции иногда называют циклом Кальвина из-за цикличности процесса.

Хотя светонезависимые реакции не используют свет в качестве реагента (и, как результат, могут происходить днем или ночью), они требуют, чтобы продукты светозависимых реакций функционировали. Светонезависимые молекулы зависят от молекул энергоносителя, АТФ и НАДФН, для создания новых молекул углеводов. После передачи энергии молекулы энергоносителя возвращаются в светозависимые реакции для получения более заряженных электронов.Кроме того, светом активируются некоторые ферменты светонезависимых реакций.

Фотосинтез

Фотосинтез Фотосинтез :

Фотосинтез — это процесс, с помощью которого зеленые растения и некоторые другие организмы преобразуют световую энергию в химическую энергию. Фотосинтез зеленых растений использует энергию солнечного света для превращают углекислый газ, воду и минералы в органические соединения и газообразный кислород.

Помимо зеленых растений, фотосинтезирующие организмы включают: некоторые простейшие (например, эвгленоиды и диатомовые водоросли), цианофиты (сине-зеленые водоросли) и различные бактерии.Процесс в фотосинтезирующие протисты и цианофиты напоминают зеленых растения; у фотосинтезирующих бактерий он отличается этими соединениями кроме воды служат в качестве реагента, и кислород не образуется. Все фотосинтезирующие организмы — за исключением небольшой группы бактерии, галобактерии — содержат светопоглощающий пигмент хлорофилл, который играет ключевую роль в передаче энергии от легкие к химическим соединениям.

Фотосинтез — это фундаментальный процесс, поддерживающий жизнь Земля.Живые клетки превращают пищу в энергию и структурные компоненты. Почти все организмы получают эту пищу напрямую или косвенно, из органических соединений, образующихся в растениях во время фотосинтез. Накопленная энергия в этих соединениях важна для рост, ремонт, размножение, движение и другие жизненно важные функции. Без фотосинтеза не только пополнение фундаментальное прекращение поставок продовольствия, но Земля в конечном итоге станет лишенный кислорода.

Так же, как органические молекулы в телах живых организмов содержат энергию, преобразованную фотосинтезом из энергии Солнце, молекулы ископаемого топлива тоже.Энергия, обеспечиваемая уголь, нефть и газ поступают в результате фотосинтеза, осуществляемого растениями ранние времена и сохранились на протяжении веков, чтобы быть выпущенными горение в современных производственных процессах. Большая часть энергии высвобождается как при сжигании ископаемого топлива, так и при метаболизме живые клетки выделяются в виде тепла и должны быть заменены продолжался поступление лучистой энергии от Солнца.

Основными органическими продуктами фотосинтеза растений являются: углеводы. Показано образование простой углеводной глюкозы. по уравнению

Молекулы производимой глюкозы обычно связаны с другими молекулы для образования более сложных углеводов.Другие продукты фотосинтез формируются путем включения минеральных элементов в процесс. Энергия, необходимая для разрыва химических связей в реагентов и для создания новых связей в продуктах обеспечивается свет. Избыточная энергия, не расходуемая в химических реакциях, составляет хранится в виде химической энергии в образовавшихся органических продуктах.

Скорость фотосинтеза зависит от следующих факторов: факторы окружающей среды: интенсивность света, температура и наличие углекислого газа, воды и некоторых минералов.А недостаток любого из этих факторов может ограничить скорость фотосинтез и увеличение определенного ограничивающего скорость Фактор до определенной степени ускорит процесс. Ставка также варьируется в зависимости от вида растения и его физиологического состояния.

Фотосинтез — это не единичный процесс, а состоит из нескольких фотохимические и ферментативные реакции. В зеленых растениях сложная аппаратура, необходимая для таких сложных процессов, расположена в хлоропласты, клеточные органеллы, содержащие хлорофилл.В хлоропласты заполнены множеством слоев мембран, ламели, состоящие из белков и липидов. Белковая материя включает некоторые ферменты и коферменты, используемые в фотосинтетическом процесс; липидная часть содержит два типа хлорофилла, а также с другими пигментами, способствующими поглощению световой энергии.

Выдержка из Британской энциклопедии без разрешения.

Энергия Солнца — Зеленые растения как основные производители продуктов питания: Tomatosphere

Что делают фотоэлектрическая матрица, показанная ниже слева, и растение томата, показанное с Tomatosphere ^TM Главный исследователь, д-р.Майкл Диксон, есть ли что-то общее?

Они оба преобразуют солнечный свет (лучистую энергию) в формы, полезные для людей. Фотоэлектрическая батарея поглощает солнечную энергию и сохраняет ее в виде химической потенциальной энергии в батареях. Листья томатов поглощают солнечную энергию, которая (в основном) хранится в виде химической потенциальной энергии в соединениях, называемых углеводами.

Скачать изображение

Фотоэлектрические элементы хорошо известны своей способностью преобразовывать солнечную энергию (1) в электрическую.

Поскольку солнечный свет обычно недоступен в течение 24 часов каждый день, необходимо накапливать электрическую энергию (2), чтобы приспособиться к тем временам, когда нет солнечного света. Группы гальванических элементов, называемые батареями, используются для хранения электрической энергии в химической форме (в молекулярных связях).

Это показано на диаграмме выше. Когда к элементам присоединяется электрическая лампочка, ячейки преобразуют химическую энергию обратно в электрическую (3), а электрическая энергия создает тепло в нити накала лампочки.Нить накала горячей лампочки излучает световую энергию (4).

Важно отметить, что на каждом этапе преобразования энергии (вдоль пути энергии) фактически передается лишь небольшая часть энергии; большая часть энергии теряется на каждом этапе в виде тепла.

Скачать изображение

Растения также преобразуют солнечный свет в другие формы энергии. В этом случае растения преобразуют световую энергию (1) в химическую энергию (в молекулярных связях) посредством процесса, известного как фотосинтез.Большая часть этой энергии хранится в соединениях, называемых углеводами.

Растения превращают небольшое количество получаемого света в энергию пищи.

Когда животные едят зеленые растения (2), они потребляют и поглощают часть этой энергии, которая сохраняется в виде химической энергии в соединениях, известных как жиры и белки.

Коровье молоко — хороший источник солнечной энергии (3) (также отличный источник необходимых витаминов и минералов). Когда мы пьем молоко, наш организм преобразует энергию, хранящуюся в молоке, в энергию для бега, игр и важных метаболических процессов (4).Мы стали «солнечными батареями»!

В разделе «Документы учебной программы» представлены два задания для учащихся.

Набор задач фотосинтеза 1

Задача 9 Учебное пособие: Судьба возбужденных молекул пигмента

Преобразование световой энергии в химическую энергию во время фотосинтеза начинается, когда возбужденная молекула пигмента:

Что происходит при поглощении фотона световой энергии?

Энергия фотона поглощается, и фотон исчезает.Поглощение фотона переводит электрон из основного состояния на более высокую орбиталь по принципу «все или ничего». Производится пигмент «возбужденного состояния» с более высоким уровнем энергии, чем пигмент основного состояния, но это возбужденное состояние очень короткоживущее, около миллиардной доли секунды.

Преобразование световой энергии в химическую энергию

Энергия света преобразуется в химическую энергию, когда фотохимически возбужденная особая молекула хлорофилла фотосинтетического реакционного центра теряет электрон, подвергаясь реакции окисления.

Первичное событие фотосинтеза

Преобразование световой энергии в химическую энергию показано на диаграмме справа. Световая энергия от поглощения фотона возбуждает электрон P680 (фотосистема II) или P700 (фотосистема I) на более высокий энергетический уровень. Снижающая мощность электрона увеличивается примерно на 1 вольт. В течение примерно одной миллиардной секунды возбужденная молекула пигмента подвергается реакции окисления.В тилакоидной мембране происходит соответствующая реакция восстановления переносчика электронов. Окисленный пигмент впоследствии восстанавливается, принимая электрон от воды (P680 + фотосистемы II) или пластоцианина (P7600 + фотосистемы I). Хорошая аналогия реакционных центров — фотоэлектрический элемент, который преобразует солнечный свет в электрический ток.

Биологический проект
Университет Аризоны,
Четверг, 3 октября 1996 г.
Связаться с командой разработчиков

Фотосинтез и дыхание — Информационно-исследовательский центр по фруктам и орехам

Фотосинтез

Перехват света листьями способствует фотосинтезу

Все организмы, животные и растения, должны получать энергию для поддержания основных биологических функций, необходимых для выживания и воспроизводства.Растения преобразуют энергию солнечного света в сахар в процессе, называемом фотосинтезом. Фотосинтез использует энергию света для преобразования молекул воды и углекислого газа в глюкозу (молекулу сахара) и кислород (рис. 2). Кислород высвобождается или «выдыхается» листьями, в то время как энергия, содержащаяся в молекулах глюкозы, используется по всему растению для роста, формирования цветов и развития плодов.

Фигура 2.Простое уравнение, описывающее молекулы, необходимые для фотосинтеза и его продуктов.

Рисунок 3. а) Поперечное сечение листа, показывающее клетки кутикулы, ксилемы, флоэмы и мезофилла. б) нижняя сторона листа (темные участки — устьица).

Внутри листа есть несколько структур, которые играют важную роль в перемещении питательных веществ и воды по растению.Каждое растение содержит разветвленную систему трубок под названием ксилема , которая отвечает за транспортировку воды от корней (где она забирается) к листьям (где она используется в фотосинтезе). Вода течет вверх от корней, через ствол и ветви к листьям, где она используется в фотосинтезе. Наряду с ксилемой находится еще одна система трубок, называемая флоэма , которая транспортирует глюкозу, образовавшуюся в процессе фотосинтеза, в ветви, плоды, ствол и корни дерева.

Концы транспортных систем ксилемы и флоэмы можно увидеть внутри каждой жилки листа (Рис. 3). Структура ксилемы и флоэмы в растении аналогична артериям и венам у людей, по которым кровь движется к сердцу и легким и от них.

Для получения дополнительной информации о структуре и функциях ксилемы и флоэмы просмотрите разделы «Орошение» и «Подвой».

Листья содержат воду, которая необходима для преобразования световой энергии в глюкозу посредством фотосинтеза.Листья имеют две структуры, которые сводят к минимуму потерю воды: кутикулу и устьица. Кутикула представляет собой восковое покрытие на верхней и нижней части листьев, которое предотвращает испарение воды в атмосферу (рис. 3а).

Хотя кутикула обеспечивает важную защиту от чрезмерной потери воды, листья не могут быть непроницаемыми, потому что они также должны пропускать углекислый газ (для использования в фотосинтезе) и выход кислорода. Эти газы входят в лист и выходят из него через отверстия на нижней стороне, называемые устьицами , (рис. 3b).После того, как углекислый газ попадает в лист через устьица, он перемещается в клетки мезофилла, где происходит фотосинтез и вырабатывается глюкоза.

Дыхание

Фотосинтез — это процесс, при котором растения используют световую энергию для преобразования углекислого газа и воды в сахара.Сахара, производимые фотосинтезом, можно накапливать, транспортировать по дереву и преобразовывать в энергию, которая используется для питания всех клеточных процессов. Дыхание происходит, когда глюкоза (сахар, образующийся во время фотосинтеза) соединяется с кислородом для производства полезной клеточной энергии. Эта энергия используется для роста и всех нормальных клеточных функций. Двуокись углерода и вода образуются как побочные продукты дыхания (рис. 4).

Рисунок 4.Простое уравнение, описывающее молекулы, необходимые для дыхания и его продуктов.

Дыхание происходит во всех живых клетках, включая листья и корни. Поскольку для дыхания не требуется световая энергия, его можно проводить ночью или днем. Однако для дыхания требуется кислород, что может быть проблематичным для корней, подвергшихся чрезмерному поливу, или в почвах с плохим дренажем.Если корни затоплены в течение длительного периода времени, они не могут поглощать кислород и преобразовывать глюкозу для поддержания клеточных метаболических процессов. В результате переувлажнение и чрезмерное орошение могут лишить корни кислорода, убить корневую ткань, повредить деревья и снизить урожайность.

Начало страницы

Энергия солнечная

Солнечная энергия, использование в процессе фотосинтеза

Фотосинтез

2. Фотосинтез — процесс создания органических веществ

Итоговый тест по биологии. Тема «Пластический обмен. Фотосинтез.» 10 класс.

Природный катализатор приблизит эру солнечной энергетики

. Нит­ри­фи­ци­ру­ю­щие бак­те­рии от­но­сят к 1) хе­мот­ро­фам 2) фо­то­тро­ 3) са­про­тро­фам 4) ге­те­ро­тро­фам

Что такое фотосинтез? | Живая наука

Типы фотосинтеза

Фотосинтетический аппарат

Процесс фотосинтеза

Фотосинтез в будущем

Фотосинтез | Национальное географическое общество

Обзор фотосинтеза | Безграничная биология

Цель и процесс фотосинтеза

Цели обучения

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Ключевые термины

Важность фотосинтеза

Процесс фотосинтеза

Основные структуры и краткое описание фотосинтеза

Цели обучения

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Ключевые термины

Обзор фотосинтеза

Фотосинтез и лист

Фотосинтез в хлоропласте

Две части фотосинтеза

Цели обучения

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Ключевые термины

Светозависимые реакции

Фотосистемы

Светонезависимые реакции

Фотосинтез

Энергия Солнца — Зеленые растения как основные производители продуктов питания: Tomatosphere

Набор задач фотосинтеза 1

Набор задач фотосинтеза 1

Задача 9 Учебное пособие: Судьба возбужденных молекул пигмента

Что происходит при поглощении фотона световой энергии?

Преобразование световой энергии в химическую энергию

Первичное событие фотосинтеза

Фотосинтез и дыхание — Информационно-исследовательский центр по фруктам и орехам

Фотосинтез

Подзарядить аккумулятор автомобиля: советы, рекомендации и полезные цифры. – интернет-магазин ВсеИнструменты.ру

Внутреннее сопротивление аккумулятора 18650: Секреты качественных ячеек аккумулятора

Добавить комментарий Отменить ответ

. Нитрифицирующие бактерии относят к 1) хемотрофам 2) фототро 3) сапротрофам 4) гетеротрофам