Фотосинтез

1. Выполнил ученик 11 «А» класса
МОУ «СОШ №5 УИМ»
Клочков Григорий
г.Магнитогорск, 2014.

2.  Фотосинтез (от фото... и синтез), образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими
бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности как самих растений, так и всех
др. организмов, из простых соединений (например, углекислого газа и воды) за счёт энергии света, поглощаемой
хлорофиллом и др. фотосинтетическими пигментами.

3.  Фотосинтез включает две фазы — световую, связанную со светом и пигментами и проходящую в гранах,
и темновую фазу, не требующую ни света, ни пигментов и осуществляющуюся в строме. Световая фаза
заключается в образовании восстановительного потенциала в виде восстановленной формы NADPH и запаса
энергии в виде АТР. Темновая фаза заключается в фиксации СО2 и ее восстановлении до углевода. При этом
расходуются поступившие в строму NADPH и АТР и все реакции катализируются специфическими ферментами.
6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2↑

4. Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-
переносчиков электронов и фермента — АТФ-синтетазы. Под действием кванта света электроны хлорофилла
возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге
заряжается отрицательно. Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, отбирая электроны у воды,
находящейся во внутритилакоидном пространстве. Это приводит к распаду или фотолизу воды:
Н2О + Qсвета → Н+ + ОН—.Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные
радикалы •ОН:
ОН— → •ОН + е—.Радикалы •ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:
4НО• → 2Н2О + О2.
Кислород при этом удаляется во внешнюю среду, а протоны накапливаются внутри тилакоида в «протонном
резервуаре». В результате мембрана тилакоида с одной стороны за счет Н+ заряжается положительно, с другой за
счет электронов — отрицательно. Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами
мембраны тилакоида достигает 200 мВ, протоны проталкиваются через каналы АТФ-синтетазы и происходит
фосфорилирование АДФ до АТФ; атомарный водород идет на восстановление специфического переносчика
НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) до НАДФ·Н2:
2Н+ + 2е— + НАДФ → НАДФ·Н2.

5. Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими
процессами: 1) синтезом АТФ; 2) образованием НАДФ·Н2; 3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в
атмосферу, АТФ и НАДФ·Н2транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

6. Эта фаза протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они
происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой
цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую
к образованию глюкозы и других органических веществ.
Первая реакция в этой цепочке — фиксация углекислого газа; акцептором углекислого газа
является пятиуглеродный сахаррибулозобифосфат (РиБФ); катализирует реакцию
фермент рибулозобифосфат-карбоксилаза (РиБФ-карбоксилаза). В результате карбоксилирования
рибулозобисфосфата образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое сразу же
распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Затем происходит цикл
реакций, в которых через ряд промежуточных продуктов фосфоглицериновая кислота
преобразуется в глюкозу. В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н2, образованных
в световую фазу; цикл этих реакций получил название «цикл Кальвина»:
6СО2 + 24Н+ + АТФ → С6Н12О6 + 6Н2О.Кроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются
другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные
кислоты, нуклеотиды.

7.  1630 год начало изучения фотосинтеза. Ван Гельмонт доказал, что растения образуют органические вещества, а
не получают их из почвы. Взвешивая горшок с землей и ивой, и отдельно само дерево, он показал, что через 5 лет
масса дерева увеличилась на 74 кг, тогда как почва потеряла только 57 г. Он решил, что пищу дерево получает из
воды. В настоящее время мы знаем, что используется углекислый газ.
 В 1804 году Соссюр установил, что в процессе фотосинтеза велико значение воды.
 В 1887 году открыты хемосинтезирующие бактерии.
 В 1905 году Блэкман установил, что фотосинтез состоит из двух фаз: быстрой – световой и ряда
последовательных медленных реакций темновой фазы.

8. 1 опыт доказывает значение солнечного
света :
 Срежем лист комнатного растения, выдержанного несколько дней в темноте.
 Обесцветим лист. Опустим лист в ванночку с кипятком, а потом в горячий спирт. Хлорофилл растворяется в
спирте и лист обесцвечивается.
 Промоем лист и капнем на лист капельку йода.
 Что мы наблюдаем? Лист не изменил окраски.
Вывод : В листьях растений, находящихся долгое время в темноте не произошло образование органических
веществ– крахмала.

9. 2 опыт доказывает значение углекислого газа для фотосинтеза:
 возьмем комнатное растение, выдержанное в темноте несколько дней
 поместим его на стекло под стеклянный колпак. Рядом поместим емкость с раствором щелочи, чтобы поглотить
углекислый газ
 края колпака смажем вазелином, чтобы исключить попадание углекислого газа из воздуха
 поместим теперь растение под колпаком на свет
 на следующий день испытаем лист на наличие крахмала.
 Что наблюдаем? Синяя окраска не появилась.
Вывод : Фотосинтез происходит только в присутствии углекислого газа.
Таким образом, растения поглощают углекислый газ из воздуха.

10.  Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют
её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой
автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия, получаемая
человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф), также является
запасённой в процессе фотосинтеза.
 Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл. Весь свободный кислород
атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование
окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности,
сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни
существовать на суше.

11. В результате фотосинтеза:
 Образуется органическое вещество
 Атмосфера обогащается кислородом
 Поглощается углекислый газ из атмосферы
Космическая роль растений – растения усваивают солнечную энергию (недоступную для других организмов) и
переводят её в энергию химических связей (доступную для всех организмов)

12.  http://slovari.yandex.ru
 http://www.licey.net/bio/biology/lection12
 http://www.slideshare.net/guest04d08a/ss-2621378
 Вера Полозкова – «Фотосинтез»,2012