Фотосинтез у растений осуществляется в: Фотосинтез — процесс создания органических веществ — урок. Биология, 6 класс.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Страница про автора

Эта статья доступна на английском языке – Photosynthesis.

Схожі записи:

Рост и развитие растений

Фотосинтез, дыхание и транспирация — три основные функции, обеспечивающие рост и развитие растений (рис. 24). Все три необходимы для выживания растения. То, насколько хорошо растение способно регулировать эти функции, сильно влияет на его способность конкурировать и размножаться.

Фотосинтез

Одним из основных различий между растениями и животными является способность растений производить себе пищу. Этот процесс называется фотосинтез , что буквально означает «собирать вместе со светом». Для производства пищи растению требуется энергия солнца, углекислый газ из воздуха и вода из почвы. В процессе фотосинтеза он расщепляет углекислый газ на углерод и кислород, добавляет воду и образует углеводы (крахмалы и сахара). Кислород является побочным продуктом.

Формулу фотосинтеза можно записать следующим образом:

Углекислый газ + Вода + Солнечный свет = Сахар + Кислород или 6 CO ₂ + 6 H ₂ 0 + Энергия => C ₆ H ₁₂ 0 ₆ + 6 0 ₂

После производства углеводов растение использует их в качестве энергии, накапливает или встраивает в сложные энергетические соединения, такие как масла и белки. Все эти пищевые продукты называются фотосинтетами . Растение использует их, когда свет ограничен, или переносит их к своим корням или развивающимся плодам.

Фотосинтез происходит только в мезофилле слоев листьев растений и, в некоторых случаях, в клетках мезофилла стебля. Клетки мезофилла зажаты между верхней и нижней эпидермой листа и содержат многочисленные хлоропласты , в которых происходит фотосинтез. Хлоропласты невероятно малы. Один квадратный миллиметр размером с точку на странице содержит 400 000 хлоропластов.

Хлорофилл , пигмент, придающий листьям зеленый цвет, содержится в хлоропластах. Он отвечает за улавливание световой энергии солнца. Часто хлоропласты располагаются перпендикулярно падающим солнечным лучам, чтобы они могли максимально поглощать солнечный свет. Если какой-либо из компонентов фотосинтеза — света, воды и углекислого газа — не хватает, фотосинтез останавливается. При отсутствии какого-либо фактора в течение длительного периода времени растение погибает. Каждый из этих факторов описан ниже.

Свет

Фотосинтез зависит от наличия света. Как правило, с увеличением интенсивности солнечного света увеличивается и фотосинтез. Однако для каждого вида растений существует максимальный уровень интенсивности света, выше которого фотосинтез не усиливается. Многие огородные культуры, например томаты, лучше всего реагируют на максимальное количество солнечного света. Урожайность томатов резко снижается при снижении интенсивности света. Только несколько сортов томатов дают плоды при минимальном солнечном свете.

Вода

Вода является одним из исходных материалов для фотосинтеза. Он попадает в растение корнями и перемещается вверх по ксилеме.

Двуокись углерода

Для фотосинтеза также требуется двуокись углерода (CO ₂ ), которая поступает в растение через устьица (рис. 25). У большинства растений фотосинтез колеблется в течение дня, когда устьица открываются и закрываются. Как правило, они открываются утром, закрываются в полдень, снова открываются ближе к вечеру и закрываются навсегда вечером.

В воздухе много углекислого газа, поэтому он не является ограничивающим фактором для роста растений. Однако он быстро расходуется в процессе фотосинтеза и очень медленно пополняется в атмосфере. Плотно закрытые теплицы могут не пропускать достаточное количество наружного воздуха и, следовательно, может не хватать достаточного количества углекислого газа для роста растений. Генераторы углекислого газа используются в коммерческих теплицах для выращивания таких культур, как розы, гвоздики и помидоры. В небольших домашних теплицах сухой лед является эффективным источником углекислого газа.

Температура

Хотя температура и не является прямым компонентом фотосинтеза, она важна. Фотосинтез происходит с максимальной скоростью между 65° и 85°F и снижается при более высоких или низких температурах.

Дыхание

Углеводы, образующиеся в процессе фотосинтеза, представляют ценность для растений, когда они преобразуются в энергию. Эта энергия используется для роста клеток и создания новых тканей. Химический процесс, посредством которого сахара и крахмалы превращаются в энергию, называется 9.0007 окисление и аналогично сжиганию дерева или угля для получения тепла. Контролируемое окисление в живой клетке называется дыханием. Это показано этим уравнением:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ => 6 CO ₂ + 6 H ₂ O + Energy

Это равное. по существу противоположен фотосинтезу. Фотосинтез — это процесс строительства, а дыхание — процесс разрушения.

В отличие от фотосинтеза дыхание не зависит от света, поэтому оно происходит как ночью, так и днем. Дыхание происходит во всех формах жизни и во всех клетках.

Транспирация

Когда замыкающие клетки листа сокращаются, его устьица открываются и вода теряется. Этот процесс называется транспирацией . В свою очередь, больше воды проходит через растение от корней. Скорость транспирации напрямую связана с тем, открыты или закрыты устьица. Устьица составляют только 1% поверхности листа, но 90% воды испаряется.

Транспирация является необходимым процессом, при котором используется около 90% воды, поступающей в корни растений. Остальные 10% используются в химических реакциях и в тканях растений. Транспирация отвечает за несколько вещей:

• Транспортировка минералов из почвы по всему заводу.
• Охлаждение установки за счет испарения.
• Перевозка сахара и растительных химикатов.
• Поддержание тургорного давления.

Количество и скорость потери воды зависят от таких факторов, как температура, влажность, ветер или движение воздуха. Транспирация часто бывает наибольшей в жаркую, сухую (низкая относительная влажность) и ветреную погоду.

Уравновешивание

Чтобы растение правильно росло и развивалось, оно должно сбалансировать фотосинтез, дыхание и транспирацию. Предоставленные сами себе, растения хорошо справляются с этим сложным балансом. Если растение фотосинтезирует с высокой скоростью, но скорость его дыхания недостаточно высока, чтобы разрушить произведенный фотосинтез, фотосинтез либо замедлится, либо остановится.

С другой стороны, если дыхание намного быстрее фотосинтеза, у растения не будет достаточно фотосинтеза для производства энергии для роста. Следовательно, рост либо замедлится, либо вовсе остановится.

Когда устьица открыты, происходит транспирация, иногда с очень высокой скоростью. Растение кукурузы может испарять 50 галлонов воды за сезон, но большое дерево может двигаться со скоростью 100 галлонов в день!

У растений возникают проблемы, если они теряют слишком много воды, поэтому устьица закрываются в жаркие и засушливые периоды, когда транспирация самая высокая. Однако СО ₂ , который необходим для фотосинтеза, также попадает в растение через открытые устьица. Таким образом, если устьица остаются закрытыми долгое время, чтобы остановить потерю воды, CO ₂ поступает недостаточно для фотосинтеза. В результате замедляются фотосинтез и дыхание, что, в свою очередь, замедляет рост растений.

Многие травяные растения производят много высокоэнергетических масел, которые помогают им выживать в засушливых ландшафтах, где они эволюционировали. Эти масла помогают им пережить длительные периоды закрытия устьиц.

Определение, формула и процесс I StudySmarter

Фотосинтез происходит, когда организмы используют световую энергию солнца для преобразования неорганических молекул (а именно, углекислого газа и воды) в органические молекулы (глюкозу) и кислород. Это управляемая светом окислительно-восстановительная реакция .

Глюкоза, образующаяся в процессе фотосинтеза, обеспечивает растения энергией и молекулами углерода для создания широкого спектра биомолекул.

Существует две стадии фотосинтеза: 9-я0013 светозависимая реакция и светонезависимая реакция . Иногда мы называем светонезависимую реакцию «темновой реакцией» или «циклом Кальвина».

Где в растении происходит фотосинтез?

Фотосинтез происходит на листе. Листья имеют несколько структурных приспособлений, которые позволяют им эффективно осуществлять фотосинтез. К ним относятся:

• Широкая и плоская структура, создающая большую площадь поверхности, которая поглощает большое количество солнечного света.
• Они организованы тонкими слоями с минимальным перекрытием между листьями. Это сводит к минимуму вероятность того, что один лист затенит другой, а тонкость позволяет сократить диффузию газов.
• Кутикула и эпидермис прозрачны, что позволяет солнечному свету проникать в находящиеся под ними клетки мезофилла.

Как видно из рис. 1, листья также имеют множественные клеточные приспособления, позволяющие осуществлять фотосинтез. К ним относятся:

• Удлиненные клетки мезофилла. Это позволяет упаковать в них больше хлоропластов. Хлоропласты отвечают за сбор световой энергии солнца.
• Несколько устьиц, обеспечивающих газообмен, поэтому существует короткий путь диффузии между клетками мезофилла и устьицами. Устьица также открываются и закрываются в ответ на изменение интенсивности света.
• Сети ксилемы и флоэмы, которые соответственно доставляют воду к клеткам листа и уносят продукты фотосинтеза, в частности глюкозу.
• Множественные воздушные полости в нижнем мезофилле. Они обеспечивают более эффективную диффузию углекислого газа и кислорода.

Фотосинтез происходит в хлоропластах растения . Хлоропласты содержат хлорофилл , зеленый пигмент, способный «захватывать» солнечный свет. Хлорофилл находится в мембране тилакоидных дисков , которые представляют собой небольшие компартменты внутри структуры хлоропласта. Светозависимая реакция протекает по этому тилакоидная мембрана . Независимая от света реакция происходит в строме, жидкости внутри хлоропласта, которая окружает стопки тилакоидных дисков (в совокупности называемых « grana »).

Ниже на рисунке 2 показана общая структура хлоропласта:

Какое уравнение/формула для фотосинтеза?

В растениях фотосинтез происходит следующим образом:

Углекислый газ + Вода + солнечная энергия → Глюкоза + Кислород

Сбалансированное уравнение:

Какие стадии фотосинтеза вы знаете?

Фотосинтез состоит из пяти стадий.

Этап 1: Поглощение света

На первом этапе участвует хлорофилл, присоединенный к фотосистеме II в тилакоидах хлоропластов, поглощающих свет. Хлорофилл ионизируется, когда электроны покидают молекулу хлорофилла в фотосистеме II и переносятся по цепи переноса электронов вниз по тилакоидной мембране.

Этап 2: Световая реакция: Окисление

Используя световую энергию, поглощенную хлорофиллом, происходит светозависимая реакция. Это происходит в двух фотосистемах, расположенных вдоль тилакоидной мембраны. Вода расщепляется на кислород, ионы Н+ и электроны. Затем электроны переносятся пластоцианином (медьсодержащим белком, который опосредует перенос электронов) из фотосистемы II в фотосистему I для следующей части световой реакции.

Уравнение этой реакции:

В этой реакции вода разделилась на атомы кислорода и водорода (протоны) и электроны, которые произошли от атомов водорода.

Стадия 3: Световая реакция: Восстановление

Электроны, образующиеся на последней стадии, проходят через фотосистему I и используются для образования НАДФН (восстановленного НАДФ). НАДФН — это молекула, необходимая для светонезависимой реакции.

Уравнение этой реакции:

Стадия 4: Световая реакция: Образование АТФ

На заключительном этапе светозависимой реакции в тилакоидной мембране хлоропластов образуется АТФ . АТФ также известен как аденозин-5-трифосфат и часто упоминается как энергетическая валюта клетки. Подобно НАДФН, он необходим для светонезависимой реакции.

Уравнение этой реакции:

АДФ представляет собой аденозиндифосфат (содержит два атома фосфора), а АТФ имеет три атома фосфора после добавления неорганического фосфора (Pi).

Этап 5: Темновая реакция: Фиксация углеродом

Это происходит в строме хлоропласта. Через ряд реакций АТФ и НАДФН используются для превращения углекислого газа в глюкозу. Вы можете найти объяснение этих реакций в статье о независимых от света реакциях.

Общее уравнение для этого:

Какие продукты фотосинтеза?

Продуктами светозависимых реакций фотосинтеза являются ионы АТФ, НАДФН, , Н+.

Продуктами светонезависимых реакций являются глицеральдегид-3-фосфат (который используется для получения глюкозы) и ионы H+.

Общие продукты фотосинтеза – глюкоза и кислород.

Что такое ограничивающий фактор?

Ограничивающий фактор тормозит или замедляет скорость процесса, когда его не хватает. В фотосинтезе ограничивающим фактором может быть что-то, необходимое для подпитки светозависимой или светонезависимой реакции, например углекислый газ, температура или световая энергия. Когда все три фактора находятся на оптимальном уровне, скорость фотосинтеза будет неуклонно возрастать до определенного момента до плато (состояние незначительных изменений или их отсутствие). Плато произойдет, потому что один из этих трех факторов будет в дефиците, в результате чего скорость фотосинтеза перестанет увеличиваться или уменьшится.

Закон ограничивающих факторов был предложен в 1905 году. Сформулированный Фредериком Блэкманом, он гласит, что «скорость физиологического процесса будет ограничена тем фактором, которого меньше всего».

Любое изменение уровня ограничивающего фактора повлияет на скорость реакции.

Какие факторы ограничивают фотосинтез?

На скорость фотосинтеза влияет ряд факторов, в том числе:

Свет

По мере увеличения интенсивности света увеличивается и скорость светозависимых реакций фотосинтеза. Следовательно, увеличение интенсивности света увеличивает общую скорость фотосинтеза. Это потому, что больше фотонов (базовая единица всего света) упадет на лист, что позволит воде быстрее окислиться. Следовательно, увеличивается продукция АТФ и НАДФН и происходит больше циклов светонезависимой реакции.

Однако после определенного момента скорость фотосинтеза остается постоянной, даже если интенсивность света увеличивается, поскольку для дальнейшего увеличения скорости фотосинтеза недостаточно тепловой энергии, ферментов или углекислого газа.

Концентрация углекислого газа

Как показано на рис. 6, увеличение концентрации углекислого газа увеличивает скорость фотосинтеза до определенного момента (аналогично воздействию интенсивности света). Чем больше молекул углекислого газа будет доступно, тем больше циклов светонезависимой реакции будет происходить с большей скоростью. Это означает, что образуется больше молекул глюкозы, расходуется больше НАДФН и АТФ, больше Образуется RuBP (органическое вещество, участвующее в фотосинтезе), и общая скорость фотосинтеза будет увеличиваться.

Однако на определенном уровне скорость фотосинтеза будет ограничиваться другими факторами. Энергии света может не хватить для производства достаточного количества НАДФН и АТФ для подпитки большего количества циклов светонезависимой реакции. Следовательно, скорость фотосинтеза не увеличится даже при увеличении концентрации углекислого газа.

В качестве альтернативы может не хватить тепловой энергии для катализа ферментативные реакции в светонезависимой реакции с более высокой скоростью, поэтому скорость фотосинтеза не сможет увеличиться с концентрацией углекислого газа.

Температура

Поскольку ферменты контролируют фотосинтез, температура является важным фактором, ограничивающим скорость фотосинтеза. Как видно из рисунка 7, скорость фотосинтеза увеличивается с повышением температуры. Однако, в отличие от концентрации углекислого газа и интенсивности света, скорость фотосинтеза достигает оптимальной точки, а затем резко снижается. В возрасте 35-40 лет ферменты, контролирующие фотосинтез, работают лучше всего. Однако, если температура превышает эту оптимальную точку, ферменты начинают нагреваться до денатурация . Активный центр фермента (где связывается субстрат ) изменяется , и субстрат (вещество, на которое действует фермент) больше не подходит. Этим объясняется резкое снижение скорости фотосинтеза при более высоких температурах.

Вода не является ограничивающим фактором для фотосинтеза. Во всем процессе фотосинтеза требуется очень мало воды. Однако даже при нехватке воды до такой степени, что фотосинтез будет ограничен, устьица растения начнут закрываться и поглощать углекислый газ с меньшей скоростью. Следовательно, другие процессы остановятся раньше, чем вода сможет оказать на них ограничивающее воздействие.

Фотосинтез – Основные выводы

• Фотосинтез – это процесс, при котором углекислый газ и вода превращаются в глюкозу и кислород с использованием солнечной энергии. Фотосинтез протекает в ходе двух реакций: светозависимой реакции и светонезависимой реакции.