Лист как орган фотосинтеза. В листе зеленых растений фотосинтез осуществляют
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.
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 растением
Весь сложный поэтапный процесс фотосинтеза идёт в хлоропластах бесперебойно, пока зелёные листья получают солнечную энергию.
Глюкоза почти сразу же превращается в другие углеводы, например, крахмал.
Эти органические вещества по ситовидным трубкам луба оттекают из листьев ко всем частям растения: к почкам, генеративным органам.
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:
Пасечник В. В. Биология. 6 класс // ДРОФА.
Пономарёва И. Н., Корнилова О. А., Кучменко B. C. Биология. 6 класс // ИЦ ВЕНТАНА-ГРАФ.
Викторов В. П., Никишов А. И. Биология. Растения. Бактерии. Грибы и лишайники. 7 класс // Гуманитарный издательский центр «ВЛАДОС».
Иллюстрации:
http://biology-online.ru/catalog/item38.html
www.yaklass.ru
Почему лист называют органом воздушного питания у зеленых растений ?
Функцию воздушного питания выполняет в основном лист, расположенные в его клетках хлоропласты. У некоторых растений воздушное питание происходит в клетках стебля, в которых также имеются хлоропласты, например у кактуса, спаржи. Лист, как главный орган, где происходит фотосинтез, у большинства растений имеет форму широкой пластинки, что обеспечивает наибольшее соприкосновение с воздушной средой. Листья так располагаются на стебле, что они почти не затеняют друг друга и хорошо освещаются солнечными лучами. Подобное расположение листьев называют листовой мозаикой. Листовая пластинка у многих растений располагается перпендикулярно к лучам света, что еще более улучшает ее освещение. Внутреннее строение листа также хорошо приспособлено к использованию света. Важнейшая ткань листа, где осуществляется фотосинтез - мезофилл (ассимиляционная ткань) . Ее клетки содержат хлоропласты, в которых и происходит фотосинтез. Хлорофилл играет большую роль в фотосинтезе: именно он поглощает солнечный свет и использует его энергию на образование органических веществ. Свет - источник энергии, за счет которой из простых, бедных энергией неорганических веществ образуются сложные, богатые энергией органические вещества. Без хлорофилла фотосинтез в растении не идет, но и без света фотосинтез невозможен, так как нет источника энергии. <a rel="nofollow" href="http://biology.nm.ru/bot/pit.htm" target="_blank" >подробно</a>
Потому что в листе происходит фотосинтез для которого необходим углекислый газ поглащаемый листом уз воздуха через устьицы
в листе они удаляються через особые оброзавания чере што потскажите
Потому что в листе происходит фотосинтез для которого необходим углекислый газ поглащаемый листом уз воздуха через устьицы
Потому что в листе происходит фотосинтез для которого необходим углекислый газ поглащаемый листом уз воздуха через устьицы
Потому что в листе происходит фотосинтез для которого необходим углекислый газ поглащаемый листом уз воздуха через устьицы
Потому что гладиолус
потому что в зеленых растениях происходит процесс фотосинтеза, в результате которого в атмосферу выделяется кислород, что является для многих организмов жезненно важным компонентом, поэтому растения называют органом воздушного питания, источником жизни на Земле или Воздушное питание по другому называют фотосинтезом. Процесс фотосинтеза осуществляется в листьях. Для его осуществления необходим солнечный свет углекислый газ и вода. И направлено все это на образование органических веществ. Именно по этой причине лист и является органом воздушного питания
потомучто х у й там ростёт
Воздушное питание по другому называют фотосинтезом. Процесс фотосинтеза осуществляется в листьях. Для его осуществления необходим солнечный свет углекислый газ и вода. И направлено все это на образование органических веществ. Именно по этой причине лист и является органом воздушного питания
touch.otvet.mail.ru
Лист как орган фотосинтеза
Лист растения - это основной орган растения, где проходит процесс фотосинтеза. Поскольку в основном лист покрыт малопроницаемой для газов кутикулой, то поступление СО2 в ткани идет через устьица, а в тканях - через сильно разветвленную сеть межклеточных воздухоносных каналов.
К верхней стороне листа прилегает палисадная паренхима, клетки которой расположены перпендикулярно, плотно соприкасаются друг с другом и содержат много хлоропластов. Эта палисадная паренхима и является основной ассимиляционной тканью. К нижнему эпидермису прилегает губчатая паренхима с рыхло расположенными клетками и межклетниками. Кроме того, весь лист пронизан жилками, по которым идет перенос веды, минеральных ионов и ассимилятов.
Лист как орган фотосинтеза
В палисадной паренхиме нет ни одной клетки, которая отстояла бы от ближайшей к ней жилки дальше, чем на несколько клеточных диаметров.
Пройдя сквозь устьичный барьер, атмосферный СО2 растворяется в воде, гидратируется и превращается в угольную кислоту, а затем диссоциирует до бикарбонат-ионов (НСО3+), запас которых и служит резервом потенциального СО2 для использования в фотосинтезе.
Поскольку основной тканью, поглощающей энергию солнца, является палисадная паренхима, содержащая максимальное количество хлоропластов, то, зная соотношение между площадью листа и площадью поверхности хлоропластов, можно приблизительно определить и поглощающую способность посевов. Так, на 1 га посева в среднем приходится 5 га листовой поверхности, то есть 1000 га поверхности хлоропластов, так как 1 см2 листовой поверхности соответствует 200 см2 поверхности хлоропластов. При этом площадь поверхности межклетников, испаряющих воду составляет 50 га. В этом проявляется общебиологический закон - создание внутренних рабочих поверхностей при сравнительно малых наружных испаряющих площадях за счет затрат небольших количеств материала.
В зависимости от условий обитания растений (засушливый или избыточно влажный климат, тропический климат с чрезмерной интенсивностью солнечного излучения) в строении листьев могут наблюдаться те или иные морфологические или биохимические особенности, однако общие принципы строения листа сохраняются.
Пластиды (хлоропласты, хромопласты), хлорофиллы, каротиноиды.
В растениях встречается три типа пластид, которые делятся в зависимости от типа пигментов, входящих в их состав:
- хлоропласты,
- хромопласты,
- лейкопласты.
Для процесса фотосинтеза важнейшую роль играют хлоропласты, содержащие хлорофиллы. Хромопласты или отдельные группы каротиноидов могут участвовать в процессе фотосинтеза, однако их роль более вспомогательная. Однако, встречаются растения с преобладанием хромопластов (японская слива, декоративные краснолистные формы), которые самостоятельно осуществляют процесс фотосинтеза.
Строение хлоропласта - двойная мембрана, отделяющая хлоропласт от цитоплазмы, фотосинтетические мембраны - тилакоиды стромы и тилакоиды гран, наличие участков ДНК, способность к цитоплазматическому наследованию. Внутренние части полости тилакоидов гран и межгранальные тилакоиды - это единая замкнутая фотосинтетическая внутримембранная полость, объединенная в единую фотоэнергетическую систему хлоропласта.
Грана хлоропласта состоит из 10-30 тилакоидов, а всего в хлоропласте 100-150 гран, таким образом поверхность фотосинтетических мембран тилакоидов в 10 раз превышает поверхность самого хлоропласта.
Особая роль отводится концевым тилакоидам граны, которые, будучи селективным фильтром, предохраняют грану от излишнего облучения или подают сигнал на изменение ориентации оси граны. При оптимальных условиях освещения оси гран обычно направлены радиально к более выпуклой стороне хлоропласта.
Функция хлоропласта - осуществление процесса световой фазы фотосинтеза и накопление энергии в виде макроэргических молекул (АТФ и НАДФ восстановленного).
Свойства хлоропластов - способность к перемещению внутри клетки под воздействием условий освещенности и концентрации углекислого газа. Передвижение хлоропластов по клетке называется фототаксисом или хемотаксисом хлоропластов в зависимости от причины, вызывающей это передвижение. При умеренном освещении хлоропласты выстраиваются таким образом, чтобы на них попадало максимальное количество света, а при избыточном освещении выстраиваются вдоль падающих солнечных лучей. Такое расположение хлоропластов называется парастрофией. Ночью хлоропласты выстраиваются в положении апострофии.
Хромопласты придают желтую, оранжевую, красную окраску лепесткам, плодам, листьям, так как содержат большое количество специфических каротиноидов, обладающих тем или иным оттенком окраски. Хромопласты функционально дополняют деятельность хлоропластов, кроме того выполняют функцию привлечения насекомых-опылителей, животных-распространителей семян.
В состав фотосинтетических мембран (тилакоидов) входят специфические фотосинтетические пигменты - хлорофиллы и каротиноиды - погруженные в эти мембраны.
Хлорофиллы делятся на четыре разновидности: а, b, c, d. Это органические соединения, содержащие 4 пиррольных кольца, связанных атомами магния и имеющими зеленую окраску. Отличаются между собой хлорофиллы по молекулярной массе:
а - имеет молекулярную массу 893 и включает фитоловый и метиловый остаток,
с - включает только метиловый остаток,
d - имеет молекулярную массу 891 и близок к протохлорофиллу.
У высших растений встречаются в основном хлорофиллы а и b, а у водорослей - а и с или а и d.
Хлорофилл впервые был выделен в 1818 году, к 1940 году была расшифрована его структура, а в 1960 году осуществили синтез хлорофилла. Хлорофиллы - это сложные эфиры дикарбоновой хлорофиллиновой кислоты с двумя спиртами (фитолом и метанолом). В карбоксильных группах хлорофиллиновой кислоты водород замещен остатками метилового и фитолового спиртов. Наличие в порфириновом ядре хлорофилла коньюгированной по кругу системы десяти двойных связей и магния обуславливает характерный для хлорофилла зеленый цвет. Хлорофиллу а присущ темно-зеленый цвет, а хлорофиллу b - светло-зеленый цвет. Остаток фитола придает хлорофиллу липоидные свойства, то есть он может растворяться в жировых растворителях.
Хлорофиллам свойственна флуоресценция - т.е. свойство под влиянием падающего света, в свою очередь, излучать свет, при этом длина волны излучаемого света обычно больше длины волны возбуждающего света. В проходящих лучах цвет хлорофилла - изумрудно-зеленый, а в лучах отраженного света хлорофилл приобретает красный цвет, то есть длина волны, отражаемой хлорофиллом, больше, чем длина волны света, возбуждающего излучение хлорофилла.
Хлорофиллы различаются по спектрам поглощения, при этом у хлорофилла b по сравнению с хлорофиллом а полоса поглощения в красной области спектра несколько смещена в сторону коротковолновых лучей, а в сине-фиолетовой области максимум поглощения смещен в сторону длинноволновых (красных) лучей.
В хлоропластах листьев хлорофиллов в три раза больше, чем каротиноидов, а в плодах, лепестках, зернах, корнеплодах - наоборот.
Каротиноиды являются непременными спутниками хлорофиллов. Они подразделяются на бескислородные (каротины и ликопины, имеющие оранжевую и красную окраску - общая формула - С40Н56) и окисленные (ксантофиллы - общая формула - С40Н56О2).
biofile.ru
Фотосинтез и транспирация — Энциклопедия по биологии
Фотосинтезом называется процесс усвоения растениями солнечной энергии, углекислого газа и воды. Используя солнечную энергию, зеленые растения превращают бедные энергией вещества (СО2 и Н2О) в богатые энергией углеводы и некоторые другие органические вещества. Суммарно процесс фотосинтеза выражается следующим уравнением:
6СО2+6Н2O свет, хлоропласт → С12Н6О12 + 6O2
Таким образом, при фотосинтезе образуются не только углеводы, но выделяется и кислород. Весь кислород атмосферы фотосинтетического происхождения, и благодаря фотосинтезу содержание кислорода в воздухе поддерживается на постоянном уровне (около 21%).
Суммарное уравнение фотосинтеза не дает представления о всей сложности этого процесса. Фотосинтез осуществляется в хлоропластах — зеленых пластидах листа и других зеленых частях растения. В одной клетке листа содержатся десятки хлоропластов и на их долю приходится около трети цитоплазмы. В 1 см2 листа насчитывается несколько миллионов хлоропластов, поэтому лист и выглядит зеленым.
Хлоропласты имеют очень сложное пластинчатое (ламеллярное) строение. Снаружи они покрыты двойной белково-липоид-ной мембраной. Из подобных мембран внутри хлоропласта образуются отдельные стопки плоских мешочков — так называемые граны. Граны соединены между собой трубочками, также образованными из мембран. В мембраны гран определенным образом встроены молекулы хлорофилла и каротина и переносчики электронов и протонов. В межгранной части хлоропластов (в строме) находятся многочисленные ферменты, необходимые для связывания углекислоты и синтеза углеводов, а также многих других веществ, из которых строится сам хлоропласт.
Поглотив квант света, молекула хлорофилла переходит в особое электронновозбужденное состояние: один из ее электронов поднимается на более высокий энергетический уровень. Энергия возбужденных молекул хлорофилла при участии системы переносчиков и ферментов используется для образования аденозинтрифосфата (АТФ) из аденознндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата и для расщепления (фотолиза) воды на ионы Н и ОН, Атомы водорода (или Н+ и е, т. е. протоны и электроны) присоединяются к никотинамидадениндинуклеотиду (сокращенно НАДФ), образуя НАДФ·Н2. Группы ОН рекомбинируются в молекулы воды и молекулярный кислород: 4OН → 2Н2O + O2. Кислород из листьев выделяется в атмосферу.
Таким образом, в гранах хлоропласта энергия квантов света превращается в химическую энергию АТФ и НАДФ·Н2. Этим и заканчивается фотосинтез в узком смысле, так как для связывания СO2 и превращения его при участии АТФ и НАДФ • Н2 в углеводы свет уже не нужен. Поэтому единый процесс фотосинтеза условно делят на световую фазу, осуществляющуюся в гранах, и темновую фазу, продолжающуюся в строме хлоро-пластов (рис. 28).
Рис. 28. Усвоение энергии света и углекислоты при фотосинтезе А — световая фаза; Б — темновая фаза
Поглощенный листьями углекислый, газ растворяется в клеточной воде и превращается в углекислоту: СО2+Н2О — Н2СО3. Углекислота диффундирует в хлоропласты и в их строме присоединяется к фосфорилированному пятиуглеродному углеводу (пентозе)—рибулозодифосфату (РДФ). Образовавшееся шее-тиуглеродное соединение распадается на две молекулы фосфо-глицериновой кислоты (ФГК), которая затем восстанавливается за счет водорода НАДФ • Н2 и энергии АТФ до фосфоглицерино-вого альдегида (ФГА). Последний уже представляет собой простейший углевод триозу, легко превращающийся в хлоропластах в обычные углеводы: фруктозу, глюкозу, сахарозу, крахмал и т. п.
Углеводы из листьев по ситовидным трубкам проводящих пучков передвигаются в нефотосинтезирующие ткани и органы главным образом в виде сахарозы, которая также легко превращается в другие углеводы. В процессе дыхания углеводы окисляются до органических кислот, из которых при участии аммония могут образоваться аминокислоты, а из них — белки и другие азотистые соединения, в том числе азотистые основания ДНК и РНК. Углеводы легко превращаются и в жиры (растительные масла).
Фотосинтетически активен весь видимый участок спектра, т. е. от 400 до 700 нм. Благодаря взаимодействию с белками и липоидами хлорофилл в гранах обладает более широким и выровненным спектром поглощения, чем в растворах. Поэтому неправильно утверждение, что хлорофилл в листьях поглощает только красные лучи и что фотосинтез происходит только в красных лучах.
В полуденные летние часы общая солнечная радиация может достигать 7 • 102 Дж/(м2*с). Для фотосинтеза используется только около 1% этой радиации, остальная же часть превращается в растении в тепловую энергию. Чтобы не перегреться, растения вынуждены испарять (транспирировать) много воды. В среднем при образовании единицы сухого вещества испаряется около 300—400 единиц воды.
Листья замечательно приспособлены к тому, чтобы как можно больше поглощать света и углекислого газа и в то же время как можно меньше испарять воды и не перегреваться.
Плоские, тонкие и прозрачные листовые пластинки, расположенные во много ярусов и мало затеняющие друг друга вследствие листовой мозаики, хорошо просвечиваются и проветриваются. Резкое преобладание поверхности листьев над их объемом позволяет им удалять избыточное тепло путем излучения тепловых волн и конвективной отдачи части тепла окружающему воздуху. В результате лист избавляется примерно от двух третей избыточного тепла и только одну треть должен затратить на испарение воды.
Густое расположение устьиц (5000—50000 на 1 см2) обеспечивает большую скорость диффузии молекул воды и кислорода из листа и молекул углекислого газа в лист. При уменьшении содержания воды в листьях ниже известного предела устьица закрываются и испарение воды прекращается, поскольку около 99% поверхности листа покрыто водонепроницаемой кутикулой.
Вода в растениях образует единую гидростатическую систему от поглощающих воду корневых клеток до испаряющих ее клеток листьев. Тончайшими непрерывными нитями вода пропитывает клеточные оболочки, а также трахеиды н сосуды. Уменьшение содержания воды в клеточных оболочках вследствие транспирации вызывает натяжение водных нитей в них, а благодаря силам межмолекулярного сцепления и непрерывности водной фазы это натяжение передается через сосудистую систему листа, черешка и стеблей до корней, вызывая поступление воды из почвы в корни. Чем сильнее нагреваются листья и чем больше они испаряют воды, тем, соответственно, больше поступает воды в корни. Таким образом, растения для поглощения воды из почвы и передвижения ее вверх по стеблю используют солнечную энергию.
При отсутствии транспирацин (при 100% -ной влажности воздуха) у наземных растений и растений, погруженных в воду, корня активно поглощают воду и активно нагнетают ее в сосуды корня, стебля и листьев, затрачивая энергию метаболизма. Такой способностью активно поглощать и выделять воду за счет энергии дыхания обладают и все другие живые клетки растения. Именно этим объясняется весеннее сокодвижение у деревьев и кустарников до распускания листьев, когда практически еще нет транспирацин. При этом вместе с водой подаются углеводы, органические кислоты, аминокислоты, витамины и минеральные вещества, необходимые для развития листьев и цветков в почках.
Активное поглощение воды свойственно и травянистым растениям. Многие растения выделяют капельки жидкости из микроскопических отверстий на листьях в ночные и ранние утренние часы, когда нет транспирацин. Из пеньков срезанных растений также часто выделяется жидкость. Если на такой пенек надеть резиновую трубку и к ней присоединить стеклянную трубку, то спустя некоторое время в ней накопится жидкость, Все эти явления вызываются корневым давлением, т. е. активным нагнетанием воды корнями в сосудистую систему.
Таким образом у растений два основных потока веществ: восходящий — от корней к листьям и нисходящий — от листьев к корням. В восходящем потоке по сосудам движется вода с растворенными в ней минеральными солями, в нисходящем по ситовидным трубкам передвигаются продукты фотосинтеза.
biologiya.net
