Докажите что фотосинтез играет в природе космическую роль кратко

Обновлено: 03.07.2024

Существует 2 способа питания: автотрофный (организмы способны сами синтезировать органические вещества из неорганических) и гетеротрофный (организмы используют в качестве источника питания органические вещества, произведенные другим организмами).

2. Что служит источником энергии для синтеза АТФ в клетках автотрофов?

Источником энергии служит солнечный свет, под влиянием которого происходит процесс фотосинтеза.

3. Что такое фотосинтез?

Фотосинтез – процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света.

4. Откуда берётся кислород, образующийся в процессе фотосинтеза?

Фотосинтез делится на две стадии: световая и темновая. Во время световой стадии происходит фотолиз — это процесс распада молекул воды под действием энергии света, образованный в результате фотолиза кислород выделяется в атмосферу.

- Объясните значение каждой фазы фотосинтеза.

Во время световой фазы, под действием энергии свет, протекает фотолиз воды (распад молекул воды на кислород, который выделяется в атмосферу, и на ионы водорода, которые используются в темновой фазе) и образуется молекула АТФ. Темновая стадия может осуществляться без непосредственного освещения и протекает в хлоропластах. В результате целого ряда последовательных биохимических превращений из углекислого газа и водорода образуются органические вещества — глюкоза.

- Докажите, что фотосинтез играет в природе космическую роль.

Фотосинтез является одним из самых важных процессов на Земле. Он обусловливает природные круговороты углерода, кислорода и других элементов, обеспечивает основу жизни на нашей планете. Фотосинтез является единственным источником атмосферного кислорода.

- Каковы особенности питания клеток зелёных растений, не способных к фотосинтезу?

Некоторые клетки растений не способны к фотосинтезу, так как не содержат хлоропластов и выполняют другую функцию у растений, например клетки корня. Такие клетки получают готовые органические вещества от клеток способных к фотосинтезу.

Фотосинтез и его значение. Космическая роль фотосинтеза

Фотосинтез — это процесс преобразования энергии света в энергию химического связывания органических соединений при участии хлорофилла.

Фотосинтез происходит в хлоропластах, куда поступает углекислый газ и вода. Зеленый пигмент хлорофилл обеспечивает поглощение энергии света, необходимой для химических превращений. Растения в дальнейшем используют созданные молекулы простого углевода для синтеза крахмала, жиров, и других веществ. Кислород выделяется в окружающую среду. Процессы, происходящие в хлоропластах, показаны

Вследствие фотосинтеза ежегодно образуется около 150 миллиардов тонн органического вещества и около 200 миллиардов тонн кислорода. Этот процесс обеспечивает углеродный цикл в биосфере, предотвращая накопление углекислого газа и, тем самым, предотвращая парниковый эффект и перегрев Земли. Органические вещества, образующиеся в результате фотосинтеза, частично потребляются другими организмами, большая часть которых за миллионы лет образовала залежи полезных ископаемых (уголь и бурый уголь, нефть).

Рис.1. Фотосинтез

Как доказал русский ученый К.А. Тимирязев, фотосинтез невозможен без хлорофилла. Исследователь писал, что именно в зеленых листьях совершается процесс, связывающий жизнь на Земле с Солнцем, позволяющий всем на планете пользоваться общим источником энергии.

Значение фотосинтеза и космическая роль зеленых растений:

Усвоение энергии света для создания органических соединений.
Создание органической массы (177 млрд. т ежегодно), необходимой для животных и человека.
Выделение кислорода в атмосферу Земли (около 450 млн. т в год).
Поддержание концентрации СО₂ в воздухе на уровне 0,02–0,04%.
Накопление энергии.
Образование почвы.

Благодаря растениям поддерживается содержание молекул О₂ в атмосфере нашей планеты на уровне 21%. Над крупными городами, промышленными центрами, транспортными узлами воздух беднее кислородом, запылен, содержит больше углекислого газа, токсичных веществ.

Суть одного из важнейших процессов на Земле отражает химическое уравнение:

Световая и темновая фазы фотосинтеза. Их взаимосвязь.

В 1905 году английский физиолог Ф. Блэкман обнаружил, что скорость фотосинтеза не может увеличиваться бесконечно, существуют ограничивающие её факторы. Исходя из этого, он предложил две фазы фотосинтеза:

При низкой освещенности скорость световых откликов увеличивается пропорционально увеличению интенсивности света, и, помимо этого, эти реакции не зависят от температуры, поскольку для их прохождения не требуются ферменты. На тилакоидных мембранах осуществляются световые реакции.

Наоборот, скорость темновых реакций увеличивается с ростом температуры; однако при достижении температурного порога 30 ° C этот рост прекращается, что указывает на ферментативный характер этих превращений, которые происходят в строме. Также важно отметить, что свет тоже оказывает некоторое влияние на темновые реакции, несмотря на их название.

Световая фаза фотосинтеза происходит на тилакоидных мембранах, несущих несколько типов белковых комплексов, главными из которых являются фотосистемы I и II, а также АТФ-синтаза. В составе фотосистем находятся пигментные комплексы, в которых, помимо хлорофилла, присутствуют также каротиноиды. Каротиноиды захватывают свет в областях спектра, где нет хлорофилла, и помимо этого, защищают хлорофилл от повреждения интенсивным светом.

Помимо пигментных комплексов, фотосистемы также включают ряд акцепторных белков, последовательно переносящих электроны от молекул хлорофилла друг к другу. Последовательность этих белковых молекул называется цепью переноса электронов хлоропластов.

Особый комплекс белков непосредственно связан с фотосистемой II, обеспечивающей выделение кислорода при таком процессе как фотосинтез. Этот комплекс выделения кислорода содержит ионы марганца и хлора.

В световой фазе световые кванты или фотоны, падающие на молекулы хлорофилла, которые расположены на мембранах тилакоидов, переводят их в состояние возбуждения, характеризующееся более высокой энергией электронов. В этом случае возбужденные электроны из хлорофилла фотосистемы I передаются через цепочку посредников к водородному носителю НАДФ, который присоединяет протоны водорода, которые постоянно находятся в водном растворе:

Темная фаза — это процесс преобразования углекислого газа в глюкозу в строме (пространстве между гранами) хлоропластов с участием энергии АТФ и НАДФ •Н.

Результат темновых реакций: превращение углекислого газа в глюкозу, а затем в крахмал. Помимо стромальных молекул глюкозы образуются аминокислоты, нуклеотиды и спирты.

Рис. 2. Световая и темновая фазы фотосинтеза

Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий

Хемосинтез является самым старым типом автотрофного питания, образованным еще во время эволюции до фотосинтеза. В отличие от фотосинтеза при хемосинтезе, основным источником энергии является не солнечный свет, а химические реакции окисления веществ, обычно неорганических.

Хемосинтез наблюдается только у ряда прокариот. Многие хемосинтезирующие бактерии живут в местах, недоступных для других организмов: на больших глубинах, в бескислородных условиях.

Хемосинтетические организмы не зависят от энергии солнечного света, ни как растения, ни как животные. Исключением являются бактерии, которые окисляют аммиак, поскольку последний выделяется в результате гниения органических веществ.

Сходство хемосинтеза с фотосинтезом:

автотрофное питание,
энергия накапливается в АТФ, а затем используется для синтеза органических веществ.

Отличия в хемосинтезе:

источник энергии - различные окислительно-восстановительные химические реакции;
характерен только для ряда бактерий и архей;
клетки не содержат хлорофилла;
в качестве источника углерода для синтеза органических веществ используются не только CO₂, но и окись углерода (CO), муравьиная кислота (HCOOH), метанол (CH₃OH), уксусная кислота (CH₃COOH) и карбонаты.

Хемосинтезирующие организмы генерируют энергию при окислении серы, сероводорода, водорода, железа, марганца, аммиака, нитритов и т.д. Как видите, используются неорганические вещества.

Хемосинтетические вещества подразделяются на группы в зависимости от окисляемого субстрата для производства энергии: железные бактерии, серные бактерии, археи, образующие метан, нитрифицирующие бактерии и т. д.

В хемосинтетических аэробных организмах кислород является акцептором электронов и водорода, т.е. он действует как окислитель.

Хемосинтезирующие организмы играют важную роль в круговороте веществ, особенно азота, и способствуют плодородию почвы.

В группу хемосинтетических организмов (хемотрофов) в основном входят бактерии: нитрифицирующие, сернистые, черные и т. д., использующие энергию окисления ионов азота, серы и железа. В этом случае донором электронов является не вода, а другие неорганические вещества.

Таким образом, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, образующийся из атмосферного азота, от азотфиксирующих бактерий до нитритов и нитратов:

Серобактерии производят окисление сероводорода до серы и, в некоторых случаях, до серной кислоты:

Железобактерии производят окисление солей железа:

Водородные бактерии имеют способность окислять молекулярный водород:

Углекислый газ действует как источник углерода для синтеза органических соединений во всех автотрофных бактериях.

Хемосинтезирующие бактерии играют наиболее значительную роль в биогеохимических циклах химических элементов в биосфере, так как в течение их жизни образовались отложения многих минералов. Кроме того, они являются источниками органического вещества на планете, то есть производителями, а также делают доступными для растений и других организмов ряд неорганических веществ.

_{Источник изображения:
Рис. 2 — Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.}

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Научно-практическая конференция

старшеклассников

"Науке - старт молодых"

Руководитель: Мосияченко А.Д. учитель биологии

Глава 1. Теоретическая часть ………………………………………………….5

1.1 Что такое фотосинтез. 5

1.2 Световая фаза фотосинтеза…………………………………………………. 7

1.3 Темновая фаза фотосинтеза…………………………………………………..8

1.5 Космическая роль фотосинтеза……………………………………………..10

Глава 2. Практическая часть …………………………………………………12

2.1 Экспериментальная работа по выявлению образования органических веществ в растениях в процессе фотосинтеза на свету……………………….12

2.2 Результаты экспериментальной работы……………………………………15

На планете Земля, каждую секунду используется энергия живыми существами, которая перерабатывается постоянно из одной в другую. По мере передачи этой энергии друг другу или используя ее для себя, количество энергии сильно уменьшается, но не исчезает вовсе, почему?

Цель: путем эксперимента доказать, что в растениях образуются органические вещества.

Задачи исследования:

1. Изучить необходимую литературу;

2. Поэтапно узнать, как протекает процесс фотосинтеза;

3. Обосновать космическую роль фотосинтеза;

4. Провести эксперимент, который поможет выявить образование органических веществ в растениях в процессе фотосинтеза.

Гипотеза: органические вещества образуются в растениях в процессе фотосинтеза только на свету.

Объектом изучения является фотосинтез.

Предметом изучения является космическая роль фотосинтеза.

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты работы вызывают познавательный интерес, формируется бережное отношение к растениям.

Методы исследования : теоретические и эмпирические. К теоретическим методам относится поиск и изучение процесса фотосинтеза в научных и учебных источниках, анализ литературы в источниках по теме эксперимента. К эмпирическим методам относится наблюдение, эксперимент и его обработка, анализ работы.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1Что такое фотосинтез?

Любое живое существо на нашей планете нуждается во всех потребностях, а именно в пище и энергии, чтобы выжить. В ходе жизнедеятельности клетки накапливают питательные вещества, образуют новые органоиды, растут, делятся, выполняют свои специфические свойства, осуществляя при этом активный синтез органических веществ - пластический обмен и расходуя энергию, запасенную в процессе энергетического обмена. Особенно активно расход энергии происходит во время роста организма. Множество организмов питаются другими существами, в то время как другие могут производить сами свои питательные элементы. Например, растения производят продукты питания, глюкозу, в процессе, который называется фотосинтезом.

Живые существа, которые потребляют готовые продукты питания, называются гетеротрофами. Они используют в качестве источника углерода и одновременно в качестве источника энергии - готовые органические вещества. К гетеротрофам относят всех животных, грибы и большинство бактерий. Гетеротрофные организмы полностью зависят от автотрофов, которые поставляют им углерод в виде готовых органических соединений.

Живые существа, которые производят сами себе продукты питания, называются автотрофами. Они способны самостоятельно синтезировать необходимые органические соединения, используя в качестве источника углерода - неорганическое вещество - углекислый газ ( СО ₂ ). Для этого они используют энергию света (растения или сине - зеленые водоросли) или энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений.

Для чего растениям нужна глюкоза, которая является для них пищей?

Как люди и другие живые существа, растения тоже нуждаются в потреблении пищи для поддержания жизнедеятельности. Значение глюкозы в их составе играет важную роль в следующем:

Глюкоза растениям необходима для того, чтобы производить другие органические вещества. Например, белки, жиры, углеводы, некоторые растительные сахара, которые нужны растениям для роста и других важных процессов в их жизнедеятельности.

Так же глюкоза может превращаться в крахмал, который используется при необходимости, с помощью растительных клеток. Поэтому отмершие клетки могут использоваться в качестве удобрения.

Глюкоза, которая получена в результате фотосинтеза, нужна во время дыхания для освобождения энергии. Эта энергия необходима для поддержания жизненно важных процессов в растении.

Но что же такое фотосинтез?

Фотосинтез - это химический процесс, протекающий с образованием органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов. Этот процесс очень важен для жизни на Земле, потому что именно благодаря ему выделяется кислород, который чрезвычайно необходим для организмов и от которого зависит вся жизнь. Существует суммарная формула фотосинтеза, которая отражает это:

Главным двигателем фотосинтеза является хлорофилл - пигмент, содержащийся в клетках растений, который помимо этого отвечает за зелёный окрас листьев деревьев и многих растений. Хлорофилл к тому же обладает важным свойством - способностью к поглощению солнечного света. Именно с помощью него начинается процесс фотосинтеза.

У водорослей хлорофилл содержится в хроматофорах.

Для фотосинтеза необходимы некоторые условия, без которых не может произойти процесс фотосинтеза:

Вода - прозрачная жидкость без вкуса и запаха при нормальных условиях.

Свет - солнечный свет создает хорошие условия для фотосинтеза, потому что в солнечном свете присутствует ультрафиолетовое излучение, которое оказывает хорошее влияние на растение. Так же может использоваться искусственный свет, например, свет настольной лампы, но процесс будет уже другим.

Углекислый газ - бесцветный природный газ без запаха, имеющийся в воздухе и имеющи обозначение СО ₂ . Углекислый газ образуется при дыхании, когда мы выдыхаем его, а так же образуется при соединении углерода с кислородом.

Хлорофилл - зеленый пигмент, который находится в листях растений.

Питательный вещества и минералы - химические вещества и органические соединения, которые растения поглащают корнями из почвы.

При фотосинтезе выделяется две фазы: световая и темновая.

1.2 Световая фаза фотосинтеза

Световая фаза фотосинтеза - это этап фотосинтеза, при котором за счет энергии света образуются множество богатых энергией соединения АТФ и молекулы, которые являются носителями энергии.

Световая фаза происходит только в присутствии солнечного света. В таких реакциях энергия солнечного света поглощается хлорофиллом, который содержится в листьях растений и преобразуется в запасенную химическую энергию в виде молекулы АТФ и НАДФН. Световая фаза протекает в тилакоидных мембранах, не выходя за пределы хлоропласта.

Солнечный свет попадает на молекулу хлорофилла, поглощается зеленым пигментом, что приводит его в возбужденное состояние.

Идет расщепление воды, при этом протоны, под действием электронов преобразуются в атомы водорода и позже они расходуются на синтез углеводов.

На последнем этапе световой фазы фотосинтеза происходит синтез молекулы АТФ, которая представляет собой органическое соединение и играет роль выработки энергии в биологических процессах.

При световой фазе происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами, а именно:

Синтез молекулы АТФ

Образование молекулы НАДФ·Н ₂

Кислород переходит в атмосферу, молекулы АТФ и НАДФ·Н ₂ переходят в строму хлоропласта, а так же кислород участвует в процессе последующей фазы - темновой фазы.

1.3 Темновая фаза фотосинтеза

Темновая фаза фотосинтеза - это этап фотосинтеза, протекающий в строме хлоропласта. Темновая фаза не зависит от солнечного света, потому что нужная энергия для стромы хлоропласта запасена в молекуле АТФ.

Но процесс темновой фазы не будет продолжаться, если растение будет лишено света на слишком продолжительное время, так как во время темновой фазы используются продукты световой фазы.

В темновой фазе с участием АТФ и НАДФН происходит восстановление СО ₂ до глюкозы.

1.4 Значение фотосинтеза

Именно благодаря фотосинтезу, ежегодно из атмосферы поглощаются углекислый газ и кислород. Фотосинтез является основным источником образования органических соединений. Из кислорода образуется озоновый слой, который защищает растение от ультрафиолетовой радиации.

Таким образом, мы можем сказать, что фотосинтез так же является способом, благодаря которому формируются корни, стебли, листья, побеги, цветы и плоды. Без фотосинтеза растения не смогут расти и размножаться

Растения известны как продуценты, то есть являются автотрофами. Они способны синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. Продуценты являются первым звеном пищевой цепи.

Например, в водной системе водоросли и некоторые растения составляют пищевую цепочку, и они служат пищей для более крупных организмов. Без процесса фотосинтеза жизнь в водной среде была бы невозможна.

Фотосинтез превращает углекислый газ в кислород. Углекислый газ из атмосферы поступает в растение, а в конечном итоге выделяется в виде кислорода.

Сейчас в нашем мире катастрофически растет уровень углекислого газа, который образуется из-за загрязнения воздуха, а именно пожары, выбросы в атмосферу выхлопных газов от автомобиля, промышленных станций и т.д., любой процесс, который может устранить углекислый газ из атмосферы, является экологически важным.

Процесс фотосинтеза зависит от интенсивности солнечного света. Там, где солнечного света много и он обилен весь год, а вода является не ограничивающим фактором, растения растут очень быстро и могут стать большими.

А где-то происходит всё наоборот. Например, фотосинтез в глубоких частях океана встречается очень редко, а свет не проникает в эти слои океана, и в результате этого растительность там бесплодна.

1.5 Космическая роль фотосинтеза

Все зеленые растения являются посредниками между нашей планетой и Солнцем. Они улавливают энергию небесного света и обеспечивают возможность существования жизни на нашей планете.

Фотосинтез представляет собой процесс, о котором можно говорить в космических масштабах, так как в свое время способствовал преображению образа нашей планеты. Благодаря реакциям, происходящим в зеленых листьях, энергия солнечного света не рассеивается в пространстве. Она переходит в химическую энергию вновь образованных органических веществ.

Для человеческой жизни продукты фотосинтез нужен не только для пищи, но и для осуществления хозяйственной деятельности. Однако, человеку нужны не только лучи Солнца, которые попадают на нашу планету в настоящее время. Но и нужны необходимые продукты жизнедеятельности, которые были получены в далекое время, около миллиона лет тому назад. Они представлены нам, как каменный уголь, горючие газы, нефть, торфяные месторождения.

Растения осуществляют необычный, удивительный круговорот. Они выделяют кислород , который используют все живые организмы для окисления органических веществ, в результате чего выделяют углекислый газ. Именно углекислый газ является важным компонентом в процессе фотосинтеза. Способны к этому только растения. Космическая роль зеленых растения заключается в том, что они обеспечивают необходимые условия для жизни живых организмов. В ходе фотосинтеза в пластидах хлоропласта при наличии воды и углекислого газа происходит появление глюкозы и кислорода, который необходим для дыхания всех живых организмов, обитающих на Земле. Ведь фотосинтеза жизнь на Земле просто бы не существовала.

Таким образом, основным источником тепла и света является космическое тело - Солнце. А зелёные растения - это единственные организмы на нашей планете, которые способны усваивать энергию солнечного света и переносить ее в химическую энергию органических веществ.

Растения должны быть в необходимом порядке в школьных классах, в доме, в помещении, где скапливается большое количество людей. Так как зелёные растения регулируют содержание кислорода и углекислого газа в воздухе, улучшают микроклимат и просто являются украшением каждой комнаты. Всё это способствует сохранению здоровья.

№1. Фотосинтез. Космическая роль растений.

1. Фотосинтез — особый тип обмена веществ, происходящий в клетках растений и ряда бактерий, содержащих хлорофилл и хлоропласты. Фотосинтез — процесс образования органических веществ в хлоропластах из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света. Суммарное уравнение фотосинтеза: 2. Хлорофилл — высокоактивное органическое вещество, зеленый пигмент, его роль в фотосинтезе: поглощение энергии солнечного света, которая используется для образования богатых энергией органических веществ из бедных энергией неорганических веществ — углекислого газа и воды. 3. Органоиды клетки — хлоропласты со множеством выростов на внутренней мембране, увеличивающих ее поверхность. Встроенные в мембраны гран молекулы хлорофилла и ферментов, необходимые для поглощения и преобразования энергии света, осуществления реакций фотосинтеза. 4. Поглощение корнями растений воды и минеральных веществ из почвы, их передвижение по сосудам проводящей ткани в листья. Поступление их путем диффузии в клетки. Поступление углекислого газа из атмосферы через устьица в межклетники, а оттуда в клетки основной (фотосинтезирующей) ткани. 5. Поглощение хлорофиллом энергии солнечного света, расщепление молекул воды на атомы водорода и кислорода, выделение молекулярного кислорода через устьица в атмосферу. Использование энергии солнечного света на синтез молекул АТФ, богатых энергией, с помощью которой осуществляется восстановление углекислого газа водородом до глюкозы. Участие во всех химических реакциях ферментов. 6. Хлорофилл — посредник между Солнцем и Землей, выполняет на нашей планете космическую роль, так как он поглощает и использует энергию солнечного света для синтеза органических веществ из неорганических. Значение фотосинтеза: обеспечение всего живого на Земле пищей (органическими веществами), энергией, кислородом.

Особенности высшей нервной деятельности человека.

№2. Высшая нервная деятельность (ВНД)— деятельность главных отделов центральной нервной системы, обеспечивающая приспособление животных и человека к окружающей среде. Основа высшей нервной деятельности — рефлексы (безусловные и условные). Возникновение в процессе жизнедеятельности организма новых условных рефлексов, позволяющих ему целесообразно реагировать на внешние раздражители и тем самым приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Затухание или исчезновение выработанных ранее рефлексов благодаря торможению при изменении среды. 2. Рассудочная деятельность. Мышление. Элементы рассудочной деятельности у животных. Прямая зависимость уровня рассудочной деятельности от уровня развития нервной системы. Наибольшее развитие рассудочной деятельности у человека, ее проявление в виде мышления. 3. Особенности ВИД человека. Раздражители для условных рефлексов у человека: не только факторы внешней среды (тепло, холод, свет, запасе), но и слова, обозначающие тот или иной предмет, явление. Исключительная способность человека (в отличие от животных) воспринимать смысл слова, свойства предметов, явления, человеческие переживания, обобщенно мыслить, общаться друг с другом с помощью речи. Вне общества человек не может научиться говорить, воспринимать письменную и устную речь, изучать опыт, накопленный за долгие годы существования человечества, и передавать его потомкам.

№3. Рассмотрите под микроскопом микропрепараты клеток различных организмов, определите животную клетку.

Если в клетке отсутствуют оформленное ядро – это бактериальная клетка. Если в клетке кроме клеточной мембраны есть толстая оболочка, в цитоплазме видны ядро, хлоропласты и вакуоли к клеточным соком.

У животной клетки: Пластиды отсутствуют = Гетеротрофный тип питания;

Целлюлозная клеточная стенка отсутствует;

В грибной клетке есть ядро, толстая оболочка, нет хлоропластов.

№1. Фотосинтез. Космическая роль растений.

Особенности высшей нервной деятельности человека.

№3. Рассмотрите под микроскопом микропрепараты клеток различных организмов, определите животную клетку.

Читайте также: