Охарактеризуйте этапы и результаты процесса фотосинтеза почему он играет планетарную роль кратко

Обновлено: 05.07.2024

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.}

Фотосинтез — это преобразование энергии света в энергию химических связей органических соединений.

Процесс фотосинтеза включает две фазы: световую и темновую.

Световая фаза — поглощение энергии солнечного света молекулами хлорофилла, синтез АТФ. Процесс фотосинтеза сопровождается процессом разложения воды, в результате кислород уходит в атмосферу а водород используется для темновой фазы фотосинтеза.

Темновая фаза — преобразование углекислого газа атмосферы в углеводы. При этом расходуется энергия, запасенная в молекулах АТФ во время световой фазы.

Фотосинтез — основное поставщик не только органических веществ, но и кислорода на Земле. Фотосинтез — это процесс очищения атмосферы от выбросов вредных веществ, потому что при процессе фотосинтеза происходит связывание большого количества углерода, азота, фосфора, серы, кальция и пр. Однако в масштабах планеты это небольшое количество, продуктивность фотосинтеза 1г.органических веществ на 1м2. площади листьев в час, поэтому так важно беречь леса и восстанавливать утраченные лесные угодья.

Свет — это электромагнитная волна, обладающая свойствами дифракции, интерференции, дисперсии, поляризации, свет переносит энергию. Солнечный свет является одним из основных источников энергии на Земле. Часть этой энергии воспринимается живыми организмами при фотосинтезе.

Вопросы и задания

В чем заключается единство двух противоположных процессов, обеспечивающих обмен веществ?

Совокупность ферментативных реакций синтеза органических веществ с использованием энергии молекул АТФ, называется пластическим обменом или ассимиляцией

Процесс окисления сложных органических веществ с освобождением энергии молекул АТФ, называется энергетическим обменом или диссимиляцией.

Этапы обмена веществ:

- поступление веществ в организм;

- изменение веществ в ходе ассимиляции и диссимиляции;

- выведение конечных продуктов обмена.

Ассимиляция и диссимиляция неразрывно связаны между собой:

- для ассимиляции необходима энергия, которая образуется в реакциях энергетического обмена;

- для реакций диссимиляции необходимы ферменты, которые образуются в реакциях пластического обмена;

- ассимиляция и диссимиляция протекают в клетке одновременно и заключительные этапы одного обмена являются начальными стадиями другого.

Таким образом обмен веществ представляет собой единство двух противоположных процессов: ассимиляции и диссимиляции.

2. Вопрос

Какими способами получают энергию живые организмы?

По способу добывания энергии живые организмы делят на аэробы и анаэробы.

У аэробов органические вещества в клетках окисляются с участием кислорода до конечных продуктов — воды и углекислого газа. При этом высвобождается энергия, которая запасается в молекулах АТФ. — это процесс дыхания.

У анаэробов молекулы АТФ синтезируются без кислорода, такой процесс называется брожением. Конечные продукты — этиловый спирт, молочная, уксусная кислоты — содержат достаточно энергии.

3. Вопрос

Охарактеризуйте этапы и результаты процесса фотосинтеза. Почему он играет планетарную роль?

Фотосинтез — это преобразование энергии света в энергию химических связей органических соединений.

Процесс фотосинтеза включает две фазы: световую и темновую.

Вопрос по биологии:

Характеризуйте этапы и результаты процесса фотосинтеза почему он играет планетарную роль

Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?

Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок - бесплатно!

05.10.2016 00:16
Биология
remove_red_eye 7819
thumb_up 27

Ответы и объяснения 1

Значение фотосинтеза:
1. единственный процесс, когда происходит преобразование солнечной энергии в энергию органических вещ-в
2. процесс защищает живой мир от действия ультрафиолетовых лучей
3. благодаря фотосинтезу существует органический мир на Земле
4. процесс снабжает атмосферу кислородом
у фотосинтеза 2 фазы - световая и темновая
результатом световой фазы является:
1)образование кислорода при фотолизе воды
2)синтез АТФ
3)образование атомов водорода в форме НАДФ*Н2
в световой фазе происходят: фотолиз воды, транспорт электронов и фотофосфолирирование(образование АТФ)
результатом темновой фазы является:
1)образование глюкозы
2)восстановление рибозы
3)затрата энергии АТФ и участие НАДФ*Н2 как источника протонов
в этой фазе происходит цикл Кальвина

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Биология.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи - смело задавайте вопросы!

Фотосинтез — это процесс, благодаря которому существует большинство живых организмов на нашей планете.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа ( CO 2 ) и воды ( H 2 O ), протекающий с использованием солнечной энергии.

Фотосинтез происходит в хлоропластах у растений или на мезосомах у прокариот. На цитоплазматической мембране у этих организмов содержатся молекулы зелёного пигмента — хлорофилла .

Молекулы хлорофилла способны улавливать кванты света и переходить в возбуждённое состояние. От них отрываются электроны, которые подхватываются молекулами переносчика НАДФ + (никотинамидадениндинуклеотидфосфата). При этом энергия электронов частично расходуется на образование АТФ.

Световая фаза — процесс преобразования поглощённой хлорофиллом энергии света в электрическую энергию электрон-транспортной цепи. Она протекает на мембранах тилакоидов с участием фермента АТФ-синтетазы и мембранных белков-переносчиков.

У растений в световой фазе фотосинтеза происходят два процесса: фотолиз воды и синтез АТФ (нециклическое фосфорилирование).

переход электронов хлорофилла под действием квантов света в возбуждённое состояние;
восстановление окисленной формы молекул-переносчиков НАДФ + до НАДФ ·Н₂ ;
разложение воды (фотолиз):

фотолиз воды и выделение молекулярного кислорода;
образование АТФ;
образование НАДФ-восстановленного.

В световой фазе фотосинтеза энергия аккумулируется в НАДФ ·Н₂ и АТФ, которые используются для синтеза веществ в темновой фазе.

Процесс образования АТФ из АДФ за счёт световой энергии отличается высокой эффективностью: за единицу времени в хлоропластах синтезируется в \(30\) раз больше АТФ, чем в кислородном этапе энергетического обмена в митохондриях.

Темновая фаза — процесс преобразования CO 2 в глюкозу с использованием энергии, запасённой в молекулах АТФ и НАДФ ·Н_2.

Реакции темновой фазы происходят в строме хлоропластов, где находятся образовавшиеся в световой фазе молекулы НАДФ ·Н₂ и АТФ.

Процесс образования глюкозы из углекислого газа, протекающий в темновой фазе фотосинтеза, имеет название цикла Кальвина.

В результате реакций темновой фазы из углекислого газа образуется глюкоза, которая затем превращается крахмал.

Кроме глюкозы в хлоропластах синтезируются также другие органические вещества: аминокислоты, нуклеотиды и т. д.

4. В верхних слоях воздушной оболочки Земли из кислорода образуется озон O 3 , из которого формируется защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от опасного для жизни воздействия ультрафиолетового излучения.

Читайте также: