Почему все живые организмы на земле не могут существовать без фотосинтеза кратко

Обновлено: 04.07.2024

В процессе фотосинтеза главную роль играют: хромосомы; хлоропласты; хромопласты; лейкопласты.

Фотосинтез — это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света. В подавляющем большинстве случаев фотосинтез осуществляют растения с помощью таких клеточных органелл как хлоропласты, содержащих зеленый пигмент хлорофилл.

Если бы растения не были способны к синтезу органики, то почти всем остальным организмам на Земле нечем было бы питаться, так как животные, грибы и многие бактерии не могут синтезировать органические вещества из неорганических.

Они лишь поглощают готовые, расщепляют их на более простые, из которых снова собирают сложные, но уже характерные для своего тела.

Так обстоит дело, если говорить о фотосинтезе и его роли совсем кратко. Чтобы понять фотосинтез, нужно сказать больше: какие конкретно неорганические вещества используются, как происходит синтез?

Для фотосинтеза нужны два неорганических вещества — углекислый газ (CO2) и вода (H2O).

Первый поглощается из воздуха надземными частями растений в основном через устьица. Вода — из почвы, откуда доставляется в фотосинтезирующие клетки проводящей системой растений.

Также для фотосинтеза нужна энергия фотонов (hν), но их нельзя отнести к веществу.

В общей сложности в результате фотосинтеза образуется органическое вещество и кислород (O2). Обычно под органическим веществом чаще всего имеют в виду глюкозу (C6H12O6).

Органические соединения большей частью состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Именно они содержатся в углекислом газе и воде.

Однако при фотосинтезе происходит выделение кислорода. Его атомы берутся из воды.

Кратко и обобщенно уравнение реакции фотосинтеза принято записывать так:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Но это уравнение не отражает сути фотосинтеза, не делает его понятным. Посмотрите, хотя уравнение сбалансированно, в нем общее количество атомов в свободном кислороде 12. Но мы сказали, что они берутся из воды, а там их только 6.

На самом деле фотосинтез протекает в две фазы. Первая называется световой, вторая — темновой. Такие названия обусловлены тем, что свет нужен только для световой фазы, темновая фаза независима от его наличия, но это не значит, что она идет в темноте.

Световая фаза протекает на мембранах тилакоидов хлоропласта, темновая — в строме хлоропласта.

В световую фазу связывания CO2 не происходит. Происходит лишь улавливание солнечной энергии хлорофилльными комплексами, запасание ее в АТФ, использование энергии на восстановление НАДФ до НАДФ*H2.

Поток энергии от возбужденного светом хлорофилла обеспечивается электронами, передающимися по электрон-транспортной цепи ферментов, встроенных в мембраны тилакоидов.

Водород для НАДФ берется из воды, которая под действием солнечного света разлагается на атомы кислорода, протоны водорода и электроны. Этот процесс называется фотолизом. Кислород из воды для фотосинтеза не нужен. Атомы кислорода из двух молекул воды соединяются с образованием молекулярного кислорода.

Уравнение реакции световой фазы фотосинтеза кратко выглядит так:

H2O + (АДФ+Ф) + НАДФ → АТФ + НАДФ*H2 + ½O2

Таким образом, выделение кислорода происходит в световую фазу фотосинтеза. Количество молекул АТФ, синтезированных из АДФ и фосфорной кислоты, приходящихся на фотолиз одной молекулы воды, может быть различным: одна или две.

Итак, из световой фазы в темновую поступают АТФ и НАДФ*H2.

Здесь энергия первого и восстановительная сила второго тратятся на связывание углекислого газа. Этот этап фотосинтеза невозможно объяснить просто и кратко, потому что он протекает не так, что шесть молекул CO2 объединяются с водородом, высвобождаемым из молекул НАДФ*H2, и образуется глюкоза:

6CO2 + 6НАДФ*H2 →С6H12O6 + 6НАДФ
(реакция идет с затратой энергии АТФ, которая распадается на АДФ и фосфорную кислоту).

Приведенная реакция – лишь упрощение для облегчения понимания.

На самом деле молекулы углекислого газа связываются по одной, присоединяются к уже готовому пятиуглеродному органическому веществу. Образуется неустойчивое шестиуглеродное органическое вещество, которое распадается на трехуглеродные молекулы углевода.

Часть этих молекул используется на ресинтез исходного пятиуглеродного вещества для связывания CO2. Такой ресинтез обеспечивается циклом Кальвина. Меньшая часть молекул углевода, включающего три атома углерода, выходит из цикла. Уже из них и других веществ синтезируются все остальные органические вещества (углеводы, жиры, белки).

То есть на самом деле из темновой фазы фотосинтеза выходят трехуглеродные сахара, а не глюкоза.

Фотосинтез и биосфера

Основным и практически неиссякаемым источником энергии на поверхности Земли является энергия солнечного излучения, постоянным потоком поступающая из космоса благодаря протеканию термоядерных реакций на ближайшем к нам светиле — Солнце.

Как показано на рис. 1, спектр поступающего на Землю солнечного излучения соответствует спектру излучения абсолютно черного тела, нагретого до 5900 К. Полный поток солнечного излучения (измеренный за пределами земной атмосферы), приходящийся на единицу поверхности, нормальной к направлению на Солнце, близок к 1400 Вт/м2. Значительная часть этой энергии приходится на область видимого и ближнего инфракрасного излучения (0,3 — 1,0 мкм) — фотосинтетически активную радиацию, эффективно поглощаемую пигментами, участвующими в фотосинтезе растений и фотосинтезирующих бактерий.

Какая бы часть спектра этого излучения ни поглощалась на Земле, это в конечном счете приводит главным образом к нагреванию поверхности планеты и ее атмосферы, или же энергия вновь испускается в космическое пространство. Какова же роль фотосинтеза, фотосинтезирующих организмов в улавливании этой энергии? Почему утверждают, что фотосинтез — это энергетическая основа биологических процессов, энергетический движитель развития биосферы?

Почему говорят как о фотоавтотрофии (то есть о питании за счет света) биосферы в целом, так и о фотоавтотрофии человечества, а жизнь на Земле называют космическим явлением прежде всего потому, что она существует и развивается за счет энергии, поступающей к нам из космоса — от ближайшего космического светила?

Как известно, фотосинтез растений заключается в преобразовании и запасании солнечной энергии, в результате которого из простых веществ — углекислоты и воды — синтезируются углеводы и выделяется молекулярный кислород.

В общем виде этот процесс можно описать следующим уравнением (рис. 2).

Несмотря на кажущуюся простоту фотосинтеза, на Земле, пожалуй, нет более удивительного процесса, который смог бы в такой степени преобразовать нашу планету.

Биологическое значение фотосинтеза

Каждый зеленый листок – самая таинственная лаборатория из всех, какие существуют на Земле.

В нем ежесекундно осуществляется дерзновенная мечта биохимиков – создание живого из неживого. Только зеленые растения в процессе фотосинтеза способны образовывать органические вещества из неорганических. Начинается эта работа с пленения солнечного луча. Все другие организмы живут за счет вещества и энергии, приготовленной зелеными растениями. В органическом веществе аккумулируется химическая энергия, необходимая для осуществления всех процессов жизнедеятельности растений и животных, в том числе и человека.

Достоверно известно, что на Земле за год образуется до 450 млрд. т. органического вещества.

Современный газовый состав атмосферы – это результат длительного исторического развития земного шара.

Первичная атмосфера Земли состояла главным образом из водяных паров, азота и углекислого газа с небольшой примесью других газов (NH2, CH4, CO2, H2S) при почти полном отсутствии кислорода.

На определенном этапе развития живых систем появляются организмы способные улавливать солнечный свет и образовывать органические вещества из неорганических (появление фотосинтеза). В качестве побочного продукта фотосинтеза в земной атмосфере начал накапливаться кислород.

Это явилось предпосылкой для возникновения в ходе эволюции аэробного дыхания.

В процессе фотосинтеза поглощается СО2. Вовлечение СО2 в круговорот веществ приводит к снижению его содержания в атмосфере, и тем самым препятствует накоплению СО2 в различных средах.

Первоначально потребление кислорода организмами было невелико, поэтому он стал накапливаться в атмосфере. Кислород накапливался в атмосфере и в ее верхних слоях под действием ультрафиолетовых лучей превращается в озон.

По мере накопления озона происходило образование озонового слоя. Он как экран защищает поверхность земли от губительных ультрафиолетовых лучей.

В свою очередь образование озонового слоя предопределило выход организмов в наземно-воздушную среду, т.к. защитило их от жесткого космического излучения.

Поглощенные сотни миллионов лет назад земным растением солнечные лучи сохранились до наших дней в виде ископаемого энергетического топлива (каменный уголь, природный газ, торф).

Парниковые условия каменноугольного периода способствовали накоплению в ходе фотосинтеза большого количества органического вещества, а значит и энергии солнца в виде энергии химических связей.

Таким образом, фотосинтез предопределил образование биогенного вещества, которое человек использует как источник энергии.

Фотосинтез — это процесс преобразования углекислого газа в кислород под воздействием солнечной энергии. Хотя в более широком смысле этого слова подразумевается множество процессов, в результате которых происходит поглощение и преобразование квантов света.

И обладают этой способностью не только растения, но и многие микроорганизмы.

Так, большую часть кислорода вырабатывают фитопланктоны, обитающие в Мировом океане. Но и роль растений преуменьшать не стоит.

Этапы фотосинтеза

На самом деле, фотосинтез — очень сложный процесс. На первом его этапе идёт поглощение солнечной энергии и её передача другим молекулам, причастным к процессу. На втором этапе — разделение квантов света на заряды, в результате чего становится возможной передача электронов по фотосинтетической цепи.

Благодаря этому происходит создание АТФ и НАДФН. Оба этапа имеют общее название — светозависимая стадия фотосинтеза.

Энергия, что накапливается в результате поглощения квантов света, используется в дальнейшем для образования кислорода. Но наличие самого света для этого уже не требуется.

На третьем этапе происходят различные биохимические реакции, в результате которых из углекислого газа могут вырабатываться глюкоза, сахар, крахмал и т.д.

Значение фотосинтеза

Именно благодаря данному процессу Солнце является главным источником энергии на нашей планете. Многие организмы и вовсе живут лишь за счёт солнечной энергии. И они же, буквально, выдыхают её в окружающее пространство.

Это позволяет другим живым организмам пользоваться ей. К примеру, всем нам известно, что мощнейшими источниками энергии для человечества являются нефть, природный газ, торф и уголь. Но мало кто знает, что вся энергия, что выделяется при сжигании этих полезных ископаемых, была запасена в результате фотосинтеза.

Но важнейшим свойством фотосинтеза, разумеется, является поглощение углекислого газа и выработка кислорода.

Ведь именно благодаря этому и существует всё живое на нашей планете. Так что недооценивать важность этого процесса никак нельзя.

Все живые существа нуждаются в питании — оно необходимо им, чтобы выжить. Одни могут получать питательные вещества из других особей, потребляя их, другие же сами вырабатывают пищевые продукты. К таким организмам относятся растения, которые сами обогащают себя полезными веществами в результате фотосинтетического процесса.

Что такое фотосинтез

Фотосинтез — это химический процесс, проходящий в листьях зеленых растений и траве на клеточном уровне, с помощью которого они могут синтезировать углеводы, поглощая энергию дневного светила, и таким образом удовлетворять свои потребности в питании.

Сущность фотосинтеза также заключается во всасывании углекислого газа и высвобождении в атмосферу кислорода.

Осуществляется химический процесс с помощью специальных элементов — хлоропластов, которые содержат в себе хлорофилл. Именно этот пигмент окрашивает растения в зеленый цвет.

Молекулы хлорофилла размещаются в мембранах тилакоидов — внутренней мембране хлоропласта. Тилакоиды часто образуют конструкции, напоминающие стопку дисков и называемые гранами.

История возникновения фотосинтеза как явления насчитывает более 4 веков. Его изучение началось в Бельгии и затем продолжалось учеными в разных странах мира. Точку в веренице научных открытий поставил немецкий ученый Сакс, который, проведя комплекс мероприятий, доказал, что количество поглощаемого углекислого газа равно количеству выделенного кислорода.

Растения — это уникальная биоструктура, способная производить органические вещества из неорганических. Если бы у них не было способности трансформировать энергию солнца в органику, многим живым организмам, в том числе грибам и бактериям, пришлось бы голодать.

Формулу уравнения фотосинтеза можно представить следующим образом: вода + углекислый газ + свет = кислород + углеводы.

Фотосинтез подразделяется на два этапа — световой и темновой.

Световая стадия

Происходит в тилакоиде хлоропласта и начинается с воздействия кванта света на молекулу хлорофилла. В молекуле происходит пробуждение электрона, который переходит на более высокий уровень и начинает участвовать в образовании атомов водорода, которые затем расходуются на синтез глюкозы.

При интенсивном воздействии происходит фотолиз (разложение) молекул воды и образуются молекулы:

химической энергии АТФ (аденозин трифосфат),
НАДФН (никотинамид аденин динуклеотид фосфат).

Темновая фаза

Не зависит от световой энергии и может проходить как в дневное, так и в ночное время. Из-за того, что процесс происходит циклично, эту фазу часто называют циклом Кальвина. Несмотря на то, что темновая фаза не нуждается в свете для катализации фотосинтеза, ей необходимы пробужденные электроны его световой стадии. Именно они помогают преобразовать углекислый газ в молекулы глюкозы. Это значит, что растение, долго пребывающее без полноценного освещения, не сможет провести реакции темновой фазы, так как для этого процесса необходим материал световой фазы.

Значение

Значение фотосинтеза в природе очень велико. Благодаря ему из солнечной энергии вырабатывается жизненно важная органическая субстанция, поддерживающая всю биологическую жизнь на Земле.

Накопление органической массы

Растения накапливают при фотосинтезе углеводы и другие соединения, то есть органическую массу. Все живые организмы на планете могут питаться лишь этой накопленной массой. Пища, полученная из растений, служит основным источником биоэнергии.

Накопление энергии

Вбирая в себя солнечный свет, растения постепенно накапливают энергию. Эта энергия активно используется человеком. Уголь, торф, дрова — все это энергоносители, высвобождающие накопленную биоэнергию.

Недавно американские ученые начали исследовать природные батареи растительного мира и сделали сенсационное открытие: каждый год при благоприятных условиях растениями сохраняется такое количество энергии солнца, что ей можно освещать несколько небольших стран в течение 100 лет.

Кислород в атмосфере

Процесс фотосинтеза позволяет накапливать в атмосфере кислород. Благодаря этому все живые существа дышат и осуществляют свою жизнедеятельность. Также из кислорода образуется озоновый слой, не пропускающий на землю губительные ультрафиолетовые лучи.

Наземные растения способствуют появлению в атмосфере лишь 20 % кислорода, основная масса газовых выделений производится морскими и океанскими водорослями.

Почвообразование

Отмершие растения и их части (корни, опавшие листья) начинают разлагаться в верхнем слое земной поверхности, тем самым образуя состав почвы. Почва развивается благодаря взаимовлиянию элементов органической и неорганической природы. От количества органических элементов зависит ее плодородие.

Наукой доказано, что без взаимодействия продуктов жизнедеятельности животных и бактерий с органическими веществами растений почва образоваться не может.

Основа дыхания

Дыхание — это процесс, противоположный фотосинтезу. То есть происходит распад органической субстанции (углеводов) до неорганической (воды и углекислого газа). Вследствие этого освобождается энергия, необходимая растениям для жизнедеятельности.

Что будет без растений

Без растений жизнь на земле невозможна.

Существует 4 причины, почему без флоры планета погибнет:

Не будет выработки кислорода и живым существам нечем будет дышать.
Если растения не будут поглощать углекислый газ и другие вредные примеси из воздуха, то скоро их уровень настолько повысится, что жить на планете станет невозможно.
Без участия флоры в почвообразовании земли перестанут быть плодородными.
Без растений травоядным животным нечем будет насытить себя и они вымрут, а следом вымрут и хищники, которым некого будет ловить.

Растительный мир играет основную роль в обеспечении жизни на планете, и его исчезновение пагубно скажется на продолжительности существования всего живого.

1. Что является результатом фотосинтетического процесса:

1) белки,
2) жиры,
3) углеводы,
4) нуклеиновые кислоты.

2. В процессе фотосинтеза впитывается:

1) энергия АТФ,
2) энергия солнечного света,
3) тепловая энергия,
4) энергия окисления органических веществ.

3. Фотосинтез протекает:

1) в ядре,
2) в цитоплазме,
3) в клетках мезофилла,
4) в хлоропластах.

4. Фотосинтетические пигменты располагаются:

1) в ядре,
2) в реакционном центре,
3) в органах растения,
4) в хлоропластах.

5. Молекулы хлорофилла помещаются:

1) в мембранах тилакоидов,
2) внутри тилакоидов
3) в прокариоте,
4) в строме.

6. Стопка тилакоидов образует:

1) строму,
2) грану,
3) ламеллу,
4) альдегидную группу.

7. Клеточное дыхание — это:

1) обеспечение клетки энергией,
2) транспорт электронов,
3) обеспечение клетки цианобактериями,
4) газовыделение.

Фотосинтез это источник кислорода и органических соединений,которые являются частью круговорота в природе. Если не будет фотосинтеза,выпадет одно из важнейших звеньев пищевой цепи и нарушится круговорот в природе вещества и энергии.

Хлоропласты содержат хлорофилл .

Бейімділік — организмнің белгілі бір ауруға шалдыққыштығы. Бұл организмге тән қасиет. Оның негіздері:организмнің ауру қоздырғыштардың өмір сүруіне ыңғайлы орта бола алуында;организмдерге енген қоздырғыштың өсіп-өне келе, онда ауру тудыруында.

1. ядро
2. двойной мембранной ядерной оболочкой
3. ядерные поры
4. цитоплазмой
5. хромосомы состоявшие из ДНК и белка
6. хромосомы
7. хромосом
8. одинаковое количество хромосом
9. 23 хромосомы

В родильном доме в одну ночь почти одновременно родилось четыре младенца. Принимала роды одна акушерка, а чем занимался остально

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА!! 1. В поверхностном слое океана плавают серебристые рыбы, на глубине 200-400м-красноватого цвета, еще глуб

Плеееез (81 балл потратила. ) 1) Рассмотрите внешний вид женской шишки второго года. Как она изменилась? Какой процесс происход

Дам 15 баллов. Установи последовательность соподчинения систематических категорий у представителей хордовых животных, начиная с

Органоид, присущий только растительной клетки: а) митохондрии, б) вакуоли с клеточным соком, в) клеточный центр, г) рибосомы. По

1) Рассмотрите предложенные вам комнатные растения( любое, например фиалка) . Обратите внимания на цветки, соцветия, плоды.2) Оп

Помогите пожалуйста, вот как ЭТО ДЕЛАТЬ?? Просто объясните, ведь мне нужно это как-то понимать.ВОТ У МЕНЯ ГЛАВНЫЙ ВОПРОС: Как определить ВСХОЖЕСТЬ в % . Вот я НИКАК НЕ МОГУ ПОНЯТЬ:(ОБЪЯСНИТЕ .

ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ И ФОТОСИНТЕЗ У растений дыхание присуще всем органам, тканям и клеткам. Для дыхания они используют атмосферный кислород, проникающий через устьица листьев и зелёных побегов, кожицу .

ПРИМЕРЫ К СВОЙСТВАМ ЖИВОГО. 1) живые организмы имеют сходный химический состав и единый принцип строения. 2) все живые организмы представляют собой "открытые системы", т.е. устойчивые лишь при условии .

1. организмы, не нуждающиеся в готовых органических веществах 2. организмы, способные получать энергию только из готовых белков, жиров, углеводов 3. организмы, используемые химическую энергию .

1. Назови область распространения всех живых организмов Земли, где они активно создают среду обитания и взаимодействуют с другими оболочками планеты. 2. Какой учёный создал учение о биосфере. 3. Как .

Читайте также: