Суммарное уравнение фотосинтеза.
Хемосинтез.
Хемосинтез (от хемо... и синтез), процесс образования некоторыми бактериями органических веществ из неорганических веществ диоксида углерода за счет энергии, полученной при окислении неорганических соединений (аммиака, водорода, соединений серы, закисного железа и др.).
Хемосинтезирующие бактерии, наряду с фотосинтезирующими растениями и микробами, составляют группу автотрофных организмов. Хемосинтез открыт в 1887 С. Н. Виноградским.
NН3 —O2— NHO2 + энергия;
NHO2 —O2— NНО3 + энергия.
Значение: Высвобождающаяся в ходе реакций окисления энергия запасается бактериями в виде молекул АТФ и используется для синтеза органических соединений, который протекает сходно с реакциями темновой фазы фотосинтеза.
Хемосинтезирующие бактерии играют очень важную роль в биосфере. Они участвуют в очистке сточных вод, способствуют накоплениям в почве минеральных веществ, повышают плодородие почвы.
Фотосинтез.
Фотосинтез (от фото... и синтез) - уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений.
Основа фотосинтеза — последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора — восстановителя (вода, водород и др.) к акцептору — окислителю (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2, если окисляется вода.
|
|
|
Зеленые растения способны при помощи пигмента хлорофилла, содержащегося в хлоропластах, преобразовывать световую энергию солнца в энергию химических связей органических веществ. Из энергетически бедных веществ СО2 и Н2О они синтезируют богатые энергией углеводы и выделяют кислород.
Процесс фотосинтеза начинается с момента освещения хлоропласта видимым светом. При поглащении молекулой хлорофилла кванта света один из ее электронов переходит в «возбужденное» состояние и поднимается на более высокий энергетический уровень. Одновременно под действием света происходит фотолиз воды с образованием ионов Н+ и ОН- . Возбужденный электрон присоединяется к иону водорода Н+ восстанавливая его до атома Н. далее атомы водорода соединяются с НАДФ и восстанавливают его до НАДФ . Н2. Ионы гидроксила, оставшись без противоионов отдают свои электроны и превращаются в свободные радикалы ОН, которые, взаимодействуя друг с другом образуют воду и свободный кислород:
4 ОН = 2Н2О + О2
Образующиеся в результате световых реакций первичные продукты фотосинтеза — НАДФН и АТФ — используются в ходе дальнейших ферментативных реакций для восстановления углекислоты до углеводов, жиров, белков.
|
|
|
В световую фазу:
1. Фотолиз воды с выделением кислорода,
2. Восстановление НАДФ,
3. Синтез АТФ из АДФ и фосфата.
В темновую фазу: Образующиеся в темновых реакциях углеводы могут откладываться в виде крахмала в хлоропластах; выходить из хлоропластов и использоваться в образовании нового структурного материала клеток; служить источником энергии для различных метаболических процессов; транспортироваться в запасающие органы растения. В темновых реакциях фотосинтеза происходит использование образовавшихся на свету АТФ и НАДФН в цикле фиксации углекислоты и ее последующего восстановления до углеводов.
У всех фотосинтезирующих организмов фотохимические процессы световой стадии фотосинтеза происходят в особых энергопреобразующих мембранах, называемых тилакоидными, и организованы в так называемую электрон-транспортную цепь. Темновые реакции фотосинтеза осуществляются вне тилакоидных мембран (в цитоплазме у прокариот и в строме хлоропласта у растений). Таким образом, световая и темновая стадии фотосинтеза разделены в пространстве и во времени.
|
|
|
Накопленная в световую фазу энергия используется для синтеза моносахаридов из диоксида углерода и водорода путем сложных ферментативных реакций.
6 СО2 + 6 Н2О = С6Н12О6 + 6 О2 –
суммарное уравнение фотосинтеза.
Условия для повышения продуктивности фотосинтеза:
1. Оптимальный световой режим (интенсивность освещения и длительность светового дня),
2. Благоприятный температурный режим (20-25 О)
3. Достаточная увлажненность почвы
4. Достаточное содержание СО2 в воздухе.
5. Достаточное содержание минеральных солей в почве.
Экология фотосинтеза.
Интенсивность фотосинтеза зависит в первую очередь от интенсивности и спектрального состава света, концентрации СО2 и О2, температуры, водного режима растения, минерального питания и др. факторов внешней среды. Адаптация фотосинтеза к этим факторам лежит в основе жизнедеятельности растения. В условиях, когда внешние факторы не лимитируют скорость фотосинтеза, его интенсивность достигает максимальной величины и целиком определяется ростовой функцией.
В среднем листья поглощают 80-85% энергии фотосинтетически активной радиации (400-700 нм) и 25% энергии инфракрасных лучей, что составляет около 55% общей солнечной радиации. Однако для фотосинтеза используется только 1,5-2% поглощенной энергии.
|
|
|
Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности падающего света имеет форму логарифмической кривой. У светолюбивых С3-растений максимальная скорость фотосинтеза наблюдается при освещении меньше яркого солнечного света. При дальнейшем увеличении интенсивности падающего света кривая скорости фотосинтеза постепенно выходит на плато (насыщение) и затем снижается (так называемое послеполуденное торможение). У С4-растений высокая скорость фотосинтеза наблюдается только при высоком уровне освещенности. У них отсутствует послеполуденное торможение фотосинтеза, а световая кривая не имеет насыщения на ярком солнечном свету.
При изменении условий освещения интенсивность фотосинтеза меняется, а фотосинтетический аппарат «настраивается» на новые условия на разных уровнях своей организации. Это важное адаптивное свойство позволяет растениям полнее использовать свет низких и умеренных интенсивностей и предохранять мембраны хлоропластов от повреждений при очень ярком свете, особенно если он сочетается с неблагоприятными факторами среды (низкой температурой, засухой и др.).
Качественный состав падающего света также влияет на скорость фотосинтеза и качественный состав его продуктов. Так, при выращивании растений на синем свету преимущественно образуются соединения неуглеводной природы — аминокислоты, белки и органические кислоты.
Зависимость фотосинтеза от температуры описывается одновершинной кривой. У растений умеренного пояса интенсивность фотосинтеза достигает максимума в интервале температур 20-25°С и снижается при дальнейшем повышении температуры. При температуре 40°С фотосинтез практически полностью тормозится, а при 45°С такие растения погибают. Однако растения, произрастающие в пустыне, способны осуществлять фотосинтез даже при температуре 58°С. У растений северных широт нижняя температурная граница фотосинтеза находится в пределах от -15°С (сосна, ель) до -0,5°С, а у тропических растений — в области низких положительных температур (4-8°С).
Значение фотосинтеза:
Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического. Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле со Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие. Гетеротрофные организмы — животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные растения и водоросли — обязаны своим существованием автотрофным организмам — растениям - фотосинтетикам, создающим на Земле органическое вещество и восполняющим убыль кислорода в атмосфере.
1. Атмосфера обогащается кислородом.
2. Атмосфера очищается от избытка диоксида углерода.
3. Повышает продуктивность с/х растений, так как урожай зависит от скорости фотосинтеза, а она обусловлена генотипом растения и факторами внешней среды.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 80; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!