Пластиди (хлоропласти, хромопласти), хлорофіли, каротиноїди.
Лекція 10-12
Тема: Фотосинтез.
Додаткова література:
М.М. Овчинников, Н.М. Шиханова. Фотосинтез. М., 1972
Пігменти пластид зелених рослин і методика їх досліджень. Під ред. Сапожникова. Вид-во "Наука", М. - Л., 1964.
І.А. Шульгін. Сонячна радіація і рослина. Вид-во "Гідромет", Л., 1967.
Ю.С. Насиров. Фотосинтез і генетика хлоропластів. Вид-во "Наука", М., 1975.
Питання до теми:
Загальна характеристика фотосинтезу.
Лист як орган фотосинтезу.
Пластиди (хлоропласти, хромопласти), хлорофіли, каротиноїди.
Світлова фаза фотосинтезу.
Фотосистема 1.
Фотосистема П.
Фотоліз води або реакція Хілла.
Темнова фаза фотосинтезу або цикл Кальвіна (С-3 шлях фотосинтезу).
З-4 шлях фотосинтезу.
САМ-фотосинтез.
Фотодихання.
Характеристика основних показників фотосинтезу: інтенсивності та продуктивності.
Засвоєння рослиною фотосинтетично активної радіації.
Умови, що впливають на інтенсивність і продуктивність фотосинтезу.
Шляхи підвищення продуктивності фотосинтезу.
Добовий хід фотосинтезу у світлолюбних і тіньовитривалих рослин.
Роль зелених рослин в природі.
Загальна характеристика фотосинтезу.
Життя на нашій планеті забезпечується енергією фотонів, що міститься в сонячному випромінюванні. Ця енергія (кванти сонячного світла - фізична форма енергії) поглинається фотоавтотрофної організмами - у переважній більшості є рослинами. Поглинання або абсорбція енергії здійснюється специфічними молекулами - пігментами, які здатні її перетворювати в енергію хімічних зв'язків. Надалі поглинута і перетворена енергія витрачається автотрофами на приєднання молекули вуглекислого газу до органічної молекулі, тобто на синтез органічної речовини з неорганічного. Загальновідома реакція фотосинтезу:
|
|
|
6СО 2 + 6 Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + 6О 2
Фотосинтез складається з двох сполучених процесів:
Окислення води до кисню
Відновлення вуглекислого газу воднем води до полісахаридів.
Багато років припускали, що кисень звільняється з молекули вуглекислого газу, але вивчення процесу фотосинтезу у мікроорганізмів та виявлення у них здатності використовувати як донорів електронів не воду, а інші водородсодержащие речовини, дозволило встановити, що кисень виходить в результаті розкладу води.
Виявилося, що процес фотосинтезу складається з двох фаз:
Світловий, в якій розкладається вода під дією енергії сонця, абсорбованої пігментами, і відбувається запасання енергії у вигляді хімічних зв'язків в макроергічних молекулах (АТФ і НАДФ),
|
|
|
Темнової, в якій відбувається власне синтез органічних речовин (глюкози, а потім крохмалю) з вуглекислого газу за рахунок використання енергії, що накопичилася в світловий фазі.
Лист як орган фотосинтезу.
Лист рослини - це основний орган рослини, де проходить процес фотосинтезу. Оскільки в основному лист покритий малопроникних для газів кутикулою, то надходження СО 2 в тканини йде через продихи, а в тканинах - через сильно розгалужену мережу міжклітинних повітроносних каналів.
До верхньої боці аркуша прилягає Палісадна паренхіма, клітини якої розташовані перпендикулярно, щільно стикаються один з одним і містять багато хлоропластів. Ця Палісадна паренхіма і є основною асиміляційну тканиною. До нижнього епідермісу прилягає губчаста паренхіма з пухко розташованими клітинами і міжклітинниками. Крім того, весь аркуш пронизаний жилками, за якими йде перенесення веди, мінеральних іонів і асимілятів.
У палісадна паренхімі немає жодної клітини, яка відстояла б від найближчої до неї жилки далі, ніж на кілька клітинних діаметрів.
Пройшовши крізь устьячкові бар'єр, атмосферне СО 2 розчиняється у воді, гідратіруются і перетворюється у вугільну кислоту, а потім дисоціює до бікарбонат-іонів (НСО 3 +), запас яких і служить резервом потенційного СО 2 для використання у фотосинтезі.
|
|
|
Оскільки основною тканиною, що поглинає енергію сонця, є Палісадна паренхіма, яка містить максимальну кількість хлоропластів, то, знаючи співвідношення між площею аркуша і площею поверхні хлоропластів, можна приблизно визначити і поглинаючу здатність посівів. Так, на 1 га посіву в середньому припадає 5 га листкової поверхні, тобто 1000 га поверхні хлоропластів, так як 1 см 2 листкової поверхні відповідає 200 см 2 поверхні хлоропластів. При цьому площа поверхні міжклітинниками, випаровують воду складає 50 га. У цьому виявляється загальнобіологічий закон - створення внутрішніх робочих поверхонь при порівняно малих зовнішніх випаровуючий площах за рахунок витрат невеликих кількостей матеріалу.
У залежності від умов проживання рослин (посушливий або надлишково вологий клімат, тропічний клімат з надмірною інтенсивністю сонячного випромінювання) в будові листя можуть спостерігатися ті чи інші морфологічні або біохімічні особливості, однак загальні принципи будови листка зберігаються.
Пластиди (хлоропласти, хромопласти), хлорофіли, каротиноїди.
|
|
|
У рослинах зустрічається три типи пластид, які діляться в залежності від типу пігментів, що входять до їх складу:
Хлоропласти,
Хромопласти,
Лейкопласти.
Для процесу фотосинтезу найважливішу роль відіграють хлоропласти, що містять хлорофіли. Хромопласти або окремі групи каротиноїдів можутьбрати участь у процесі фотосинтезу, проте їх роль більш допоміжна. Проте, зустрічаються рослини з переважанням хромопластів (японська слива, декоративні краснолістние форми), які самостійно здійснюють процес фотосинтезу.
Будова хлоропласта - подвійна мембрана, що відокремлює хлоропласт від цитоплазми, фотосинтетичні мембрани - тилакоїди строми і тилакоїдигран, наявність ділянок ДНК, здатність до цитоплазматичної спадкоємства. Внутрішні частини порожнини тилакоїдів гран і межгранальние тилакоїди - це єдина замкнута фотосинтетична внутрімембранная порожнину, об'єднана в єдину Фотоенергетичне систему хлоропласта.
Грана хлоропласта складається з 10-30 тилакоїдів, а всього в хлоропласті 100-150 гран, таким чином поверхню фотосинтетичних мембран тилакоїдів в 10 разів перевищує поверхню самого хлоропласта.
Особлива роль відводиться кінцевим тилакоїди грани, які, будучи селективним фільтром, оберігають грану від зайвого опромінення або подають сигнал на зміну орієнтації осі грани. За оптимальних умов освітлення осі гран зазвичай спрямовані радіально до більш опуклій стороні хлоропласта.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 950; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!