Фотолиз воды синтез глюкозы использование энергии атф

Тест по теме Фотосинтез

heart

heart

heart

3175. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.

1. Клетки зелёных растений, используя энергию окислительно-восстановительных реакций, способны синтезировать органические вещества. 2. Исходными веществами для фотосинтеза служат вода и углекислый газ. 3. Процесс создания органических веществ начинается с разложения воды на кислород и протон водорода. 4. Затем синтезируется АТФ, которая используется в дальнейшем. 5. На последнем этапе образуются глюкоза и кислород. 6. Запасённая энергия АТФ при этом расходуется на синтез углевода. 7. Таким образом, результатом процесса является образование органических веществ из неорганических и, как побочного продукта, кислорода.

heart

Ошибки допущены в предложениях 1, 3, 5:

1) Клетки зеленых растений, используя энергию солнечного света (световую энергию), синтезируют органические вещества
3) Процесс синтеза органических веществ начинается с фотолиза воды: попадания фотона на молекулу хлорофилла
5) Глюкоза образуется в результате светонезависимой (темновой) фазы, а кислород является продуктом световой фазы

1) образование углекислого газа в процессе дыхания
2) использование органических веществ в процессе питания
3) образование в клетках растений глюкозы
4) поглощение углекислого газа растениями в процессе фотосинтеза
5) образование крахмала в клетках растений

Источник

Фотосинтез

Типы питания

1248

Фотосинтез

1242

Ниже вы увидите сравнение строения хлорофилла и гемоглобина. Обратите внимание, что в центре молекулы хлорофилла находится ион Mg.

1243

В высшей степени гениально значение процесса фотосинтеза подчеркнул русский ученый К.А. Тимирязев: «Все органические вещества, как бы они ни были разнообразны, где бы они ни встречались, в растении ли, в животном или человеке, прошли через лист, произошли от веществ, выработанных листом. Вне листа или, вернее, вне хлорофиллового зерна в природе не существует лаборатории, где бы выделялось органическое вещество. Во всех других органах и организмах оно превращается, преобразуется, только здесь оно образуется вновь из вещества неорганического»

Более подробно мы обсудим значение фотосинтеза в завершение этой статьи. Фотосинтез состоит из двух фаз: светозависимой (световой) и светонезависимой (темновой). Я рекомендую использовать названия светозависимая и светонезависимая, так как они способствуют более глубокому (и правильному!) пониманию фотосинтеза.

Светозависимая фаза (световая)

Эта фаза происходит только на свету на мембранах тилакоидов в хлоропластах. В ней принимают участие различные ферменты, белки-переносчики, молекулы АТФ-синтетазы и зеленый пигмент хлорофилл.

1182

Хлорофилл выполняет две функции: поглощения и передачи энергии. При воздействии кванта света хлорофилл теряет электрон, переходя в возбужденное состояние. С помощью переносчиков электроны скапливаются с наружной поверхности мембраны тилакоидов, тем временем внутри тилакоида происходит фотолиз воды (разложение под действием света):

Гидроксид-ионы отдают лишний электрон, превращаясь в реакционно способные радикалы OH, которые собираются вместе и образуют молекулу воды и свободный кислород (это побочный продукт, который в дальнейшем удаляется в ходе газообмена).

При достижении критической разницы, часть протонов проталкивается на внешнюю сторону мембраны через канал АТФ-синтетазы. В результате этого выделяется энергия, которая может быть использована для фосфорилирования молекул АДФ:

1244

Кислород удаляется из клетки как побочный продукт фотосинтеза, он совершенно не нужен растению. АТФ и НАДФ∗H2 в дальнейшем оказываются более полезны: они транспортируются в строму хлоропласта и принимают участие в светонезависимой фазе фотосинтеза.

Светонезависимая (темновая) фаза

При участии АТФ и НАДФ∗H2 происходит восстановление CO2 до глюкозы C6H12O6. В светонезависимой фазе происходит цикл Кальвина, в ходе которого и образуется глюкоза. Для образования одной молекулы глюкозы требуется 6 молекул CO2, 12 НАДФ∗H2 и 18 АТФ.

1245

Таким образом, в результате темновой (светонезависимой) фазы фотосинтеза образуется глюкоза, которая в дальнейшем может быть преобразована в крахмал, служащий для запасания питательных веществ у растений.

Значение фотосинтеза

Значение фотосинтеза невозможно переоценить. Уверенно утверждаю: именно благодаря этому процессу жизнь на Земле приобрела такие чудесные и изумительные формы, какие мы видим вокруг себя: удивительные растения, прекрасные цветы и самые разнообразные животные.

1246

1247

Хемосинтез был открыт русским микробиологом С.Н. Виноградским в 1888 году. Большинство хемосинтезирующих бактерий относится к аэробам, для жизни им необходим кислород.

1249

Значение хемосинтеза

Хемосинтезирующие бактерии являются неотъемлемым звеном круговорота в природе таких элементов как: азот, сера, железо.

Усвоение нитратов происходит за счет клубеньковых бактерий на корнях бобовых растений, однако важно помнить, что клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии, в отличие от нитрифицирующих бактерий, питаются гетеротрофно.

1250

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Фотолиз воды синтез глюкозы использование энергии атф

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания световой фазы фотосинтеза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

1) образуется молекулярный кислород в результате разложения молекул воды

2) происходит синтез углеводов из углекислого газа и воды

3) происходит полимеризация молекул глюкозы с образованием крахмала

4) осуществляется синтез молекул АТФ

5) происходит фотолиз воды

СВЕТОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА (происходит на свету на мембранах тилакоидов):

1) возбуждение хлорофилла (a и b) и перемещение электронов;

2) фотолиз (разложение) молекул воды и образование (выделение) кислорода и водорода (протонов);

3) синтез молекул АТФ;

4) соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ∙H.

ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА (свет не нужен, происходит в строме хлоропласта):

1) в строму поступают НАДФ∙H, АТФ и CO2;

2) связывание CO2 с рибулозодифосфатом (C5-углевод) – фиксация неорганического углерода (C6-углевод);

3) C6-углевод распадается на 2 триозы (C3-углевод);

4) присоединение к триозам фосфатов (от АТФ) – активирование триоз (синтез триозофосфатов);

5) восстановление триоз (за счет протонов НАДФ∙H);

6) синтез глюкозы (соединение двух триоз);

7) синтез крахмала из глюкозы.

(1) образуется молекулярный кислород в результате разложения молекул воды — световая фаза;

(2) происходит синтез углеводов из углекислого газа и воды — признак выпадает (темновая фаза);

(3) происходит полимеризация молекул глюкозы с образованием крахмала — признак выпадает (темновая фаза);

(4) осуществляется синтез молекул АТФ — световая фаза;

(5) происходит фотолиз воды — световая фаза.

Обратите внимание, что в ответ необходимо указать «выпадающие» признаки.

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания световой фазы фотосинтеза в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

2) восстановление углекислого газа до глюкозы

3) синтез молекул АТФ за счет энергии солнечного света

4) соединение водорода с переносчиком НАДФ+

5) использование энергии молекул АТФ на синтез углеводов

СВЕТОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА (происходит на свету на мембранах тилакоидов):

1) возбуждение хлорофилла (a и b) и перемещение электронов;

2) фотолиз (разложение) молекул воды и образование (выделение) кислорода и водорода (протонов);

3) синтез молекул АТФ;

4) соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ∙H.

ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА (свет не нужен, происходит в строме хлоропласта):

1) в строму поступают НАДФ∙H, АТФ и CO2;

2) связывание CO2 с рибулозодифосфатом (C5-углевод) – фиксация неорганического углерода (C6-углевод);

3) C6-углевод распадается на 2 триозы (C3-углевод);

4) присоединение к триозам фосфатов (от АТФ) – активирование триоз (синтез триозофосфатов);

5) восстановление триоз (за счет протонов НАДФ∙H);

6) синтез глюкозы (соединение двух триоз);

7) синтез крахмала из глюкозы.

(1) фотолиз воды — световая фаза;

(2) восстановление углекислого газа до глюкозы — признак выпадает (темновая фаза);

(3) синтез молекул АТФ за счет энергии солнечного света — световая фаза;

(4) соединение водорода с переносчиком НАДФ+ — световая фаза;

Темновая фаза фотосинтеза характеризуется

1) протеканием процессов на внутренних мембранах хлоропластов

2) синтезом глюкозы

3) фиксацией углекислого газа

4) протеканием процессов в строме хлоропластов

5) наличием фотолиза воды

6) образованием АТФ

СВЕТОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА (происходит на свету на мембранах тилокоидов):

1) возбуждение хлорофилла (a и b) и перемещение электронов;

2) фотолиз (разложение) молекул воды и образование (выделение) кислорода и водорода (протонов);

3) синтез молекул АТФ;

4) соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ∙H.

ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА (свет не нужен, происходит в строме хлоропласта):

1) в строму поступают НАДФ∙H, АТФ и CO2;

2) связывание CO2 с рибулозодифосфатом (C5-углевод) – фиксация неорганического углерода (C6-углевод);

3) C6-углевод распадается на 2 триозы (C3-углевод);

4) присоединение к триозам фосфатов (от АТФ) – активирование триоз (синтез триозофосфатов);

5) восстановление триоз (за счет протонов НАДФ∙H);

6) синтез глюкозы (соединение двух триоз);

7) синтез крахмала из глюкозы.

(1) протеканием процессов на внутренних мембранах хлоропластов — световая фаза;

(2) синтезом глюкозы — темновая фаза;

(3) фиксацией углекислого газа — темновая фаза;

(4) протеканием процессов в строме хлоропластов — темновая фаза;

(5) наличием фотолиза воды — световая фаза;

(6) образованием АТФ — световая фаза.

Биосинтез белка, в отличие от фотосинтеза, происходит

3) с использованием энергии солнечного света

4) в реакциях матричного типа

6) с участием рибонуклеиновых кислот

1) происходит на рибосомах (рибосомы обеспечивают сборку белковой цепи из аминокислот);

2) в процессе участвуют молекулы: иРНК (переносит информации от ДНК к рибосомам месту синтеза белка, является матрицей для синтеза белка); аминокислоты (структурные компоненты (мономеры), из которых синтезирует белок (полимер)); тРНК (доставляют аминокислоты из цитоплазмы к месту синтеза белка на рибосомы); АТФ (обеспечивает процессы биосинтеза энергией);

3) информация с иРНК (матрица) переводится (транслируется) в аминокислотную последовательность белка (реакция матричного синтеза);

4) используется энергия АТФ.

1) происходит в хлоропластах с использованием энергии солнечного света (световая фаза – на мембранах тилокоидов гран, темновая фаза – в строме);

2) в процессе участвуют молекулы: углекислый газ (источник углерода для синтеза глюкозы); 2) вода (источник протонов водорода); 3) АТФ (синтезируется в световую фазу и используется в темновую фазу для синтеза глюкозы); НАДФ+ (переносчик протонов водорода); ферменты;

3) используется солнечная энергия, которая переводится в энергию химических связей АТФ.

(1) в хлоропластах — фотосинтез;

(2) на рибосомах — биосинтез белка;

(3) с использованием энергии солнечного света — фотосинтез;

(4) в реакциях матричного типа — биосинтез белка;

(5) в лизосомах — энергетический обмен (подготовительный этап);

(6) с участием рибонуклеиновых кислот — биосинтез белка.

Источник

Что такое фотосинтез и почему он так важен для нашей планеты

Фотосинтез — один из самых важных биологических процессов на Земле. Благодаря фотосинтезу живые организмы получают кислород, необходимый для дыхания, а сами растения создают полезные органические вещества для своей жизнедеятельности. В этой статье мы поговорим о том, что обозначает фотосинтез, как он происходит и что образуется в процессе фотосинтеза.

5ae47db9e8c2bb9e584b8208 wall clock

Что такое фотосинтез

Фотосинтез — процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза.

Процессы фотосинтеза идут в тканях, содержащих хлоропласты, — преимущественно, в листе, на который приходится большая часть процессов фотосинтеза. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл.

Строение хлоропластов

Чтобы понять, что происходит в растении при фотосинтезе, изучим подробнее хлоропласты. Хлоропласты — это особые пластиды растительных клеток, в которых происходит фотосинтез. Основные элементы структурной организации хлоропластов высших растений представлены на рис.1.

60bf442f62e22b93c8ad0f7e 3129514

Хлоропласт — это двумембранный органоид. Внешняя мембрана проницаема для большинства органических и неорганических соединений. Она содержит специальные транспортные белки, благодаря которым нужные для работы хлоропласта пептиды и другие вещества попадают в него из цитоплазмы. Внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью и способна контролировать, какие именно вещества попадут во внутреннее пространство хлоропласта.

60b7631e33792aeb8f8f2962 podtyani shkolnyi predmet

Для хлоропластов характерна сложная система внутренних мембран, позволяющая пространственно организовать фотосинтетический аппарат, упорядочить и разделить реакции фотосинтеза, несовместимые между собой, и их продукты. Мембраны образуют тилакоиды, которые, в свою очередь, собираются в «стопки» — граны. Пространство внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом.

Внутреннее пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные зёрна.

Пигменты хлоропластов

Что происходит во время фотосинтеза? На молекулярном уровне фотосинтез обеспечивают особые вещества — пигменты, благодаря которым энергия солнечного света становится доступной для биологических систем. У фотосинтезирующих организмов можно выделить три основные группы пигментов:

В хлоропластах пигменты ассоциированы с белками с помощью ионных, водородных и других типов связей. Не стоит забывать, что у растений есть множество других пигментов, находящихся не в хлоропластах и не принимающих участие в фотосинтезе — например, антоцианы.

Хлорофилл

Хлорофиллы выполняют функции поглощения, преобразования и транспорта энергии света. Лучше всего хлорофиллы поглощают свет в синей (430—460 нм) и красной (650—700 нм) областях спектра. Зелёную область спектра хлорофиллы эффективно отражают, что придаёт растению зелёный цвет.

Интересно, что строение молекулы хлорофилла схоже со строением гемоглобина, но центром молекулы хлорофилла является ион магния, а не железа.

Основными хлорофиллами высших растений являются хлорофилл a и хлорофилл b, они входят в состав реакционных центров фотосистем и светособирающих комплексов мембран тилакоидов хлоропластов. Светособирающие комплексы улавливают кванты света и передают энергию к фотосистемам I и II. Фотосистемы — это пигмент-белковые комплексы, играющие ключевую роль в световой фазе фотосинтеза.

Каротиноиды

Каротиноиды — это жёлтые, оранжевые или красные пигменты. В зелёных листьях каротиноиды обычно незаметны из-за наличия в листьях хлорофилла. При разрушении хлорофилла осенью именно каротиноиды придают листьям характерную жёлто-оранжевую окраску.

Каротиноиды химически представляют собой 40-углеродную цепь с двумя углеродными кольцами по краям цепи. В строении ксантофиллов, в отличие от каротинов, присутствуют спиртовые, эфирные или альдегидные группы.

Учите биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду BIO72020 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 7 класса, в котором изучается тема фотосинтеза.

Что происходит в процессе фотосинтеза

Как уже было сказано ранее, в ходе фотосинтеза в хлоропластах под действием солнечного света образуются органические вещества.

Процесс фотосинтеза можно разделить на две фазы:

В ходе световой фазы фотосинтеза образуется энергия в виде АТФ и универсальный донор атома водорода — восстановитель НАДФН (НАДФ·Н2). Эти вещества необходимы для протекания темновой фазы. Также образуется побочный продукт — кислород. Световая фаза может проходить только на мембранах тилакоидов и на свету.

Благодаря сложному биохимическому процессу — циклу Кальвина — в темновую фазу фотосинтеза образуются органические вещества (сахара). Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и на свету, и в темноте. Темновые ферментативные процессы протекают медленнее, чем световые, поэтому при очень ярком освещении скорость протекания фотосинтеза будет полностью определяться скоростью темновой фазы. Схемы процессов фотосинтеза представлены на рис.2. Подробное описание процессов смотри далее.

5ef706d18647a63fd11e254a RdX Wom96IIjjNqrddN1jUM ExxMRnJLblKeUyy 7D6uRYRkZTquonFmUnapGUuMGLJL9kJkSVyah88Zz0gccxCneDd8U35jO 2M88e qmxFkBE0k23eiVFJ lbIB4zsMpO yvkW

Световая фаза фотосинтеза

Чтобы лучше понять, что происходит во время фотосинтеза, разберём фазы фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может быть поделена на три этапа:

Для того чтобы понять, что происходит во время фазы фотосинтеза, рассмотрим эти процессы подробнее. Кванты света улавливаются светособирающими комплексами фотосистемы I — молекула хлорофилла в составе светособирающего комплекса переходит в возбуждённое состояние, и энергия передаётся в реакционный центр фотосистемы I. Происходит возбуждение молекул хлорофилла фотосистемы I, отщепляется электрон. Пройдя по цепочке внутренних компонентов фотосистемы I и внешних переносчиков, электрон в конце концов попадает к НАДФ+ — образуется восстановитель НАДФН. Получается, что хлорофилл фотосистемы I отдал электрон и приобрёл положительный заряд, и для дальнейшего функционирования необходимо восстановить нейтральность молекулы, получить электрон, чтобы закрыть «дырку». Этот электрон приходит от фотосистемы II.

На светособирающие комплексы фотосистемы II попадают кванты света — происходит возбуждение молекулы хлорофилла фотосистемы II, молекула хлорофилла отдаёт электрон и переходит в окисленное состояние. Нехватку электрона хлорофилл восполняет благодаря фотолизу воды, при этом образуется протоны H+, а также важный побочный продукт фотосинтеза — кислород. По цепи переносчиков электрон от хлорофилла фотосистемы II попадает к хлорофиллу реакционного центра фотосистемы I и восстанавливает его. Теперь этот хлорофилл может снова поглощать энергию кванта света и отдавать электрон в электрон-транспортную цепь.

Протоны, попадающие во внутритилакоидное пространство, используются для синтеза АТФ. С помощью фермента АТФ-синтазы за счёт градиента протонов образуется АТФ из АДФ и фосфата. Под градиентом понимают неравномерное распределение: во внутритилакоидном пространстве H+ больше, в строме — меньше. Поэтому частицы стремятся проникнуть в строму, переходят в неё через АТФ-синтазу, а в процессе пути сквозь белковый комплекс отдают ему часть энергии, которая и используется для синтеза АТФ.

Темновая фаза фотосинтеза

Что образуется при фотосинтезе в темновую фазу? В строме хлоропластов с помощью энергии АТФ и восстановителя НАДФН, полученных в световую фазу, образуются простые сахара, из которых в ходе других процессов образуется крахмал. Ферментативные процессы не нуждаются в наличии света. Важнейший процесс, происходящий в темновую фазу фотосинтеза, — фиксация углекислого газа воздуха. Синтез и превращения сахаров в хлоропластах имеют циклический характер и носят название цикл Кальвина.

В нём можно выделить три этапа:

В строме хлоропластов находится производное простого пятиуглеродного сахара рибозы. С помощью особого фермента (Рубиско) к производному рибозы присоединяется CO2 (реакция карбоксилирования) — образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое быстро распадается на две трехуглеродные молекулы. Дальше, с затратой АТФ и НАДФН, полученных в ходе световых процессов, трехуглеродное соединение модифицируется — образуется восстановленное соединение с атомом фосфора и альдегидной группой в составе. Теперь перед клеткой стоит проблема: необходимо получить шестиуглеродное соединение — глюкозу для синтеза крахмала, а также пятиуглеродное — производное рибозы для того, чтобы эти процессы могли начаться заново. Для решения этих проблем в фазу регенерации из полученных ранее трехуглеродных соединений под действием ферментов образуются четырёх-, пяти-, шести- и семиуглеродные сахара. Из шестиуглеродной молекулы образуется глюкоза, из которой синтезируется крахмал. Из пятиуглеродной молекулы образуется производное рибозы и цикл замыкается. Остальные сахара также используются клеткой в других биохимических процессах.

Отдельно стоит сказать про крайне важный фермент первой фазы цикла Кальвина — рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилазу (Рубиско). Это сложный фермент, состоящий из 16 субъединиц, с молекулярной массой в 8 раз больше, чем у гемоглобина. Является одним из важнейших ферментов в природе, поскольку играет центральную роль в основном механизме поступления неорганического углерода (из CO2) в биологический круговорот. Содержание Рубиско в листьях растений очень велико, он считается самым распространённым ферментом на Земле.

5ef706d11883fa2d4f8b8b37 TfuzKeBEMTzaqzqj8aK2Ey5XkP9rOVNX7 O6Wd nOMAMwECoSLO1aBCq Wtb7j1a 6kX5qwfsCa HExt5d36PbjWag56qu

Значение фотосинтеза

В процессе фотосинтеза энергия света заключается в энергию химических связей органических веществ. Поэтому фотосинтез служит первичным источником почти всей энергии, используемой живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Практически все живые организмы, за исключением хемосинтетиков, так или иначе пользуются теми продуктами, что выделяются при фотосинтезе.

За счёт фотосинтеза сформировалась и поддерживается пригодная для дыхания атмосфера с высоким содержанием кислорода.

Фиксация углекислого газа в ходе фотосинтеза служит главным местом входа неорганического углерода в биогеохимический цикл. Также ассимиляция CO2 препятствует перегреву Земли, предотвращая парниковый эффект.

Заключение

Каждый год на нашей планете благодаря фотосинтезу производится около 200 миллиардов тонн кислорода, из которого образуется озоновый слой, защищающий от ультрафиолетовой радиации. Фотосинтез помогает поддерживать состав атмосферы и препятствует увеличению количества углекислого газа. Без растений и кислорода, который они выделяют в процессе фотосинтеза, жизнь на нашей планете была бы просто невозможна.

Источник

Комфорт
Adblock
detector