Фотосинтез канал через который в экосистему планеты

Фотосинтез – канал, через который в экосистему планеты Земля входит энергия, необходимая всему живому.

История открытия § 17 век. Ван Гельмонт (масса вербы за 5 лет увеличилась на 74, 4 кг, а масса грунта убыла на 57 г. ) § 1771 г. Джозеф Пристли (растения исправляют воздух). § 1778 г. Я. Ингенхауз (растения это делают только на свету)

История открытия • Первым обнаружил, что растения выделяют кислород, английский химик Джозеф Пристли около 1770. • В 1817 г. два французских химика, Пельтье и Каванту, выделили из листьев зеленое вещество и назвали его хлорофиллом. • В 1845 г. немецкий физик Роберт Майер утверждеал о том, что зеленые растения преобразуют энергию, солнечного света в химическую энергию. • Тимирязев показал, что фотосинтез проходит с наибольшей интенсивностью в тех областях солнечного спектра, где находятся максимумы поглощения хлорофилла.

История открытия • В 20 в. было установлено, что процесс фотосинтеза начинается на свету в фоторецепторах хлорофиллов, однако многие из последующих стадий могут протекать в темноте. • В 1941 американский биохимик Мелвин Калвин показал, что первичный процесс фотосинтеза заключается в фотолизе молекул воды, в результате чего образуются кислород и водород, идущий на восстановление диоксида углерода до органических веществ.

1903 г. Открытие процесса фотосинтеза § К. А. Тимирязев «…это процесс создания органических веществ из углекислого газа и воды в зеленых частях растений под действием солнечного света»

Почему листья зеленые? § Каждый цвет спектра – это не только разная длина волн, но и разная их энергетическая ценность. § Хлорофилл поглощает наиболее оптимальные для жизненных процессов красные и синие лучи спектра, отражая зеленые

Фотосинтез – процесс превращения углекислого газа и воды в углеводы и кислород под действием энергии солнечного света. Образующиеся углеводы используются в качестве пищи, а кислород поступает в атмосферу.

Как осуществляется фотосинтез?

Хлоропласты – главные лаборатории фотосинтеза Строма § Это овальные Внешняя мембрана подвижные тельца § Скапливаются в том месте, где лучше Граны освещенность Внутренняя мембрана § С двойной мембраной, есть своя ДНК § Внутри особые образования – граны, содержащие хлоропласты в клетках элодеи хлорофилл

Хлоропласты § Хлоропласты (от греч. chlorós — зелёный и plastós — вылепленный, образованный), внутриклеточные органеллы растительной клетки — пластиды, в которых осуществляется фотосинтез. Окрашены в зелёный цвет благодаря присутствию в них основного пигмента фотосинтеза — хлорофилла. Основная функция Хлоропластов улавливание и преобразование световой энергии,

Основные классы фотосинтетических пигментов § § § Хлорофиллы Каротиноиды Фикобилины

Хлорофиллы Хлорофи лл (от греч. chloros - зеленый и phyllon -лист) — зелёный пигмент, обусловливающий окраску растений в зелёный цвет. При его участии осуществляется процесс фотосинтеза

Каротиноиды § Каротиноиды - природные органические пигменты фотосинтезируемые бактериями, грибами, водорослями и высшими растениями. Идентифицировано около 600 каротиноидов. Они имеют преимущественно жёлтый, оранжевый или красный цвет, по строению это циклические или ациклические изопреноиды. § Каротины включают две основных группы структурно близких веществ: § каротины § ксантофиллы

Фикобилины (от греч. phýkos – водоросль и лат. bilis – жёлчь), пигменты красных и синезелёных водорослей (фикоэритрины – красные, фикоцианины – синие); Поглощают кванты света в жёлто-зелёной области спектра. Участвуют в фотосинтезе в качестве сопровождающих пигментов, доставляя поглощённую энергию света к фотохимически активным молекулам хлорофилла.

Схема фотосинтеза Углекислый газ свет с в е т Органические вещества кислород + вода 2 2 6 12 6 + 2

Световые и темновые реакции фотосинтеза § Фотосинтез протекает в две фазы: световую, идущую только на свету, и темновую, которая идет как в темноте, так и на свету.

§ Из схемы видно, что энергия света обеспечивает: 1) синтез АТФ; § 2) восстановление НАДФ в НАДФН; § 3) фотолиз воды, который поставляет электроны для фотосистем I и II; § 4) фотолиз воды ведет также к образованию кислорода, который не используется в фотосинтезе (но в отсутствие света служит для окисления органических веществ углеводов, жиров). § В этом основной результат световой фазы фотосинтеза.

Механизм фотосинтеза § Световая фаза в гранах хлоропласта е + + 2 _ хлорофилл 2 АТФ - + е - + 2 Фотолиз воды: образуется кислород идет синтез АТФ

Темновая фаза фотосинтеза § В темновую фазу фотосинтеза энергия, накопленная клетками в молекулах АТФ, используется на синтез глюкозы и других органических веществ. Глюкоза образуется при восстановлении углекислого газа - СО 2; с участием протонов воды и НАДФ • Н. § В молекуле углекислого газа содержится один атом углерода, а в молекуле глюкозы их шесть (C 6 H 12 O 6).

Темновая фаза фотосинтеза § Углекислота, проникающая в лист из воздуха, вначале присоединяется к органическому веществу, состоящему из пяти углеродных атомов. При этом образуется очень непрочное шестиуглеродное соединение, которое быстро расщепляется на две трехуглеродные молекулы. В результате ряда реакций из двух трехуглеродных молекул образуется одна шестиуглеродная молекула глюкозы. Этот процесс включает ряд последовательных ферментативных реакций с использованием энергии, заключенной в АТФ. Молекулы НАДФ • Н; поставляют ионы водорода, необходимые для восстановления углекислого газа.

Темновая фаза фотосинтеза § Таким образом, в темновой фазе фотосинтеза в результате ряда ферментативных реакций происходит восстановление углекислого газа водородом воды до глюкозы. § Восстановление углерода происходит в строме хлоропласта в цикле реакций, известных как цикл Кальвина. Цикл Кальвина - не единственный путь фиксации углерода в темновых реакциях.

Механизм фотосинтеза § Темновая фаза идет вне гран, т. е. в строме хлоропласта 0 + 2 + + АТФ 6 12 6 1. Образуется глюкоза 2. Использутся НАДФ*Н 3. Затрачивается АТФ

Процесс фотосинтеза Световая фаза Процессы Результаты процессов I. а) хлорофилл –––(свет)–––> хлорофилл* + e б) e + белки-переносчики ––> на наружную поверхность мембраны тилакоида в) НАДФ+ + 2 H+ + 4 e –––> НАДФ·H 2 Образование НАДФ·H 2 II. Фотолиз воды H 2 O –––(свет)–––> H+ + OH– H+ –––> в протонный резервуар тилакоида OH– –––> OH– – e –––> OH –––> H 2 O и O 2? e + хлорофилл* –––> хлорофилл O 2 – в атмосферу III. H+ протонного резервуара – источник энергии, необходимой АТФ фазе для синтеза АТФ из АДФ +ФН Образование АТФ

Процесс фотосинтеза Темновая фаза Процессы Результаты процессов Связывание CO 2 с пятиуглеродным сахаром рибулёзодифосфатом при использовании АТФ и НАДФ·H 2 Образование глюкозы

Масштабы фотосинтеза § Ежегодно § 1, 7 млрд. т углерода § 150 млрд. т органического вещества § 200 млрд. т кислорода Запасается 1 -1, 5% солнечной энергии

Глобальное значение фотосинтеза § 3 млрд. лет назад – первые водоросли фотосинтетики § Насыщение атмосферы кислородом § Гибель большинства анаэробов § Появление аэробных организмов § Появление многоклеточности § Появление озонового слоя § Выход организмов на сушу

Значение фотосинтеза теперь § Канал, через который в экосистему планеты Земля приходит энергия Солнца, необходимая для жизни § Образуется первичное органическое вещество(более 450 млрд. т в год) § Поддерживается состав атмосферы(более 200 млрд. т кислорода в год) § Озоновый экран § Препятствует накоплению углекислого газа

Зелёные насажде ния § Зелёные насажде ния — совокупность древесных, кустарниковых и травянистых растений на определённой территории. В городах они выполняют ряд функций, способствующих созданию оптимальных условий для труда и отдыха жителей города, основные из которых — оздоровление воздушного бассейна города и улучшение его микроклимата. Этому способствуют следующие свойства зелёных насаждений:

Зелёные насажде ния § поглощение углекислого газа и выделение кислорода в ходе фотосинтеза; § понижение температуры воздуха за счёт испарения влаги; § снижение уровня шума; § снижение уровня загрязнения воздуха пылью и газами; § защита от ветров; § выделение растениями фитонцидов — летучих веществ, убивающих болезнетворные микробы; § положительное влияние на нервную систему человека.

Домашнее задание § § 11, стр. 35 -39 Ответить на вопросы на стр. 39 Конспект