Условия, необходимые для фотосинтеза

Фотосинтез. Воздушное питание растений.

Фотосинтез. Воздушное питание растений.

Фотосинтез (от лат. «фото» -свет, «синтез» — соединение) — основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения извлекают энергию из солнечного света и создают органические вещества.

Как же осуществляется фотосинтез?

Через устьичные щели в лист поступает углекислый газ. При попадании солнечных лучей на поверхность листа в его хлоропластах происходит сложный процесс: из углекислого газа и воды, всасываемой корнями, образуется органическое вещество — сахар (глюкоза). При этом выделяется кислород. Частично он используется растениями для дыхания, а излишки поступают в воздух также через устьица. Сахар затем превращается в крахмал. Крахмал в воде не растворяется. Образование сахара на свету при участии воды и углекислого газа происходит только в хлоропластах и только за счет энергии солнечного света.

Следовательно, процесс образования в хлоропластах на свету органических веществ из воды и углекислого газа с выделением кислорода называется фотосинтезом (рис.1).

Рис.1 Процесс фотосинтеза

История открытия фотосинтеза

Первые опыты по изучению питания растений провел в 1630 г. голландский врач Ян Батист ван Гельмонт. Он доказал, что растения не получают органические вещества в готовом виде из почвы, а сами образуют их (рис.2)

Рис.2 Опыт Яна Батиста ван Гельмонта

А швейцарский естествоиспытатель Жан Сенебье доказал, что растения используют углекислый газ.

Русский ученый К. А. Тимирязев (1843-1920) впервые описал роль хлорофилла (пигмент, который находится в хлоропластах) в фотосинтезе. Он назвал фотосинтез космическим процессом. Растения используют космическую энергию Солнца. Жизнь как явление существует на нашей планете, только благодаря фотосинтезу, обеспечивающему питанием и кислородом все живое. Может, благодаря фотосинтезу наша планета единственная в Космосе, населенная живыми существами?

Опыт доказывающий образование крахмала в листьях

Доказать процесс образования крахмала в листьях можно путем постановки простого опыта (рис.3)

Рис.3 Образование крахмала в зеленых листьях на свету

Обработка йодом помогает обнаружить в клетках крахмал. Следовательно, крахмал образуется в листьях только на свету.

В ходе фотосинтеза растение использует углекислый газ и выделяет кислород, который поддерживает горение. Это можно подтвердить следующим опытом.

Следует взять две банки (0,8 л) из светлого стекла и поместить в каждую по 5-6 веточек традесканции. Чтобы растения не завяли, в банки наливают немного воды. Затем небольшие свечи, укрепленные на проволоке, зажигают, опускают в банки и закрывают их. Вскоре свечи погаснут, что указывает на отсутствие в банке кислорода и на увеличение содержания углекислого газа, образовавшегося в результате горения свеч. Свечи вынимают, закрывают обе банки стеклом и выставляют одну на свет, а другую — в темное место. На следующий день банки открывают и опять опускают туда на проволоке зажженные свечи. В банке, стоявшей на свету, свеча горит, а в банке, находившейся в темном месте, — гаснет (рис.4).

Рис. 4 Образование кислорода на свету

Подводим итог

Фотосинтез — основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения с помощью хлорофилла извлекают энергию из солнечного света и с ее помощью создают органические вещества из углекислого газа и воды. Как побочный результат при фотосинтезе выделяется кислород.

Тест на тему: «Воздушное питание. Фотосинтез»

Навигация (только номера заданий)

Вопросы:

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15

Информация

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается…

Результаты

Правильных ответов: из 15

Время вышло

Средний результат
Ваш результат

Рубрики

  1. Нет рубрики0%
максимум из 20 баллов
Место Имя Записано Баллы Результат
Таблица загружается
Нет данных

Ваш результат был записан в таблицу лидеровЗагрузка<label> Имя: </label><label> E-Mail: </label><label> Капча: </label>

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  1. С ответом
  2. С отметкой о просмотре
  1. Задание 1 из 15
    1.

    Главная функция листа

    • <label> дыхание </label>
    • <label> фотосинтез </label>
    • <label> размножение </label>
    • <label> развитие </label>
    • <label> выделение </label>

    Правильно Неправильно

  2. Задание 2 из 15
    2.

    Процесс образования в хлоропластах на свету органических веществ из воды и углекислого газа с выделением кислорода

    • <label> размножение </label>
    • <label> выделение </label>
    • <label> дыхание </label>
    • <label> фотосинтез </label>
    • <label> окисление </label>

    Правильно Неправильно

  3. Задание 3 из 15
    3.

    Основной источник энергии для растений

    • <label> свет </label>
    • <label> кислород </label>
    • <label> азот </label>
    • <label> углекислый газ </label>
    • <label> вода </label>

    Правильно Неправильно

  4. Задание 4 из 15
    4.

    Органическое вещество образуемое при фотосинтезе

    • <label> белок </label>
    • <label> глюкоза </label>
    • <label> жир </label>
    • <label> целлюлоза </label>
    • <label> фруктоза </label>

    Правильно Неправильно

  5. Задание 5 из 15
    5.

    Углекислый газ и кислород поступают в лист через

    • <label> прилистники </label>
    • <label> жилки </label>
    • <label> кожицу </label>
    • <label> устьица </label>
    • <label> черешок </label>

    Правильно Неправильно

  6. Задание 6 из 15
    6.

    Образовавшийся из глюкозы сахар превращается в

    • <label> целлюлозу </label>
    • <label> крахмал </label>
    • <label> хитин </label>
    • <label> жир </label>
    • <label> фруктозу </label>

    Правильно Неправильно

  7. Задание 7 из 15
    7.

    В ходе фотосинтеза растение выделяет

    • <label> воду </label>
    • <label> азот </label>
    • <label> кислород </label>
    • <label> аммиак </label>
    • <label> магний </label>

    Правильно Неправильно

  8. Задание 8 из 15
    8.

    Доказал, что растения не получают органические вещества в готовом виде из почвы, а сами образуют их

    • <label> Ян Батист ван Гельмонт </label>
    • <label> К.А.Тимирязев </label>
    • <label> Жан Сенебье </label>
    • <label> Р.Гук </label>
    • <label> Антони ван Левенгук </label>

    Правильно Неправильно

  9. Задание 9 из 15
    9.

    Впервые описал роль хлорофилла в фотосинтезе

    • <label> К. А. Тимирязев </label>
    • <label> Жан Сенебье </label>
    • <label> Ян Батист ван Гельмонт </label>
    • <label> Л.Пастер </label>
    • <label> Р.Броун </label>

    Правильно Неправильно

  10. Задание 10 из 15
    10.

    Доказал, что растения используют углекислый газ

    • <label> Антони ван Левенгук </label>
    • <label> Жан Сенебье </label>
    • <label> Ян Батист ван Гельмонт </label>
    • <label> К. А. Тимирязев </label>
    • <label> Р.Гук </label>

    Правильно Неправильно

  11. Задание 11 из 15
    11.

    Растительный пигмент зеленого цвета

    • <label> хроматофор </label>
    • <label> хлоропласт </label>
    • <label> хлорофилл </label>
    • <label> фукосантин </label>
    • <label> каротин </label>
    • <label> ксантофил </label>
    • <label> антоцианин </label>
    • <label> цитохром </label>

    Правильно Неправильно

  12. Задание 12 из 15
    12.

    Участвует в фотосинтезе

    • <label> вода </label>
    • <label> углекислый газ </label>
    • <label> азот </label>
    • <label> железо </label>
    • <label> кислород </label>
    • <label> солнечный свет </label>
    • <label> цинк </label>
    • <label> кальций </label>

    Правильно Неправильно

  13. Задание 13 из 15
    13.

    К. А. Тимирязев назвал фотосинтез космическим процессом так как, растения

    • <label> не получают органические вещества в готовом виде из почвы </label>
    • <label> используют углекислый газ </label>
    • <label> получают органические вещества в готовом виде из почвы </label>
    • <label> используют энергию солнца </label>
    • <label> самостоятельно образуют органические вещества </label>
    • <label> используют кислород </label>
    • <label> образуют углекислый газ </label>
    • <label> поглощают углекислый газ </label>

    Правильно Неправильно

  14. Задание 14 из 15
    14.

    Помогает обнаружить в клетках растений крахмал

    • <label> аммиак </label>
    • <label> азот </label>
    • <label> соляная кислота </label>
    • <label> раствор йода </label>
    • <label> серная кислота </label>
    • <label> азотная кислота </label>
    • <label> раствор поваренной соли </label>
    • <label> сера </label>

    Правильно Неправильно

  15. Задание 15 из 15
    15.

    Выберите верные утверждения

    • <label> при дыхании растения поглощают кислород </label>
    • <label> при фотосинтезе растения поглощают углекислый газ </label>
    • <label> фотосинтез — основа воздушного питания растений </label>
    • <label> при дыхании растения поглощают углекислый газ </label>
    • <label> солнце — основной источник энергии для растений </label>
    • <label> при фотосинтезе растения выделяют кислород </label>
    • <label> кислород не поддерживает горение </label>

    Правильно Неправильно

 Дыхание растений

 Значение воды в жизни растений. Испарение воды листьями.

 Внешнее и внутреннее строение листа —>

process-fotosinteza.jpgФотосинтез необходим всем живым существам. Растения через фотосинтез получают пищу, а животные и люди – чистый кислород для дыхания. Но чтобы фотосинтез происходил, необходимы некоторые условия.

Главными условиями фотосинтеза являются:

  • солнечный свет;
  • углекислый газ (СО2);
  • вода (Н2О);
  • хлорофилл в листьях растений.

Солнечный свет как неотъемлемое условие для фотосинтеза

Солнечная энергия является обязательным условием не только для протекания реакций фотосинтеза, но и для жизни всех живых существ. Она попадает к нам от Солнца – единственной нашей звезды. Именно под воздействием солнечных лучей происходит световая фаза фотосинтеза, от которой напрямую зависит и темная. Энергия Солнца способна возбуждать электроны хлорофилла в составе листьев растений, благодаря чему происходит протекание остальных процессов световой фазы. Подробнее о световой фазе фотосинтеза можно почитать тут.

Важность наличия углекислого газа в атмосфере для процесса фотосинтеза

Вторым обязательным условием для протекания фотосинтеза является наличие СО2 в атмосфере Земли. Углекислый газ попадает в атмосферу в процессе дыхания людей и животных, более того, зеленые растения тоже дышат и тоже выделяют углекислый газ. СО2 является парниковым газом, его большие концентрации в атмосфере способны вызвать парниковый эффект, который особо остро начал проявляться именно в наше время. Для фотосинтеза углекислый газ необходим в темной фазе, когда молекулы СО2 постепенно проходят целый цикл превращений. В итоге, растения поглощают вредный в больших концентрациях СО2 из атмосферы и выделяют в атмосферу чистый О2, который входит в состав воздуха. Стоит заметить, что слишком малое количество СО2 в атмосфере Земли тоже проявляет вредное воздействие на земную жизнь. Положительная функция углекислого газа заключается в том, что он задерживает тепло на Земли, таким образом, на поверхности нашей планеты не бывает слишком низких температур.

Функции воды в процессе фотосинтеза

Вода – источник жизни. Она участвует практически во всех природных процессах, она находится в каждом живом организме, вода – универсальный растворитель. Так как вода – это главное вещество на Земле, конечно же, она жизненно необходима для процесса фотосинтеза. Начнем с того, что без воды растения, а значит и их листья и клетки, не способны выжить. Таким образом, условия необходимые для фотосинтеза просто не смогли бы создаться. В самих реакциях фотосинтеза вода берет участие в световой фазе. Благодаря воздействию молекулам воды создаются реакционноспособные радикалы ОН, необходимые для образования свободного кислорода.

Зеленый пигмент – хлорофилл как основной фактор фотосинтеза

Хлорофилл является главным и незаменимым условием фотосинтеза. Хлорофилл имеет сложную структуру, благодаря которой происходят начальные и основные реакции фотосинтеза. Роль хлорофилла в фотосинтезе заключается в следующем: его электроны возбуждаются при воздействии солнечного света и начинают активное движение на мембраны тилакоида. Потом, благодаря двум отрицательным зарядам на двух разных сторонах мембраны тилакоида, происходит процесс фосфорилизации, который создает главный источник энергии в темной фазе фотосинтеза – АТФ. Таким образом, хлорофилл играет решающую роль в синтезе органических веществ растений.

Сейчас, условия необходимые для фотосинтеза созданы природой автоматически в процессе эволюции и человек должен ценить это. К сожалению, сегодняшние действия человечества и его влияние на окружающий мир ведут только к уничтожению жизни на Земле. Глобальная вырубка лесов, массовое загрязнение атмосферы вредными веществами и газами, увеличение числа жителей планеты – все это ведет к тому, что многие виды фотосинтезирующих растений попросту исчезнут, из-за чего процесс фотосинтеза со временем может быть остановлен.

Фотосинтез и свободные радикалы — видео

Какие условия необходимы для фотосинтеза, Вы узнаете из этой статьи.

Условия, необходимые для фотосинтеза

Фотосинтез – это фотоавтотрофный процесс, который представляет собой комплекс реакций поглощения, использования и преобразования световых квантов в эндэргонических процессах. Он происходит в зеленых тканях растении, некоторых зеленых водорослей и бактерий при непосредственном участии фотосинтетических пигментов – бактериохлорофилла или хлорофилла. На свету происходит образование сложных органических веществ из более простых соединений: воды и углекислого газа.

Он необходим для всех живых существ. Через него растения получают пищу, а люди и животные чистый кислород. Для фотосинтеза необходимы некоторые условия.

Главные условия необходимые для процесса фотосинтеза:

  • Солнечныйсвет. Солнечная энергия это обязательное условия для протекания фотосинтеза и жизни на планете в целом. Под воздействием лучей светила происходит световая и темная фазы фотосинтеза. Они возбуждают в составе листьев растений электроны хлорофилла, которые влияют на протекание световой фазы фотосинтеза.
  • Углекислыйгаз(СО2). В атмосферу углекислый газ попадает в процессе дыхания живых существ. Также его выделяют и зеленые растения. СО2 это парниковый газ и большие его концентрации могут вызывать парниковый эффект. Он является важным условием прохождения темной фазы фотосинтеза. Его молекулы проходят полный цикл превращения. В результате растений поглощают газ и «выдают» в атмосферу чистый О2. Еще одна важная роль углекислого газа в том, что он задерживает на планете тепло, из-за чего не бывает низких температур.
  • Вода. Это источник жизни, который учувствует во всех природных процессах. Поэтому, не удивительно, что вода необходима для процесса фотосинтеза. Без нее растения, их клетки и листья не смогли бы выжить и условия для осуществления фотосинтеза не смогли бы создаться. Вода берет активное участие в световой фазе. Ее молекулы способствуют образованию свободного кислорода.
  • Хлорофилл. Кроме того, основным фактором фотосинтеза является зеленый пигмент хлорофилл. Его электроны возбуждаются при влиянии солнечного света и оказывают движение на мембраны тилакоида. Дальше происходит процесс фосфорилизации: создания главного источника в темной фазе фотосинтеза – АТФ.

Таким образом, при содействии всех условий в процессе фотосинтеза в растении образуются органические и неорганические вещества, которые необходимы для существования всего живого на планете.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, какие обязательные условия для фотосинтеза.

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.

Используемые источники:

  • https://bio-lessons.ru/vozdushnoe-pitanie-fotosintez/
  • https://life-students.ru/v-kakix-usloviyax-protekaet-process-fotosinteza/
  • https://kratkoe.com/usloviya-neobhodimyie-dlya-fotosinteza/
  • https://scienceland.info/biology10/simple-photosynthesis