Fotosentez gibi karmaşık bir süreç, kısa ve net bir şekilde nasıl açıklanır? Bitkiler kendi besinlerini üretebilen tek canlı organizmalardır. Nasıl yapıyorlar? Büyüme ve gerekli tüm maddeleri almak için Çevre: karbondioksit - havadan, sudan ve - topraktan. Ayrıca güneş ışınlarından gelen enerjiye ihtiyaçları vardır. Bu enerji belirli kimyasal reaksiyonlar, bu sırada karbondioksit ve su glikoza (gıdaya) dönüştürülür ve fotosentez vardır. Kısa ve net bir şekilde, sürecin özü okul çağındaki çocuklara bile açıklanabilir.

"Işıkla birlikte"

"Fotosentez" kelimesi, kombinasyonu "ışıkla birlikte" anlamına gelen "foto" ve "sentez" olmak üzere iki Yunanca kelimeden gelir. Güneş enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür. Fotosentezin kimyasal denklemi:

6CO 2 + 12H 2 O + ışık = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Bu, glikoz üretmek için 6 molekül karbondioksit ve 12 molekül su (güneş ışığıyla birlikte) kullanıldığı anlamına gelir, bu da altı molekül oksijen ve altı molekül su ile sonuçlanır. Bunu sözlü bir denklem şeklinde gösterirseniz, aşağıdakileri elde edersiniz:

Su + güneş => glikoz + oksijen + su.

Güneş çok güçlü bir enerji kaynağıdır. İnsanlar onu her zaman elektrik üretmek, evleri yalıtmak, suyu ısıtmak vb. için kullanmaya çalışırlar. Bitkiler, hayatta kalmaları için gerekli olduğu için güneş enerjisini nasıl kullanacaklarını milyonlarca yıl önce "anladılar". Fotosentez kısaca ve net bir şekilde şu şekilde açıklanabilir: bitkiler güneşin ışık enerjisini kullanır ve onu kimyasal enerjiye dönüştürür, bunun sonucu şeker (glikoz), fazlası yapraklarda nişasta şeklinde depolanır. , kökleri, sapları ve bitkinin tohumları. Güneşin enerjisi bitkilere ve bu bitkilerin yediği hayvanlara aktarılır. Bir bitki büyüme ve diğer yaşam süreçleri için besin maddelerine ihtiyaç duyduğunda, bu rezervler çok faydalıdır.

Bitkiler güneşten gelen enerjiyi nasıl emer?

Fotosentezden kısaca ve net olarak bahsedecek olursak, bitkilerin güneş enerjisini nasıl absorbe ettiği sorusuna değinmekte fayda var. Bunun nedeni, klorofil adı verilen özel bir madde içeren kloroplast adı verilen yeşil hücreleri içeren yaprakların özel yapısından kaynaklanmaktadır. Yaprakları veren budur yeşil renk ve güneş ışığından gelen enerjiyi emmekten sorumludur.

Yaprakların çoğu neden geniş ve düzdür?

Fotosentez bitkilerin yapraklarında gerçekleşir. Muhteşem gerçek bitkilerin güneş ışığını yakalamaya ve karbondioksiti emmeye çok iyi adapte olmalarıdır. Geniş yüzey sayesinde çok daha fazla ışık yakalanacaktır. Bu nedenle bazen çatılara kurulan güneş panelleri de geniş ve düzdür. Yüzey ne kadar büyük olursa, emilim o kadar iyi gerçekleşir.

Bitkiler için başka ne önemlidir?

İnsanlar gibi bitkiler de sağlıklı kalmak, büyümek ve yaşamsal işlevlerinde iyi performans göstermek için besin ve besin maddelerine ihtiyaç duyar. Suda çözünmüş mineralleri kökler yoluyla topraktan alırlar. Toprakta mineral besinler yoksa, bitki normal şekilde gelişmeyecektir. Çiftçiler, ekinlerin büyümesi için yeterli besine sahip olduğundan emin olmak için toprağı sık sık kontrol eder. Aksi takdirde bitki beslenmesi ve büyümesi için gerekli mineralleri içeren gübrelerin kullanımına başvururlar.

Fotosentez neden önemlidir?

Çocuklar için fotosentezi kısaca ve net bir şekilde anlatarak, bu sürecin dünyadaki en önemli kimyasal reaksiyonlardan biri olduğunu belirtmekte fayda var. Bu kadar yüksek sesle açıklamanın nedenleri nelerdir? Birincisi, fotosentez bitkileri besler ve bu da hayvanlar ve insanlar da dahil olmak üzere gezegendeki diğer tüm canlıları besler. İkinci olarak fotosentez sonucunda solunum için gerekli olan oksijen atmosfere verilir. Tüm canlılar oksijen solumakta ve karbondioksit solumaktadır. Neyse ki bitkiler tam tersini yapıyor, bu yüzden insanlar ve hayvanlar için nefes almalarını sağladıkları için çok önemlidirler.

İnanılmaz süreç

Görünüşe göre bitkiler de nefes almayı biliyorlar, ancak insanlardan ve hayvanlardan farklı olarak, oksijenden değil havadan karbondioksiti emiyorlar. Bitkiler de içer. Bu yüzden onları sulamalısın, yoksa ölürler. Kök sistemi yardımıyla su ve besinler bitki organizmasının tüm bölgelerine taşınır ve yapraklardaki küçük deliklerden karbondioksit emilir. Kimyasal reaksiyonun tetikleyicisi güneş ışığıdır. Elde edilen tüm metabolik ürünler bitkiler tarafından beslenme için kullanılır, atmosfere oksijen verilir. Fotosentez işleminin nasıl gerçekleştiğini kısaca ve net bir şekilde bu şekilde açıklayabilirsiniz.

Fotosentez: Fotosentezin aydınlık ve karanlık evreleri

İncelenen süreç iki ana bölümden oluşmaktadır. Fotosentezin iki aşaması vardır (açıklama ve tablo - metnin devamında). Birincisine ışık fazı denir. Sadece klorofil, elektron taşıma proteinleri ve ATP sentetaz enziminin katılımıyla tilakoidlerin zarlarında ışığın varlığında meydana gelir. Fotosentez başka neyi gizler? Gece ve gündüz geldikçe birbirinizi aydınlatın ve değiştirin (Calvin'in döngüleri). Karanlık faz sırasında, bitkiler için besin olan aynı glikoz üretilir. Bu sürece ışıktan bağımsız reaksiyon da denir.

Çözüm

Yukarıdakilerin hepsinden, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

• Fotosentez, güneşten enerji almanızı sağlayan bir süreçtir.
• Güneşten gelen ışık enerjisi klorofil tarafından kimyasal enerjiye dönüştürülür.
• Klorofil bitkilere yeşil rengini verir.
• Fotosentez, bitki yaprak hücrelerinin kloroplastlarında meydana gelir.
• Fotosentez için karbondioksit ve su gereklidir.
• Karbondioksit bitkiye küçük deliklerden, stomalardan girer ve oksijen onlardan çıkar.
• Su, kökleri vasıtasıyla bitki tarafından emilir.
• Fotosentez olmasaydı dünyada yiyecek olmazdı.

Fotosentez- ışık enerjisi (hv) nedeniyle inorganik olanlardan organik bileşiklerin sentezi. Fotosentezin genel denklemi:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosentez, güneş ışığının enerjisini ATP şeklinde kimyasal bir bağın enerjisine dönüştürme konusunda benzersiz bir özelliğe sahip olan fotosentetik pigmentlerin katılımıyla gerçekleşir. Fotosentetik pigmentler protein benzeri maddelerdir. Bunlardan en önemlisi klorofil pigmentidir. Ökaryotlarda, fotosentetik pigmentler, plastidlerin iç zarına, prokaryotlarda, sitoplazmik zarın invaginasyonlarına gömülüdür.

Kloroplastın yapısı mitokondrinin yapısına çok benzer. Grana thylakoids'in iç zarı, fotosentetik pigmentlerin yanı sıra elektron taşıma zincirinin proteinlerini ve ATP sentetaz enziminin moleküllerini içerir.

Fotosentez süreci iki aşamadan oluşur: aydınlık ve karanlık.

Işık fazı fotosentez sadece grana thylakoid membrandaki ışıkta gerçekleşir. Bu aşamada klorofil ışık miktarını emer, bir ATP molekülü oluşturur ve suyun fotolizisini yapar.

Bir kuantum ışığın (hv) etkisi altında, klorofil, uyarılmış bir duruma geçerek elektronları kaybeder:

Chl → Chl + e -

Bu elektronlar taşıyıcılar tarafından dışarıya aktarılır, yani. tilakoid zarın, biriktikleri matrise bakan yüzeyi.

Aynı zamanda, tilakoidlerin içinde suyun fotolizi meydana gelir, yani. ışığın etkisi altında ayrışması

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

Ortaya çıkan elektronlar, taşıyıcılar tarafından klorofil moleküllerine aktarılır ve onları eski haline getirir: klorofil molekülleri kararlı bir duruma geri döner.

Suyun fotolizi sırasında oluşan hidrojen protonları, thylakoid içinde birikir ve bir H + rezervuarı oluşturur. Sonuç olarak, tilakoid zarın iç yüzeyi pozitif (H + nedeniyle) ve dış yüzey - negatif (e - nedeniyle) yüklenir. Zıt yüklü parçacıklar zarın her iki tarafında biriktikçe potansiyel farkı artar. Potansiyel farkın kritik değerine ulaşıldığında, elektrik alanın gücü protonları ATP sentetaz kanalından itmeye başlar. Bu durumda açığa çıkan enerji, ADP moleküllerinin fosforilasyonu için kullanılır:

ADP + F → ATP

Işık enerjisinin etkisi altında fotosentez sürecinde ATP oluşumuna denir. fotofosforilasyon.

Tilakoid zarın dış yüzeyinde bulunan hidrojen iyonları, orada elektronlarla buluşur ve hidrojen taşıyıcı molekül NADP'ye (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) bağlanan atomik hidrojen oluşturur:

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Böylece, fotosentezin hafif fazı sırasında üç işlem meydana gelir: suyun ayrışması nedeniyle oksijen oluşumu, ATP sentezi, NADPH H2 formunda hidrojen atomlarının oluşumu. Oksijen atmosfere yayılır, ATP ve NADPH H2 karanlık faz süreçlerine katılır.

karanlık faz fotosentez hem aydınlıkta hem de karanlıkta kloroplast matrisinde gerçekleşir ve Calvin döngüsünde havadan gelen CO2'nin bir dizi ardışık dönüşümüdür. Karanlık fazın reaksiyonları, ATP'nin enerjisi nedeniyle gerçekleştirilir. Calvin döngüsünde CO2, glikoz oluşturmak için NADPH2'den hidrojen ile bağlanır.

Fotosentez sürecinde, monosakkaritlere (glikoz vb.) Ek olarak, diğer organik bileşiklerin monomerleri de sentezlenir - amino asitler, gliserol ve yağ asitleri. Böylece fotosentez sayesinde bitkiler, kendilerine ve dünyadaki tüm yaşama gerekli organik maddeleri ve oksijeni sağlarlar.

karşılaştırmalı özelliklerökaryotların fotosentezi ve solunumu tabloda verilmiştir:

Soru 1. Fotosentez sürecinde sentezlenen glikoz, yılda 4 milyar Dünya nüfusunun her biri için ne kadar var?
Gezegenin tüm bitki örtüsünün yılda yaklaşık 130.000 milyon ton şeker ürettiğini hesaba katarsak, o zaman Dünya'nın bir sakini için (Dünya nüfusunun 4 milyar kişi olduğunu varsayarsak) 32,5 milyon ton (130.000) şeker üretir. / 4 = 32.5) ...

Soru 2. Fotosentez sırasında açığa çıkan oksijen nereden geliyor?
Fotosentez sırasında atmosfere giren oksijen, fotoliz reaksiyonu sırasında oluşur - suyun güneş ışığı enerjisinin etkisi altında ayrışması (2H 2 O + ışık enerjisi = 2H 2 + O 2).

Soru 3. Fotosentezin ışık evresinin anlamı nedir; karanlık evre?
Fotosentez güneş ışığının enerjisinin etkisi altında inorganik maddelerden organik maddelerin sentezlenmesi sürecidir.
Bitki hücrelerinde fotosentez kloroplastlarda gerçekleşir. Özet formülü:
6CO 2 + 6H 2 O + ışık enerjisi = C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Fotosentezin ışık evresi sadece ışıkta gerçekleşir: bir miktar ışık, tilakoid zarda bulunan klorofil molekülünden bir elektron koparır; atılan elektron ya geri döner ya da birbirini okside eden enzimler zincirine girer. Bir enzim zinciri, bir elektronu tilakoid zarın dışına bir elektron taşıyıcısına aktarır. Membran dışarıdan negatif olarak yüklenir. Membranın merkezinde yer alan pozitif yüklü klorofil molekülü, zarın iç tarafında bulunan manganez iyonları içeren enzimleri oksitler. Bu enzimler, suyun fotolizinde yer alır ve bunun sonucunda Н + oluşur; thylakoid membranın iç yüzeyine hidrojen protonları atılır ve bu yüzeyde pozitif bir yük belirir. Tilakoid zardaki potansiyel fark 200 mV'a ulaştığında, protonlar ATP sentetaz kanalından kaymaya başlar. ATP sentezlenir.
Karanlık fazda, glikoz, ATP'nin enerjisi nedeniyle CO2 ve taşıyıcılarla ilişkili atomik hidrojenden sentezlenir. Glikoz, enzim sistemlerinde kloroplastların stromasında sentezlenir. Karanlık aşamanın toplam tepkisi:
6CO 2 + 24H = C 6H 12 O 6 + 6H 2 O.
Fotosentez çok verimlidir, ancak yaprak kloroplastları bu sürece katılmak için 10.000 ışıktan sadece 1 kuantum ışığı yakalar.Yine de bu, yeşil bir bitkinin 1 m2'lik bir yaprak yüzeyinden saatte 1 g glikoz sentezlemesi için yeterlidir.

Soru 4. Yüksek bitkiler için toprakta kemosentetik bakterilerin varlığı neden gereklidir?
Bitkiler normal büyüme ve gelişme için azot, fosfor, potasyum gibi elementler içeren mineral tuzlara ihtiyaç duyarlar. sentezleyebilen birçok bakteri türü organik bileşikler hücrede meydana gelen kimyasal oksidasyon reaksiyonlarının enerjisinden dolayı inorganik olanlardan, kemotroflar olarak adlandırılırlar. Bakteriler tarafından yakalanan maddeler oksitlenir ve ortaya çıkan enerji, C02 ve H2O'dan karmaşık organik moleküllerin sentezi için kullanılır. Bu işleme kemosentez denir.
Kemosentetik organizmaların en önemli grubu nitrifikasyon bakterileridir. Onları araştıran S.N. 1887'de Vinogradsky süreci keşfetti kemosentez... Toprakta yaşayan nitrifikasyon bakterileri, organik kalıntıların nitröz aside çürümesi sırasında oluşan amonyağı oksitler:
2МН 3 + ЗО 2 = 2НNO 2 + 2Н 2 О + 635 kJ.
Daha sonra bu grubun diğer türlerinin bakterileri nitröz asidi nitrik aside oksitler:
2HNO2 + O2 = 2HNO3 + 151.1 kJ.
Toprak mineralleri ile etkileşen, azotlu ve Nitrik asit yüksek bitkilerin mineral beslenmesinin en önemli bileşenleri olan tuzları oluştururlar. Diğer bakteri türlerinin etkisi altında, toprakta yüksek bitkiler tarafından da kullanılan fosfatlar oluşur.
Böylece, kemosentez hücrede meydana gelen kimyasal oksidasyon reaksiyonlarının enerjisi nedeniyle organik maddelerin inorganik maddelerden sentezlenmesi işlemidir.

Gezegendeki her canlı, hayatta kalabilmek için yiyeceğe veya enerjiye ihtiyaç duyar. Bazı organizmalar diğer canlılarla beslenirken, diğerleri kendi besinlerini üretebilir. fotosentez adı verilen bir süreçte kendileri yiyecek, glikoz üretirler.

Fotosentez ve solunum birbiriyle bağlantılıdır. Fotosentezin sonucu, vücutta kimyasal enerji olarak depolanan glikozdur. Bu depolanan kimyasal enerji, inorganik karbonun (karbon dioksit) organik karbona dönüştürülmesinden gelir. Solunum süreci depolanmış kimyasal enerjiyi serbest bırakır.

Bitkiler hayatta kalabilmek için ürettikleri ürünlere ek olarak karbon, hidrojen ve oksijene de ihtiyaç duyarlar. Topraktan emilen su hidrojen ve oksijen sağlar. Fotosentez sırasında, yiyecekleri sentezlemek için karbon ve su kullanılır. Bitkiler ayrıca amino asitler yapmak için nitratlara ihtiyaç duyarlar (bir amino asit, protein üretiminde bir bileşendir). Buna ek olarak klorofil üretmek için magnezyuma ihtiyaçları vardır.

Not: Başka besinlere bağımlı olan canlılara denir. İnekler gibi otoburlar ve böcek yiyen bitkiler heterotrofların örnekleridir. Kendi besinini üreten canlılara denir. Yeşil bitkiler ve algler ototrof örnekleridir.

Bu yazıda, bitkilerde fotosentezin nasıl gerçekleştiği ve bu süreç için gerekli koşullar hakkında daha fazla bilgi edineceksiniz.

fotosentez tayini

Fotosentez, bitkilerin, bazılarının ve alglerin, enerji kaynağı olarak yalnızca ışığı kullanarak karbondioksit ve sudan glikoz ve oksijen ürettiği kimyasal süreçtir.

Bu süreç dünyadaki yaşam için son derece önemlidir, çünkü bu sayede tüm yaşamın bağlı olduğu oksijen salınır.

Bitkiler neden glikoza (yiyecek) ihtiyaç duyar?

İnsanlar ve diğer canlılar gibi bitkiler de kendilerini yaşatmak için besine ihtiyaç duyarlar. Bitkiler için glikoz değeri aşağıdaki gibidir:

• Fotosentezden elde edilen glikoz, bitkinin diğer hayati süreçler için ihtiyaç duyduğu enerjiyi serbest bırakmak için solunum sırasında kullanılır.
• Bitki hücreleri ayrıca glikozun bir kısmını gerektiğinde kullanılan nişastaya dönüştürür. Bu nedenle ölü bitkiler kimyasal enerji depoladıkları için biyokütle olarak kullanılmaktadır.
• Büyüme ve diğer önemli süreçler için gerekli olan proteinler, yağlar ve bitki şekerleri gibi diğer kimyasalları yapmak için de glikoz gereklidir.

Fotosentezin Aşamaları

Fotosentez süreci iki aşamaya ayrılır: aydınlık ve karanlık.

Fotosentezin ışık aşaması

Adından da anlaşılacağı gibi, ışık fazları güneş ışığına ihtiyaç duyar. Işığa bağımlı reaksiyonlarda, güneş ışığının enerjisi klorofil tarafından emilir ve bir elektron taşıyıcı molekül NADPH (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) ve bir enerji molekülü ATP (adenosin trifosfat) şeklinde depolanmış kimyasal enerjiye dönüştürülür. Kloroplast içindeki tilakoid zarlarda hafif fazlar oluşur.

Fotosentezin karanlık aşaması veya Calvin döngüsü

Karanlık fazda veya Calvin döngüsünde, ışık fazından uyarılmış elektronlar, karbondioksit moleküllerinden karbonhidrat oluşumu için enerji sağlar. Işıktan bağımsız fazlar, sürecin döngüsel doğası nedeniyle bazen Calvin döngüsü olarak adlandırılır.

Karanlık fazlar, reaktif olarak ışığı kullanmasa da (ve bunun sonucunda gündüz veya gece meydana gelebilir), işlev görebilmek için ışığa bağımlı reaksiyonların ürünlerine ihtiyaç duyarlar. Işıktan bağımsız moleküller, yeni karbonhidrat molekülleri oluşturmak için enerji taşıyıcı moleküllere (ATP ve NADPH) bağlıdır. Enerji transferinden sonra, enerji taşıyıcılarının molekülleri daha enerjik elektronlar elde etmek için ışık fazlarına döner. Ek olarak, birkaç karanlık faz enzimi ışıkla aktive edilir.

Fotosentez aşamalarının şeması

Not: Bu, bitkiler hafif faz ürünleri kullandıkları için çok uzun süre ışıktan mahrum kalırlarsa karanlık fazların devam etmeyeceği anlamına gelir.

Bitki yaprak yapısı

Yaprağın yapısı hakkında daha fazla bilgi sahibi olmadan fotosentezi tam olarak inceleyemeyiz. Yaprak, fotosentez sürecinde hayati bir rol oynayacak şekilde uyarlanmıştır.

Yaprakların dış yapısı

• Meydan

Bitkilerin en önemli özelliklerinden biri geniş yaprak yüzey alanıdır. Yeşil bitkilerin çoğu, fotosentez için gerektiği kadar güneş enerjisi (güneş ışığı) yakalayabilen geniş, düz ve açık yapraklara sahiptir.

• Merkezi damar ve yaprak sapı

Merkezi damar ve yaprak sapı bir araya gelerek yaprağın tabanını oluşturur. Yaprak sapı, yaprağı mümkün olduğunca fazla ışık alacak şekilde konumlandırır.

• yaprak bıçak

Basit yapraklarda bir yaprak plaka bulunurken, karmaşık yapraklarda birkaç yaprak bulunur. Yaprak kanadı, doğrudan fotosentez sürecine dahil olan yaprağın en önemli bileşenlerinden biridir.

• damarlar

Yapraklardaki damar ağı, suyu gövdeden yapraklara taşır. Açığa çıkan glikoz da yapraklardan damarlar yoluyla bitkinin diğer kısımlarına yönlendirilir. Ayrıca, sacın bu kısımları sac levhayı daha fazla güneş ışığını yakalamak için destekler ve düz tutar. Damarların yeri (venation) bitkinin türüne bağlıdır.

• Sayfanın tabanı

Yaprağın tabanı, gövde ile mafsallı olan en alt kısmıdır. Çoğu zaman, yaprağın tabanında eşleştirilmiş sayıda stipül bulunur.

• yaprak kenarı

Bitkinin türüne bağlı olarak, yaprak kenarı, aşağıdakiler dahil olmak üzere farklı bir şekle sahip olabilir: tam kenarlı, dişli, tırtıklı, çentikli, tırtıklı vb.

• Yaprağın üst kısmı

Yaprağın kenarı gibi, uç da dahil olmak üzere çeşitli şekillerde gelir: keskin, yuvarlak, geniş, uzun, çizilmiş vb.

Yaprakların iç yapısı

Aşağıda yakın bir diyagram iç yapı yaprak dokuları:

• Kütikül

Kütikül, bitkinin yüzeyinde ana koruyucu tabaka görevi görür. Genellikle tabakanın üst kısmında daha kalındır. Kütikül, bitkiyi sudan koruyan mum benzeri bir madde ile kaplıdır.

• Epidermis

Epidermis, yaprağın integumenter dokusu olan hücre tabakasıdır. Ana işlevi, yaprağın iç dokularını dehidrasyon, mekanik hasar ve enfeksiyonlardan korumaktır. Aynı zamanda gaz değişimi ve terleme sürecini de düzenler.

• Mezofil

Mezofil ana bitki dokusudur. Fotosentez sürecinin gerçekleştiği yer burasıdır. Çoğu bitkide, mezofil iki katmana ayrılır: üstteki çit, alttaki ise süngerimsidir.

• koruyucu hücreler

Savunma hücreleri, yaprak epidermisinde gaz değişimini kontrol etmek için kullanılan özel hücrelerdir. Stomalar için koruyucu bir işlevi vardır. Su serbestçe mevcut olduğunda stoma gözenekleri genişler; aksi takdirde savunma hücreleri yavaşlar.

• stoma

Fotosentez, karbondioksitin (CO2) havadan stoma yoluyla mezofil dokusuna nüfuz etmesine bağlıdır. Fotosentezin bir yan ürünü olarak üretilen oksijen (O2), bitkiyi stoma yoluyla terk eder. Stomalar açık olduğunda, su buharlaşma ile kaybolur ve kökler tarafından emilen su ile terleme akımı yoluyla yenilenmelidir. Bitkiler, havadan emilen CO2 miktarını ve stoma gözeneklerinden su kaybını dengelemeye zorlanır.

Fotosentez koşulları

Bitkilerin fotosentez işlemini gerçekleştirmesi için ihtiyaç duyduğu koşullar aşağıdadır:

• Karbon dioksit. Havada bulunan renksiz, kokusuz bir doğal gazdır ve bilimsel adı CO2'dir. Karbon ve organik bileşikler yandığında oluşur ve solunum sırasında da oluşur.
• Suçlu... şeffaf sıvı Kimyasal madde kokusuz ve tatsızdır (normal şartlar altında).
• Işık. Yapay ışık bitkiler için de uygun olsa da, doğal güneş ışığı doğal ışık içerdiğinden fotosentez için daha iyi koşullar yaratma eğilimindedir. morötesi radyasyon bitkiler üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir.
• Klorofil. Bitkilerin yapraklarında bulunan yeşil bir pigmenttir.
• Besinler ve Mineraller. Bitki köklerinin topraktan emdiği kimyasallar ve organik bileşikler.

Fotosentez sonucunda ne oluşur?

• glikoz;
• Oksijen.

(Işık enerjisi madde olmadığı için parantez içinde gösterilmiştir)

Not: Bitkiler yaprakları aracılığıyla havadan CO2, kökleri aracılığıyla topraktan su alırlar. Işık enerjisi güneşten gelir. Oluşan oksijen yapraklardan havaya salınır. Elde edilen glikoz, bir enerji deposu olarak kullanılan nişasta gibi diğer maddelere dönüştürülebilir.

Fotosentezi destekleyen faktörlerin olmaması veya yetersiz miktarda bulunması bitkiyi olumsuz etkileyebilir. Örneğin, daha az ışık bitkinin yapraklarını yiyen böcekler için uygun koşullar yaratır ve su eksikliği yavaşlar.

Fotosentez nerede gerçekleşir?

Fotosentez, bitki hücrelerinin içinde, kloroplast adı verilen küçük plastidlerde gerçekleşir. Kloroplastlar (çoğunlukla mezofil tabakasında bulunur) klorofil adı verilen yeşil bir madde içerir. Fotosentez yapmak için kloroplast ile çalışan hücrenin diğer kısımları aşağıdadır.

Bitki hücre yapısı

Bitki hücre parçalarının işlevleri

• : yapısal ve mekanik destek sağlar, hücreleri korur, hücrenin şeklini sabitler ve tanımlar, büyüme hızını ve yönünü kontrol eder ve bitkilere şekil verir.
• : enzim kontrollü kimyasal işlemlerin çoğu için bir platform sağlar.
• : maddelerin hücre içine ve dışına hareketini kontrol eden bir bariyer görevi görür.
• : yukarıda açıklandığı gibi, fotosentez sırasında ışık enerjisini emen yeşil bir madde olan klorofil içerirler.
• : Hücre sitoplazmasında su depolayan boşluk.
• : hücre aktivitesini kontrol eden bir genetik işaret (DNA) içerir.

Klorofil, fotosentez için gerekli olan ışık enerjisini emer. Işığın tüm renk dalga boylarının absorbe edilmediğine dikkat etmek önemlidir. Bitkiler öncelikle kırmızı ve mavi dalgaları emer - yeşil aralıktaki ışığı emmezler.

Fotosentezden kaynaklanan karbondioksit

Bitkiler yaprakları aracılığıyla havadan karbondioksit alırlar. Karbondioksit, yaprağın alt kısmındaki stoma adı verilen küçük bir delikten sızar.

Yaprağın alt kısmı, karbondioksitin yapraklardaki diğer hücrelere ulaşmasını sağlamak için gevşek aralıklı hücrelere sahiptir. Ayrıca fotosentez sırasında üretilen oksijenin yapraktan kolayca ayrılmasını sağlar.

Soluduğumuz havada çok düşük konsantrasyonlarda karbondioksit bulunur ve fotosentezin karanlık fazında gerekli bir faktördür.

Fotosentez sürecinde ışık

levha genellikle vardır geniş alan yüzey, böylece çok fazla ışık emebilir. Üst yüzeyi bir mum tabakası (kütikül) ile su kaybından, hastalıktan ve hava koşullarından korunur. Yaprağın üst kısmı ışığın düştüğü yerdir. Bu mezofil tabakasına palisade denir. Çok fazla kloroplast içerdiğinden büyük miktarda ışığı emecek şekilde uyarlanmıştır.

Işık evrelerinde fotosentez süreci artar. büyük miktar Sveta. Işık fotonları yeşil yaprağa odaklanırsa daha fazla klorofil molekülü iyonize olur ve daha fazla ATP ve NADPH üretilir. Işık evrelerinde ışık son derece önemli olsa da, fazla miktarda alınmasının klorofile zarar verebileceği ve fotosentezi azaltabileceği unutulmamalıdır.

Işık fazları, fotosentez sürecini tamamlamak için hepsine ihtiyaç duyulmasına rağmen, sıcaklığa, suya veya karbondioksite çok bağlı değildir.

Fotosentez sürecinde su

Bitkiler fotosentez için ihtiyaç duydukları suyu kökleri aracılığıyla alırlar. Toprakta büyüyen kök tüyleri vardır. Kökler ile karakterize edilir geniş alan suyun kolayca geçmesine izin veren yüzeyler ve ince duvarlar.

Resim, yeterli su (solda) ve su eksikliği (sağda) bulunan bitkileri ve hücrelerini göstermektedir.

Not: Kök hücreler genellikle karanlıkta bulundukları ve fotosentez yapamadıkları için kloroplast içermezler.

Bitki yeterince su almazsa kurur. Su olmadan bitki yeterince hızlı fotosentez yapamaz ve hatta ölebilir.

Bitkiler için su ne kadar önemlidir?

• Bitki sağlığını destekleyen çözünmüş mineraller sağlar;
• Ulaşım aracıdır;
• Kararlılığı ve dikliği destekler;
• soğutur ve nemlendirir;
• Bitki hücrelerinde çeşitli kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesini mümkün kılar.

Fotosentezin doğadaki önemi

Fotosentezin biyokimyasal süreci, su ve karbondioksiti oksijen ve glikoza dönüştürmek için güneş ışığından gelen enerjiyi kullanır. Glikoz, bitkilerde doku büyümesi için yapı taşları olarak kullanılır. Böylece fotosentez, köklerin, gövdelerin, yaprakların, çiçeklerin ve meyvelerin oluşma şeklidir. Fotosentez süreci olmadan bitkiler büyüyemez veya çoğalamaz.

• yapımcılar

Bitkilerin fotosentetik yetenekleri nedeniyle üreticiler oldukları ve dünyadaki hemen hemen her besin zincirinin bel kemiği olduğu bilinmektedir. (Algler bitkilerin eşdeğeridir). Yediğimiz tüm yiyecekler fotosentetik olan organizmalardan gelir. Bu bitkileri doğrudan yeriz veya inek veya domuz gibi bitkisel besinler tüketen hayvanları yeriz.

• Besin zincirinin bel kemiği

Su sistemleri içinde bitkiler ve algler de besin zincirinin belkemiğini oluşturur. Algler, sırayla daha büyük organizmalar için bir besin kaynağı görevi gören besin görevi görür. Su ortamında fotosentez olmadan yaşam imkansız olurdu.

• Karbondioksitin uzaklaştırılması

Fotosentez karbondioksiti oksijene dönüştürür. Fotosentez sırasında atmosferdeki karbondioksit bitkiye girer ve daha sonra oksijen olarak salınır. Karbondioksit seviyelerinin endişe verici bir oranda arttığı günümüz dünyasında, karbondioksiti atmosferden uzaklaştıran herhangi bir işlem çevresel açıdan önemlidir.

• Besin Döngüsü

Bitkiler ve diğer fotosentetik organizmalar, besin döngüsünde hayati bir rol oynar. Havadaki azot, bitki dokularında sabitlenir ve protein yapmak için kullanılabilir hale gelir. Toprakta bulunan eser elementler de bitki dokusuna dahil edilebilir ve besin zincirinin ilerisinde otçulların kullanımına sunulabilir.

• fotosentetik bağımlılık

Fotosentez, ışığın yoğunluğuna ve kalitesine bağlıdır. Yıl boyunca güneş ışığının bol olduğu ve suyun sınırlayıcı olmadığı ekvatorda bitkiler yüksek oranlarda büyür ve oldukça büyüyebilir. Tersine, okyanusun daha derin kısımlarında fotosentez daha az yaygındır çünkü ışık bu katmanlara nüfuz etmez ve sonuç olarak bu ekosistem daha sterildir.

Fotosentez, fotosentetik boyaların katılımıyla organik maddelerin kimyasal bağlarının enerjisine ışık enerjisinin oluşumu için bir dizi işlemdir.

Bu beslenme türü bitkiler, prokaryotlar ve bazı tek hücreli ökaryot türleri için tipiktir.

Doğal sentez, karbon ve suyu ışıkla etkileşim içinde glikoza ve serbest oksijene dönüştürür:

6CO2 + 6H2O + ışık enerjisi → C6H12O6 + 6O2

Modern bitki fizyolojisi, fotosentez kavramını, karbondioksitin organik maddeye dönüştürülmesi de dahil olmak üzere çeşitli spontan olmayan reaksiyonlarda absorpsiyon, transformasyon ve ışık enerjisi kuantalarının kullanılması süreçlerinin bir kombinasyonu olan fotoototrofik bir fonksiyon olarak anlar.

Aşamalar

Bitkilerde fotosentez yapraklarda kloroplastlar aracılığıyla gerçekleşir- plastidler sınıfına ait yarı özerk iki zarlı organeller. İLE BİRLİKTE Düz şekil levha plakalar, yüksek kaliteli absorpsiyon ve ışık enerjisi ve karbondioksitin tam kullanımını sağlar. Doğal sentez için gerekli su, iletken doku yoluyla köklerden gelir. Gaz değişimi, stoma yoluyla ve kısmen kütikül yoluyla difüzyonla gerçekleşir.

Kloroplastlar renksiz stroma ile doldurulur ve birbirleriyle birleştiğinde tilakoidler oluşturan lamellere nüfuz eder. Onlarda fotosentez gerçekleşir. Siyanobakterilerin kendileri kloroplasttır, bu nedenle içlerindeki doğal sentez aparatı ayrı bir organelde izole edilmez.

Fotosentez ilerler pigmentlerin katılımıyla genellikle klorofildir. Bazı organizmalar başka bir pigment, karotenoid veya fikobilin içerir. Prokaryotlar bakteriyoklorofil pigmentine sahiptir ve bu organizmalar doğal sentezin tamamlanmasından sonra oksijen yaymazlar.

Fotosentez iki aşamadan geçer - aydınlık ve karanlık. Her biri belirli reaksiyonlar ve etkileşime giren maddeler ile karakterize edilir. Fotosentez aşamalarının sürecini daha ayrıntılı olarak ele alalım.

aydınlık

Fotosentezin ilk aşaması bir hücresel enerji kaynağı olan ATP ve bir indirgeyici ajan olan NADP olan yüksek enerjili ürünlerin oluşumu ile karakterize edilir. Aşamanın sonunda, bir yan ürün olarak oksijen üretilir. Işık aşaması mutlaka güneş ışığı ile gerçekleşir.

Fotosentez işlemi, elektron taşıma proteinleri, ATP sentetaz ve klorofil (veya diğer pigment) katılımıyla tilakoidlerin zarlarında gerçekleşir.

Elektronların ve kısmen hidrojen protonlarının transferinin gerçekleştiği elektrokimyasal devrelerin işleyişi, pigmentler ve enzimler tarafından oluşturulan karmaşık komplekslerde oluşur.

Hafif faz proses açıklaması:

1. Güneş ışığı bitki organizmalarının yaprak plakalarına çarptığında, plakaların yapısında klorofil elektronları uyarılır;
2. Aktif durumda, parçacıklar pigment molekülünü terk eder ve tilakoidin negatif yüklü dış tarafına düşer. Bu, yapraklara giren sudan sonraki elektronları alan klorofil moleküllerinin oksidasyonu ve ardından indirgenmesi ile eş zamanlı olarak gerçekleşir;
3. Daha sonra elektron veren ve gelecekte reaksiyonlara katılabilecek OH radikallerine dönüştürülen iyonların oluşumu ile suyun fotolizi gerçekleşir;
4. Daha sonra bu radikaller birleşerek su moleküllerini ve atmosfere salınan serbest oksijeni oluştururlar;
5. Tilakoid membran, bir yandan hidrojen iyonu nedeniyle pozitif bir yük, diğer yandan elektronlar nedeniyle negatif bir yük kazanır;
6. Membran kenarları arasında 200 mV farka ulaşıldığında, protonlar ATP sentetaz enziminden geçerek ADP'nin ATP'ye dönüştürülmesine (fosforilasyon işlemi) yol açar;
7. Sudan salınan atomik hidrojen ile NADP+, NADPH2'ye indirgenir;

Reaksiyonlar sırasında atmosfere serbest oksijen salınırken, ATP ve NADPH2 doğal sentezin karanlık fazına katılır.

Karanlık

Bu aşama için zorunlu bir bileşen karbondioksittir., bitkilerin sürekli olarak dış ortamdan yapraklardaki stoma yoluyla emdiği. Karanlık faz süreçleri kloroplast stromasında gerçekleşir. Bu aşamada çok fazla güneş enerjisine ihtiyaç duyulmadığından ve ışık fazında üretilen yeterli ATP ve NADPH2 olacağından, organizmalardaki reaksiyonlar hem gece hem de gündüz devam edebilir. Bu aşamadaki işlemler öncekinden daha hızlıdır.

Karanlık fazda meydana gelen tüm süreçlerin toplamı, dış ortamdan alınan karbon dioksitin bir tür ardışık dönüşüm zinciri şeklinde sunulur:

1. Böyle bir zincirdeki ilk reaksiyon karbondioksit fiksasyonudur. RuBP-karboksilaz enziminin varlığı, reaksiyonun hızlı ve pürüzsüz seyrine katkıda bulunur, bunun sonucunda 2 molekül fosfogliserik aside ayrışan altı karbonlu bir bileşik oluşur;
2. Ardından, sonunda fosfogliserik asidin doğal bir şeker - glikoza dönüştürüldüğü belirli sayıda reaksiyon dahil olmak üzere oldukça karmaşık bir döngü gerçekleşir. Bu sürece Calvin döngüsü denir;

Şekerle birlikte yağ asitleri, amino asitler, gliserol ve nükleotitler de oluşur.

Fotosentezin özü

Doğal sentezin aydınlık ve karanlık aşamalarının karşılaştırma tablosundan, her birinin özünü kısaca tanımlayabilirsiniz. Işık fazı, reaksiyonlara ışık enerjisinin zorunlu olarak dahil edilmesiyle kloroplast tanelerinde meydana gelir. Reaksiyonlar, suyla etkileşime girdiğinde serbest oksijen, ATP ve NADPH2 oluşturan elektron transfer proteinleri, ATP sentetaz ve klorofil gibi bileşenleri içerir. Kloroplast stromasında meydana gelen karanlık faz için güneş ışığı gerekli değildir. Son aşamada elde edilen ATP ve NADPH2, karbondioksit ile etkileşime girdiğinde doğal şeker (glikoz) oluşturur.

Yukarıdan da görülebileceği gibi, fotosentez, farklı maddelerin dahil olduğu birçok reaksiyonu içeren oldukça karmaşık ve çok aşamalı bir fenomen gibi görünmektedir. Doğal sentezin bir sonucu olarak, ozon tabakasının oluşumu yoluyla canlı organizmaların solunumu ve ultraviyole radyasyondan korunmaları için gerekli olan oksijen elde edilir.