چک کردن کار بر روی موضوع "فتوسنتز"

انتخاب 1.

تمرین 1.

تابع

فتوسنتز

مرکز سلولی

تقسیم سلولی

1) EPS 2) کلروپلاست 3) ریبوزوم 4) هسته

وظیفه 2. در جدول زیر رابطه ای بین موقعیت های ستون اول و دوم وجود دارد.

تابع

گلوکز

DNA

نوکلئوتید

در جای خالی این جدول چه مفهومی باید وارد شود؟

1) اسید آمینه 2) کیتین 3) سلولز 4) RNA

وظیفه 3. با استفاده از نمادهای عددی، عبارت‌های گمشده از فهرست پیشنهادی را در متن "فاز نور فتوسنتز" وارد کنید. دنباله اعداد حاصل را بنویسید.

فاز نور فتوسنتز

اکنون مشخص شده است که فتوسنتز در دو مرحله رخ می دهد: نور و __________ (A). در فاز نور، به دلیل انرژی خورشیدی، تحریک مولکول های __________ (B) و سنتز مولکول های __________ (C) رخ می دهد. همزمان با این واکنش، آب تحت تأثیر نور تجزیه شده و __________ آزاد (G) آزاد می شود. این فرآیند فوتولیز نامیده می شود.

فهرست شرایط:

1) DNA 2) تیره 3) اکسیژن 4) ATP 5) تیره 6) هموگلوبین

7) کلروفیل 8) دی اکسید کربن

ایکس غلظت دی اکسید کربن (بر حسب درصد) و در امتداد محور رسم شده است در –

کدام یک از توصیفات پیشنهادی با دقت بیشتری این وابستگی غلظت دی اکسید کربن را در محدوده 0.03 منعکس می کند.– 0.16 درصد میزان فتوسنتز در این فاصله

به آرامی در کل نمودار رشد می کند

در طول نمودار به شدت رشد می کند

در ابتدا به آرامی افزایش می یابد و سپس تغییر نمی کند

وظیفه 5. نمودار وابستگی نرخ نسبی فتوسنتز به شدت نور را مطالعه کنید (محور x شدت نور نسبی را در کندلاها و محور y را نشان می دهد.– نرخ نسبی فتوسنتز (در واحدهای دلخواه)).

میزان نسبی فتوسنتز را در چه شدت نور از موارد ذکر شده تعیین کنید.

گزینه 2.

تمرین 1. در جدول زیر رابطه ای بین موقعیت های ستون اول و دوم وجود دارد.

تابع

میتوکندری

نفس

فتوسنتز

در جای خالی این جدول چه مفهومی باید وارد شود؟

1) کمپلکس گلژی 2) کلروپلاست 3) ریبوزوم 4) هسته

وظیفه 2. در جدول زیر رابطه ای بین موقعیت های ستون اول و دوم وجود دارد.

تابع

استروما

سنتز گلوکز

دانه ها

در جای خالی این جدول چه مفهومی باید وارد شود؟

1) سنتز پروتئین 2) فوتولیز آب 3) سنتز لیپیدها 4) گلیکولیز

وظیفه 3. با استفاده از نمادهای عددی، عبارات گم شده از لیست پیشنهادی را در متن "فاز تاریک فتوسنتز" وارد کنید. دنباله اعداد حاصل را بنویسید.

فاز تاریک فتوسنتز

اکنون مشخص شده است که فتوسنتز در دو مرحله انجام می شود: __________ (A) و تاریک. برای رخ دادن واکنش های فاز تاریک، وجود نور __________ (B). در این زمان، جذب __________ (B) از هوا، کاهش آن توسط یون های هیدروژن و تشکیل ماده آلی __________ (D) به دلیل انرژی انباشته شده در فاز نور رخ می دهد.

فهرست شرایط

1) نور 2) دی اکسید کربن 3) اکسیژن 4) پروتئین 5) گرگ و میش 6) اختیاری

7) گلوکز 8) مورد نیاز

وظیفه 4. مطالعه نمودار وابستگی نرخ نسبی فتوسنتز به غلظت دی اکسید کربن (در امتداد محور)در نرخ نسبی فتوسنتز (در واحدهای دلخواه) و در امتداد محور رسم می شود ایکس – غلظت دی اکسید کربن (بر حسب درصد).

غلظت دی اکسید کربن را تعیین کنید که در آن نرخ نسبی فتوسنتز 24 واحد معمولی خواهد بود.

0,08 % 2) 0,05 % 3) 0,03 % 4) 0,01 %

اگر غلظت دی اکسید کربن در هوای گلخانه 0.03 درصد باشد، میزان نسبی فتوسنتز چقدر خواهد بود؟

3)

اکسیژن

4)

گلوکز

فتوسنتز

تشکیل مواد آلی توسط سلول های گیاهی زنده، مانند قندها و نشاسته، از مواد معدنی - از CO2 و آب - با استفاده از انرژی نور جذب شده توسط رنگدانه های گیاهی. این فرآیند تولید غذا است که همه موجودات زنده - گیاهان، حیوانات و انسانها - به آن وابسته هستند. تمام گیاهان خشکی‌زی و بیشتر گیاهان آبزی در طول فتوسنتز اکسیژن آزاد می‌کنند. با این حال، برخی از ارگانیسم ها با انواع دیگری از فتوسنتز که بدون آزاد شدن اکسیژن رخ می دهد، مشخص می شوند. واکنش اصلی فتوسنتز که با آزاد شدن اکسیژن رخ می دهد را می توان به شکل زیر نوشت:

مواد آلی شامل تمام ترکیبات کربنی به استثنای اکسیدها و نیتریدهای آن است. بیشترین مقدار مواد آلی تولید شده در طول فتوسنتز عبارتند از کربوهیدرات ها (عمدتاً قندها و نشاسته)، اسیدهای آمینه (که پروتئین ها از آنها ساخته می شوند) و در نهایت اسیدهای چرب (که در ترکیب با گلیسروفسفات به عنوان ماده ای برای سنتز چربی ها عمل می کنند). . از بین مواد معدنی، سنتز همه این ترکیبات به آب (H2O) و دی اکسید کربن (CO2) نیاز دارد. اسیدهای آمینه نیز به نیتروژن و گوگرد نیاز دارند. گیاهان می توانند این عناصر را به شکل اکسیدهای خود، نیترات (NO3-) و سولفات (SO42-) یا به اشکال دیگر کاهش یافته مانند آمونیاک (NH3) یا سولفید هیدروژن (هیدروژن سولفید H3S) جذب کنند. ترکیب ترکیبات آلی همچنین می تواند شامل فسفر در طول فتوسنتز (گیاهان آن را به شکل فسفات جذب می کند) و یون های فلزی - آهن و منیزیم باشد. منگنز و برخی عناصر دیگر نیز برای فتوسنتز ضروری هستند، اما فقط به مقدار کمی. در گیاهان زمینی، همه این ترکیبات معدنی، به استثنای CO2، از طریق ریشه وارد می شوند. گیاهان CO2 را از هوای اتمسفر بدست می آورند که میانگین غلظت آن 0.03 درصد است. CO2 وارد برگ ها می شود و O2 از طریق سوراخ های کوچکی در اپیدرم به نام روزنه از آنها خارج می شود. باز و بسته شدن روزنه ها توسط سلول های خاصی تنظیم می شود - آنها سلول های محافظ نامیده می شوند - همچنین سبز رنگ و قادر به انجام فتوسنتز هستند. هنگامی که نور بر روی سلول های نگهبان می افتد، فتوسنتز در آنها آغاز می شود. تجمع محصولات آن این سلول ها را مجبور به کشش می کند. در این حالت، دهانه روزنه بازتر می شود و CO2 به لایه های زیرین برگ نفوذ می کند که سلول های آن اکنون می توانند فتوسنتز را ادامه دهند. روزنه ها همچنین تبخیر آب توسط برگ ها را تنظیم می کنند، به اصطلاح. تعرق، زیرا بیشتر بخار آب از این روزنه ها عبور می کند. گیاهان آبزی تمام مواد مغذی مورد نیاز خود را از آبی که در آن زندگی می کنند به دست می آورند. CO2 و یون بی کربنات (HCO3-) هم در دریا و هم در آب شیرین یافت می شوند. جلبک ها و سایر گیاهان آبزی آنها را مستقیماً از آب بدست می آورند. نور در فتوسنتز نه تنها نقش یک کاتالیزور، بلکه یکی از واکنش دهنده ها را نیز ایفا می کند. بخش قابل توجهی از انرژی نوری مورد استفاده گیاهان در طول فتوسنتز به صورت انرژی پتانسیل شیمیایی در محصولات فتوسنتز ذخیره می شود. برای فتوسنتز که با آزاد شدن اکسیژن اتفاق می افتد، هر نور مرئی از بنفش (طول موج 400 نانومتر) تا قرمز متوسط ​​(700 نانومتر) کم و بیش مناسب است. برخی از انواع فتوسنتز باکتریایی که با انتشار O2 همراه نیستند، می توانند به طور موثر از نور با طول موج بلندتر، تا قرمز دور (900 نانومتر) استفاده کنند. روشن شدن ماهیت فتوسنتز از زمان تولد شیمی مدرن آغاز شد. کارهای J. Priestley (1772)، J. Ingenhaus (1780)، J. Senebier (1782)، و همچنین مطالعات شیمیایی A. Lavoisier (1775، 1781) به این نتیجه منجر شد که گیاهان دی اکسید کربن را به اکسیژن تبدیل می کنند. و برای این فرآیند نور لازم است. نقش آب ناشناخته باقی ماند تا اینکه در سال 1808 توسط N. Saussure به آن اشاره شد. او در آزمایش‌های بسیار دقیق خود، افزایش وزن خشک گیاهی را که در گلدانی از خاک رشد می‌کرد، اندازه‌گیری کرد و همچنین میزان دی اکسید کربن جذب شده و اکسیژن آزاد شده را تعیین کرد. سوسور تأیید کرد که تمام کربن وارد شده به مواد آلی توسط یک گیاه از دی اکسید کربن حاصل می شود. در همان زمان، او کشف کرد که افزایش ماده خشک گیاه بیشتر از تفاوت بین وزن دی اکسید کربن جذب شده و وزن اکسیژن آزاد شده است. از آنجایی که وزن خاک در گلدان تغییر قابل توجهی نداشت، تنها منبع احتمالی افزایش وزن آب بود. بنابراین نشان داده شد که یکی از واکنش دهنده ها در فتوسنتز آب است. اهمیت فتوسنتز به عنوان یکی از فرآیندهای تبدیل انرژی تا زمانی که ایده انرژی شیمیایی مطرح نشد، قابل درک نبود. در سال 1845، R. Mayer به این نتیجه رسید که در طول فتوسنتز، انرژی نور به انرژی پتانسیل شیمیایی ذخیره شده در محصولات آن تبدیل می شود.

فتوسنتز فرآیندی است که تمام حیات روی زمین به آن بستگی دارد. فقط در گیاهان رخ می دهد. در طی فتوسنتز، یک گیاه مواد آلی لازم برای همه موجودات زنده را از مواد معدنی تولید می کند. دی اکسید کربن موجود در هوا از طریق منافذ خاصی در اپیدرم برگ وارد برگ می شود که به آن روزنه می گویند. آب و مواد معدنی از خاک به ریشه می آیند و از آنجا از طریق سیستم هدایت گیاه به برگ ها منتقل می شوند. انرژی لازم برای سنتز مواد آلی از غیر آلی توسط خورشید تامین می شود. این انرژی توسط رنگدانه های گیاهی به ویژه کلروفیل جذب می شود. در سلول، سنتز مواد آلی در کلروپلاست ها که حاوی کلروفیل هستند، اتفاق می افتد. اکسیژن آزاد که در طول فتوسنتز نیز تولید می شود، در جو آزاد می شود.

طرح فتوسنتز

نقش فتوسنتز نتیجه کلی واکنش های شیمیایی فتوسنتز را می توان برای هر یک از محصولات آن با یک معادله شیمیایی جداگانه توصیف کرد. برای قند ساده گلوکز، معادله به صورت زیر است:

معادله نشان می دهد که در یک گیاه سبز به دلیل انرژی نور، یک مولکول گلوکز و شش مولکول اکسیژن از شش مولکول آب و شش مولکول دی اکسید کربن تشکیل می شود. گلوکز تنها یکی از کربوهیدرات های بسیاری است که در گیاهان سنتز می شود. در زیر معادله کلی برای تشکیل کربوهیدرات با n اتم کربن در هر مولکول آمده است:

معادلات تشریح تشکیل سایر ترکیبات آلی چندان ساده نیستند. سنتز اسید آمینه به ترکیبات معدنی اضافی مانند تشکیل سیستئین نیاز دارد:

اگر به واکنش شیمیایی دیگری یعنی احتراق روی آوریم، نقش نور به عنوان یک واکنش دهنده در فرآیند فتوسنتز ساده تر نشان داده می شود. گلوکز یکی از زیر واحدهای سلولز، جزء اصلی چوب است. احتراق گلوکز با معادله زیر توصیف می شود:

این معادله معکوس معادله فتوسنتز گلوکز است، با این تفاوت که به جای انرژی نور، بیشتر گرما تولید می کند. طبق قانون بقای انرژی، اگر انرژی در حین احتراق آزاد شود، در طی واکنش معکوس، یعنی. در طول فتوسنتز، باید جذب شود. آنالوگ بیولوژیکی احتراق تنفس است، بنابراین تنفس با همان معادله احتراق غیر بیولوژیکی توصیف می شود. برای همه سلول های زنده، به استثنای سلول های گیاهی سبز در نور، واکنش های بیوشیمیایی به عنوان منبع انرژی عمل می کنند. تنفس فرآیند بیوشیمیایی اصلی است که انرژی ذخیره شده در طول فتوسنتز را آزاد می کند، اگرچه زنجیره های غذایی طولانی ممکن است بین این دو فرآیند قرار داشته باشد. یک منبع ثابت انرژی برای هر تجلی حیات ضروری است و انرژی نوری که فتوسنتز آن را به انرژی پتانسیل شیمیایی مواد آلی تبدیل می‌کند و برای آزاد کردن اکسیژن آزاد استفاده می‌کند، تنها منبع اصلی مهم انرژی برای همه موجودات زنده است. سپس سلول های زنده این مواد آلی را با اکسیژن اکسید می کنند («سوزانند») و مقداری از انرژی آزاد شده هنگام ترکیب اکسیژن با کربن، هیدروژن، نیتروژن و گوگرد برای استفاده در فرآیندهای مختلف زندگی مانند حرکت یا رشد ذخیره می شود. ترکیب با عناصر ذکر شده، اکسیژن اکسیدهای آنها را تشکیل می دهد - دی اکسید کربن، آب، نیترات و سولفات. بنابراین چرخه به پایان می رسد. چرا اکسیژن رایگان که تنها منبع آن بر روی زمین فتوسنتز است، برای همه موجودات زنده ضروری است؟ دلیل آن واکنش پذیری بالای آن است. ابر الکترونی یک اتم اکسیژن خنثی دو الکترون کمتر از مقدار لازم برای پایدارترین پیکربندی الکترونی دارد. بنابراین، اتم های اکسیژن تمایل زیادی به کسب دو الکترون اضافی دارند که با ترکیب (تشکیل دو پیوند) با اتم های دیگر به دست می آید. یک اتم اکسیژن می تواند با دو اتم مختلف دو پیوند ایجاد کند یا با یک اتم پیوند دوگانه ایجاد کند. در هر یک از این پیوندها، یک الکترون توسط یک اتم اکسیژن تامین می شود و الکترون دوم توسط اتم دیگری که در تشکیل پیوند مشارکت دارد، تامین می شود. به عنوان مثال، در یک مولکول آب (H2O)، هر یک از دو اتم هیدروژن تنها الکترون خود را برای تشکیل پیوند با اکسیژن تامین می‌کند و در نتیجه تمایل ذاتی اکسیژن برای به دست آوردن دو الکترون اضافی را برآورده می‌کند. در یک مولکول CO2، هر یک از دو اتم اکسیژن یک پیوند دوگانه با اتم کربن یکسان تشکیل می‌دهند که دارای چهار الکترون پیوندی است. بنابراین، در هر دو H2O و CO2، اتم اکسیژن به تعداد لازم الکترون برای یک پیکربندی پایدار دارد. با این حال، اگر دو اتم اکسیژن به یکدیگر پیوند داشته باشند، اوربیتال های الکترونی این اتم ها تنها اجازه تشکیل یک پیوند را می دهند. بنابراین نیاز به الکترون فقط نصف برآورده می شود. بنابراین، مولکول O2 در مقایسه با مولکول های CO2 و H2O، پایداری کمتر و واکنش پذیری بیشتری دارد. محصولات آلی فتوسنتز، مانند کربوهیدرات ها، (CH2O)n، کاملاً پایدار هستند، زیرا هر یک از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن موجود در آنها به اندازه لازم الکترون دریافت می کنند تا پایدارترین پیکربندی را تشکیل دهند. فرآیند فتوسنتز که کربوهیدرات تولید می کند، بنابراین دو ماده بسیار پایدار CO2 و H2O را به یک ماده کاملاً پایدار به نام (CH2O)n و یک ماده کمتر پایدار به نام O2 تبدیل می کند. تجمع مقادیر زیادی O2 در جو در نتیجه فتوسنتز و واکنش پذیری بالای آن نقش آن را به عنوان یک عامل اکسید کننده جهانی تعیین می کند. وقتی عنصری الکترون یا اتم هیدروژن را از دست می دهد، می گوییم که عنصر اکسید شده است. افزودن الکترون ها یا تشکیل پیوند با هیدروژن، مانند اتم های کربن در فتوسنتز، کاهش نامیده می شود. با استفاده از این مفاهیم، ​​فتوسنتز را می توان به عنوان اکسیداسیون آب همراه با کاهش دی اکسید کربن یا سایر اکسیدهای معدنی تعریف کرد.

مکانیسم فتوسنتز. مراحل روشن و تاریک. اکنون مشخص شده است که فتوسنتز در دو مرحله انجام می شود: روشن و تاریک. مرحله نور فرآیند استفاده از نور برای شکافتن آب است. در همان زمان، اکسیژن آزاد می شود و ترکیبات غنی از انرژی تشکیل می شوند. مرحله تاریک شامل گروهی از واکنش‌ها است که از محصولات پرانرژی مرحله نور برای کاهش CO2 به قند ساده استفاده می‌کند. برای جذب کربن بنابراین مرحله تاریک را مرحله سنتز نیز می نامند. اصطلاح "مرحله تاریک" فقط به این معنی است که نور مستقیماً در آن دخالت ندارد. ایده های مدرن در مورد مکانیسم فتوسنتز بر اساس تحقیقات انجام شده در دهه 1930-1950 شکل گرفت. پیش از این، برای سال‌ها، دانشمندان با یک فرضیه به ظاهر ساده، اما نادرست، گمراه شدند که بر اساس آن O2 از CO2 تشکیل می‌شود و کربن آزاد شده با H2O واکنش می‌دهد و در نتیجه کربوهیدرات‌ها تشکیل می‌شود. در دهه 1930، زمانی که مشخص شد برخی از باکتری‌های گوگرد در طول فتوسنتز اکسیژن تولید نمی‌کنند، بیوشیمیدان K. van Niel پیشنهاد کرد که اکسیژن آزاد شده در طول فتوسنتز در گیاهان سبز از آب می‌آید. در باکتری های گوگردی واکنش به صورت زیر انجام می شود:

این موجودات به جای O2، گوگرد تولید می کنند. ون نیل به این نتیجه رسید که همه انواع فتوسنتز را می توان با این معادله توصیف کرد

که در آن X اکسیژن در فتوسنتز است که با آزاد شدن O2 اتفاق می افتد و گوگرد در فتوسنتز باکتری های گوگردی است. ون نیل همچنین پیشنهاد کرد که این فرآیند شامل دو مرحله است: مرحله سبک و مرحله سنتز. این فرضیه با کشف فیزیولوژیست R. Hill تأیید شد. او کشف کرد که سلول های تخریب شده یا نیمه غیرفعال شده قادر به انجام واکنشی در نوری هستند که در آن اکسیژن آزاد می شود، اما CO2 کاهش نمی یابد (آن را واکنش هیل نامیدند). برای اینکه این واکنش ادامه یابد، لازم بود مقداری ماده اکسید کننده که قادر به اتصال الکترون ها یا اتم های هیدروژنی است که توسط اکسیژن آب جدا می شود، اضافه شود. یکی از معرف های هیل کینون است که با افزودن دو اتم هیدروژن به دی هیدروکینون تبدیل می شود. سایر معرف های هیل حاوی آهن آهن (یون Fe3+) بود که با افزودن یک الکترون از اکسیژن آب، به آهن دو ظرفیتی (Fe2+) تبدیل شد. بنابراین، نشان داده شد که انتقال اتم های هیدروژن از اکسیژن در آب به کربن می تواند به شکل حرکت مستقل الکترون ها و یون های هیدروژن رخ دهد. اکنون مشخص شده است که برای ذخیره انرژی، انتقال الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر مهم است، در حالی که یون های هیدروژن می توانند به یک محلول آبی منتقل شوند و در صورت لزوم دوباره از آن حذف شوند. واکنش هیل که در آن از انرژی نور برای انتقال الکترون‌ها از اکسیژن به یک عامل اکسید کننده (پذیرنده الکترون) استفاده می‌شود، اولین نمایش تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی و مدلی برای مرحله نوری فتوسنتز بود. این فرضیه که اکسیژن به طور مداوم از آب در طول فتوسنتز تامین می‌شود، در آزمایش‌هایی با استفاده از آب برچسب‌گذاری شده با ایزوتوپ سنگین اکسیژن (18O) تایید شد. از آنجایی که ایزوتوپ های اکسیژن (معمول 16O و سنگین 18O) دارای خواص شیمیایی یکسانی هستند، گیاهان از H218O به همان روش H216O استفاده می کنند. معلوم شد که اکسیژن آزاد شده حاوی 18O است. در آزمایش دیگری، گیاهان فتوسنتز را با H216O و C18O2 انجام دادند. در این مورد، اکسیژن آزاد شده در ابتدای آزمایش حاوی 18O نبود. در دهه 1950، فیزیولوژیست گیاهی D. Arnon و سایر محققان ثابت کردند که فتوسنتز شامل مراحل روشن و تاریک است. آماده‌سازی‌هایی که قادر به انجام کل مرحله نور بودند از سلول‌های گیاهی به‌دست آمدند. با استفاده از آنها، می توان ثابت کرد که در نور، الکترون ها از آب به اکسید کننده فتوسنتزی منتقل می شوند، که در نتیجه به یک الکترون دهنده برای کاهش دی اکسید کربن در مرحله بعدی فتوسنتز تبدیل می شود. حامل الکترون نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات است. شکل اکسید شده آن NADP+ و شکل احیا شده آن (که پس از افزودن دو الکترون و یک یون هیدروژن تشکیل می شود) NADPH نامیده می شود. در NADP+ اتم نیتروژن پنج ظرفیتی است (چهار پیوند و یک بار مثبت) و در NADPHN سه ظرفیتی است (سه پیوند). NADP + متعلق به به اصطلاح. کوآنزیم ها کوآنزیم‌ها همراه با آنزیم‌ها واکنش‌های شیمیایی زیادی را در سیستم‌های زنده انجام می‌دهند، اما برخلاف آنزیم‌ها در طول واکنش تغییر می‌کنند. بیشتر انرژی نوری تبدیل شده ذخیره شده در مرحله نوری فتوسنتز در طول انتقال الکترون ها از آب به NADP+ ذخیره می شود. NADPHN به دست آمده الکترون ها را به اندازه اکسیژن آب نگه نمی دارد و می تواند آنها را در فرآیند سنتز ترکیبات آلی از بین ببرد و انرژی انباشته شده را صرف کارهای شیمیایی مفید کند. مقدار قابل توجهی انرژی نیز به روش دیگری ذخیره می شود، یعنی به شکل ATP (آدنوزین تری فسفات). با حذف آب از یون فسفات معدنی (HPO42-) و فسفات آلی، آدنوزین دی فسفات (ADP)، مطابق با معادله زیر تشکیل می شود:

ATP یک ترکیب غنی از انرژی است و تشکیل آن به انرژی از منبعی نیاز دارد. در واکنش معکوس، یعنی. هنگامی که ATP به ADP و فسفات تجزیه می شود، انرژی آزاد می شود. در بسیاری از موارد، ATP در واکنشی که در آن هیدروژن با فسفات جایگزین می شود، انرژی خود را به سایر ترکیبات شیمیایی می دهد. در واکنش زیر، شکر (ROH) برای تشکیل فسفات قند فسفریله می شود:

فسفات قند نسبت به قند غیر فسفریله انرژی بیشتری دارد، بنابراین واکنش پذیری آن بیشتر است. ATP و NADPHN که (همراه با O2) در مرحله نور فتوسنتز تشکیل می شوند، سپس در مرحله سنتز کربوهیدرات ها و سایر ترکیبات آلی از دی اکسید کربن استفاده می شوند.

ساختار دستگاه فتوسنتزی انرژی نور توسط رنگدانه ها (به اصطلاح موادی که نور مرئی را جذب می کنند) جذب می شود. همه گیاهانی که فتوسنتز را انجام می دهند دارای اشکال مختلفی از رنگدانه سبز کلروفیل هستند و احتمالاً همه حاوی کاروتنوئیدها هستند که معمولاً به رنگ زرد هستند. گیاهان عالی حاوی کلروفیل a (C55H72O5N4Mg) و کلروفیل b (C55H70O6N4Mg) و همچنین چهار کاروتنوئید اصلی هستند: b-کاروتن (C40H56)، لوتئین (C40H55O2)، ویولاکسانتین و نئوکسانتین. این تنوع رنگدانه طیف وسیعی از جذب نور مرئی را فراهم می کند، زیرا هر یک از آنها با منطقه خاص خود از طیف "کوک" شده اند. برخی از جلبک ها تقریباً دارای مجموعه ای از رنگدانه ها هستند، اما بسیاری از آنها دارای رنگدانه هایی هستند که تا حدودی با موارد ذکر شده در ماهیت شیمیایی آنها متفاوت است. همه این رنگدانه ها، مانند کل دستگاه فتوسنتزی سلول سبز، در اندامک های خاصی محصور شده اند که توسط یک غشاء احاطه شده اند، به اصطلاح. کلروپلاست ها رنگ سبز سلول های گیاهی فقط به کلروپلاست ها بستگی دارد. عناصر باقی مانده از سلول ها حاوی رنگدانه سبز نیستند. اندازه و شکل کلروپلاست ها بسیار متفاوت است. یک کلروپلاست معمولی به شکل یک خیار کمی خمیده است و تقریباً اندازه‌گیری می‌کند. 1 میکرومتر قطر و طول تقریبی 4 میکرون سلول های بزرگ گیاهان سبز، مانند سلول های برگ اکثر گونه های زمینی، حاوی کلروپلاست های زیادی هستند، اما جلبک های تک سلولی کوچک، مانند کلرلا پیرنوئیدوزا، تنها یک کلروپلاست دارند که بیشتر سلول را اشغال می کند.

میکروسکوپ الکترونی به شما اجازه می دهد تا با ساختار بسیار پیچیده کلروپلاست ها آشنا شوید. این امکان را برای شناسایی ساختارهای بسیار کوچکتر از ساختارهای قابل مشاهده در میکروسکوپ نوری معمولی فراهم می کند. در میکروسکوپ نوری، ذرات کوچکتر از 0.5 میکرون قابل تشخیص نیستند. تا سال 1961، قدرت تفکیک میکروسکوپ های الکترونی امکان مشاهده ذراتی را فراهم کرد که هزار بار کوچکتر بودند (حدود 0.5 نانومتر). با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، ساختارهای غشایی بسیار نازک، به اصطلاح، در کلروپلاست شناسایی شدند. تیلاکوئیدها اینها کیسه های مسطح هستند که در لبه ها بسته شده و در پشته هایی به نام گرانا جمع شده اند. در عکس ها، دانه ها شبیه به پشته های پنکیک بسیار نازک هستند. در داخل کیسه ها فضایی وجود دارد - حفره تیلاکوئید و خود تیلاکوئیدها که در گرانا جمع شده اند در یک توده ژل مانند از پروتئین های محلول غوطه ور می شوند که فضای داخلی کلروپلاست را پر می کند و استروما نامیده می شود. استروما همچنین حاوی تیلاکوئیدهای کوچکتر و نازک تری است که گرانای منفرد را به یکدیگر متصل می کند. تمام غشاهای تیلاکوئید تقریباً از مقادیر مساوی پروتئین و لیپید تشکیل شده اند. صرف نظر از اینکه آنها در گرانا جمع آوری شوند یا نه، در آنها است که رنگدانه ها متمرکز شده و مرحله نور رخ می دهد. مرحله تاریک، همانطور که معمولاً تصور می شود، در استروما رخ می دهد.

فتوسیستم ها کلروفیل و کاروتنوئیدها، که در غشای تیلاکوئید کلروپلاست ها جاسازی شده اند، در واحدهای عملکردی - فتوسیستم ها، که هر کدام شامل تقریباً 250 مولکول رنگدانه است، جمع می شوند. ساختار فتوسیستم به گونه‌ای است که از بین تمام این مولکول‌هایی که قادر به جذب نور هستند، تنها یک مولکول کلروفیل می‌تواند از انرژی خود در واکنش‌های فتوشیمیایی استفاده کند - این مرکز واکنش فتوسیستم است. مولکول های رنگدانه باقیمانده، نور را جذب می کنند، انرژی آن را به مرکز واکنش منتقل می کنند. به این مولکول های جذب کننده نور، مولکول های آنتن می گویند. دو نوع فتوسیستم وجود دارد. در فتوسیستم I، کلروفیل خاص یک مولکول، که مرکز واکنش را تشکیل می‌دهد، در طول موج نور 700 نانومتر (به رنگدانه P700 مشخص شده)، و در فتوسیستم II - در 680 نانومتر (P680) جذب بهینه دارد. به طور معمول، هر دو فتوسیستم به صورت همزمان و (در نور) به طور پیوسته کار می کنند، اگرچه فتوسیستم I می تواند به طور جداگانه کار کند.

تبدیل انرژی نور. بررسی این موضوع باید با فتوسیستم II آغاز شود، جایی که انرژی نور توسط مرکز واکنش P680 استفاده می شود. وقتی نور وارد این فتوسیستم می شود، انرژی آن مولکول P680 را تحریک می کند و یک جفت الکترون برانگیخته و پرانرژی متعلق به این مولکول جدا شده و به یک مولکول پذیرنده (احتمالا کینون) منتقل می شود که با حرف Q نشان داده می شود. به گونه‌ای که الکترون‌هایی که از نور دریافتی می‌پرند، فشار می‌آورند و گیرنده آنها را در موقعیت بالایی می‌گیرد. اگر گیرنده نبود، الکترون ها به موقعیت اولیه خود (به مرکز واکنش) باز می گشتند و انرژی آزاد شده در طول حرکت رو به پایین به نور تبدیل می شد، یعنی. صرف فلورسانس خواهد شد. از این دیدگاه، گیرنده الکترون را می توان به عنوان یک خاموش کننده فلورسانس در نظر گرفت (از این رو نام آن Q، از انگلیسی quench - to quench) است.

مولکول P680 با از دست دادن دو الکترون، اکسید شده است و برای اینکه فرآیند در آنجا متوقف نشود، باید کاهش یابد، یعنی. به دست آوردن دو الکترون از منبعی آب به عنوان یک منبع عمل می کند: به 2H+ و 1/2O2 تقسیم می شود و دو الکترون به P680 اکسید شده اهدا می کند. این تقسیم آب وابسته به نور، فوتولیز نامیده می شود. آنزیم هایی که فتولیز را انجام می دهند در سمت داخلی غشای تیلاکوئید قرار دارند که در نتیجه تمام یون های هیدروژن در حفره تیلاکوئید جمع می شوند. مهم ترین عامل کوفاکتور برای آنزیم های فوتولیز اتم های منگنز هستند. انتقال دو الکترون از مرکز واکنش فتوسیستم به گیرنده یک صعود "سربالایی" است، یعنی. به سطح انرژی بالاتری می رسد و این افزایش توسط انرژی نور فراهم می شود. بعد، در فتوسیستم II، یک جفت الکترون یک "نزول" تدریجی از گیرنده Q به فتوسیستم I را آغاز می کند. نزول در امتداد یک زنجیره انتقال الکترون رخ می دهد، که از نظر سازماندهی بسیار شبیه به زنجیره مشابه در میتوکندری است (همچنین به متابولیسم مراجعه کنید). از سیتوکروم ها، پروتئین های حاوی آهن و گوگرد، پروتئین های حاوی مس و سایر اجزا تشکیل شده است. نزول تدریجی الکترون ها از حالت پرانرژی تر به حالت کم انرژی با سنتز ATP از ADP و فسفات معدنی همراه است. در نتیجه انرژی نور از بین نمی رود، بلکه در پیوندهای فسفات ATP ذخیره می شود که می تواند در فرآیندهای متابولیک استفاده شود. تولید ATP در طول فتوسنتز فسفوریلاسیون نامیده می شود. همزمان با فرآیند توصیف شده، نور در فتوسیستم I جذب می شود. در اینجا، انرژی آن نیز برای جدا کردن دو الکترون از مرکز واکنش (P700) و انتقال آنها به یک گیرنده - یک پروتئین حاوی آهن استفاده می شود. از این گیرنده، از طریق یک حامل میانی (همچنین یک پروتئین حاوی آهن)، هر دو الکترون به NADP+ می روند، که در نتیجه قادر به اتصال یون های هیدروژن (تشکیل شده در طی فتولیز آب و حفظ شده در تیلاکوئیدها) می شود - و به NADPH تبدیل می شود. در مورد مرکز واکنش P700 که در ابتدای فرآیند اکسید شد، دو الکترون ("نزول") از فتوسیستم II می پذیرد که آن را به حالت اولیه خود باز می گرداند. کل واکنش مرحله نوری که در طول فعال سازی نوری فتوسیستم های I و II رخ می دهد را می توان به صورت زیر نشان داد:

کل انرژی خروجی جریان الکترون در این حالت 1 مولکول ATP و 1 مولکول NADPH در هر 2 الکترون است. با مقایسه انرژی این ترکیبات با انرژی نوری که سنتز آنها را فراهم می کند، محاسبه شد که تقریباً 1/3 انرژی نور جذب شده در فرآیند فتوسنتز ذخیره می شود. در برخی از باکتری های فتوسنتزی، فتوسیستم I به طور مستقل عمل می کند. در این حالت، جریان الکترون ها به صورت چرخه ای از مرکز واکنش به سمت گیرنده حرکت می کند و - در طول یک مسیر دورگرد - به مرکز واکنش باز می گردد. در این حالت فوتولیز آب و آزاد شدن اکسیژن اتفاق نمی افتد، NADPH تشکیل نمی شود، اما ATP سنتز می شود. این مکانیسم واکنش نور می‌تواند در گیاهان بالاتر در شرایطی که NADPH بیش از حد در سلول‌ها رخ می‌دهد نیز رخ دهد.

واکنش های تاریک (مرحله سنتز). سنتز ترکیبات آلی با احیای CO2 (و همچنین نیترات و سولفات) در کلروپلاست ها نیز اتفاق می افتد. ATP و NADPH که توسط واکنش نوری که در غشاهای تیلاکوئید اتفاق می‌افتد تامین می‌شوند، به عنوان منبع انرژی و الکترون‌ها برای واکنش‌های سنتز عمل می‌کنند. کاهش CO2 نتیجه انتقال الکترون ها به CO2 است. در طی این انتقال، برخی از پیوندهای C-O با پیوندهای C-H، C-C و O-H جایگزین می شوند. این فرآیند شامل تعدادی مرحله است که برخی از آنها (15 یا بیشتر) یک چرخه را تشکیل می دهند. این چرخه در سال 1953 توسط شیمیدان M. Calvin و همکارانش کشف شد. این محققان با استفاده از ایزوتوپ رادیواکتیو کربن به جای ایزوتوپ معمول (پایدار) در آزمایشات خود توانستند مسیر کربن را در واکنش های مورد مطالعه ردیابی کنند. در سال 1961، کالوین برای این کار جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. چرخه کالوین شامل ترکیباتی با تعداد اتم های کربن در مولکول ها از سه تا هفت است. تمام اجزای چرخه، به استثنای یک مورد، فسفات قند هستند، یعنی. قندهایی که در آنها یک یا دو گروه OH با یک گروه فسفات (-OPO3H-) جایگزین می شود. یک استثنا 3-فسفوگلیسریک اسید (PGA؛ 3-phosphoglycerate) است که یک اسید فسفات قند است. این شبیه به قند سه کربنه فسفریله (گلیسروفسفات) است، اما با آن تفاوت دارد که دارای یک گروه کربوکسیل O=C-O- است، یعنی. یکی از اتم های کربن آن با سه پیوند به اتم های اکسیژن متصل است. برای شروع شرح چرخه با ریبولوز مونوفسفات که حاوی پنج اتم کربن (C5) است، راحت است. ATP تشکیل شده در مرحله نور با ریبولوز مونوفسفات واکنش داده و آن را به ریبولوز دی فسفات تبدیل می کند. گروه دوم فسفات به ریبولوز دی فسفات انرژی اضافی می دهد، زیرا بخشی از انرژی ذخیره شده در مولکول ATP را حمل می کند. بنابراین تمایل به واکنش با سایر ترکیبات و تشکیل پیوندهای جدید در ریبولوز دی فسفات بارزتر است. این قند C5 است که CO2 را برای تشکیل یک ترکیب شش کربنه اضافه می کند. دومی بسیار ناپایدار است و تحت تأثیر آب به دو قطعه - دو مولکول PGA تجزیه می شود. اگر فقط تغییر تعداد اتم‌های کربن در مولکول‌های قند را در نظر داشته باشیم، این مرحله اصلی از چرخه که در آن تثبیت (آسانی‌سازی) CO2 اتفاق می‌افتد را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

آنزیمی که تثبیت CO2 (کربوکسیلاز خاص) را کاتالیز می کند در مقادیر بسیار زیاد در کلروپلاست ها وجود دارد (بیش از 16٪ از کل محتوای پروتئین آنها). با توجه به توده عظیم گیاهان سبز، احتمالاً این پروتئین فراوان ترین پروتئین موجود در بیوسفر است. مرحله بعدی این است که دو مولکول PGA تشکیل شده در واکنش کربوکسیلاسیون هر کدام توسط یک مولکول NADPH به یک قند فسفات سه کربنه (تریوز فسفات) کاهش می یابد. این کاهش در نتیجه انتقال دو الکترون به کربن گروه کربوکسیل FHA رخ می دهد. با این حال، در این مورد، ATP نیز برای تامین انرژی شیمیایی اضافی مولکول و افزایش واکنش پذیری آن مورد نیاز است. این کار توسط یک سیستم آنزیمی انجام می شود که گروه فسفات انتهایی ATP را به یکی از اتم های اکسیژن گروه کربوکسیل (گروهی تشکیل می شود) منتقل می کند. PGA به اسید دی فسفوگلیسریک تبدیل می شود. هنگامی که NADPHN یک اتم هیدروژن به اضافه یک الکترون به کربن گروه کربوکسیل این ترکیب (معادل دو الکترون به اضافه یک یون هیدروژن، H+) اهدا کرد، پیوند منفرد C-O شکسته شده و اکسیژن متصل به فسفر به غیر آلی منتقل می شود. فسفات، HPO42- و گروه کربوکسیل O = C-O- به آلدهید O = C-H تبدیل می شود. دومی مشخصه دسته خاصی از قندها است. در نتیجه PGA با مشارکت ATP و NADPH به قند فسفات (تریوز فسفات) کاهش می یابد. کل فرآیند توصیف شده در بالا را می توان با معادلات زیر نشان داد: 1) ریبولوز مونوفسفات + ATP -> ریبولوز دی فسفات + ADP 2) ریبولوز دی فسفات + CO2 -> ترکیب ناپایدار C6 3) ترکیب ناپایدار C6 + H2O -> 2 PGA 4) PGA + ATP + NADPH -> ADP + H3PO42- + تریوز فسفات (C3). نتیجه نهایی واکنش های 1-4 تشکیل دو مولکول تریوز فسفات (C3) از ریبولوز مونوفسفات و CO2 با مصرف دو مولکول NADPH و سه مولکول ATP است. در این سری از واکنش ها است که کل سهم مرحله نور - به شکل ATP و NADPH - در چرخه کاهش کربن نشان داده می شود. البته، مرحله نور باید علاوه بر این، این کوفاکتورها را برای کاهش نیترات و سولفات و برای تبدیل PGA و تریوز فسفات تشکیل شده در چرخه به سایر مواد آلی - کربوهیدرات ها، پروتئین ها و چربی ها تامین کند. اهمیت مراحل بعدی چرخه این است که منجر به بازسازی ترکیب پنج کربنه ریبولوز مونوفسفات می شود که برای شروع مجدد چرخه ضروری است. این قسمت از حلقه را می توان به صورت زیر نوشت:

که در مجموع 5C3 -> 3C5 می دهد. سه مولکول ریبولوز مونوفسفات که از پنج مولکول تریوز فسفات تشکیل شده است - پس از افزودن CO2 (کربوکسیلاسیون) و احیا - به شش مولکول تریوز فسفات تبدیل می شود. بنابراین، در نتیجه یک چرخش چرخه، یک مولکول دی اکسید کربن در ترکیب آلی سه کربنه گنجانده می شود. سه دور چرخه در مجموع یک مولکول جدید از دومی ایجاد می کند و برای سنتز یک مولکول قند شش کربنه (گلوکز یا فروکتوز)، دو مولکول سه کربنی و بر این اساس، 6 دور چرخه مورد نیاز است. چرخه باعث افزایش ماده آلی به واکنش هایی می شود که در آن قندها، اسیدهای چرب و اسیدهای آمینه مختلف تشکیل می شوند، به عنوان مثال. "بلوک های سازنده" نشاسته، چربی ها و پروتئین ها. این واقعیت که محصولات مستقیم فتوسنتز نه تنها کربوهیدرات ها، بلکه اسیدهای آمینه و احتمالاً اسیدهای چرب نیز هستند، با استفاده از یک برچسب ایزوتوپی - ایزوتوپ رادیواکتیو کربن - ثابت شد. کلروپلاست فقط ذره ای نیست که برای سنتز نشاسته و قندها سازگار باشد. این یک "کارخانه" بسیار پیچیده و سازماندهی شده است، که نه تنها قادر است تمام موادی را که خود از آن ساخته شده است تولید کند، بلکه می تواند آن بخش هایی از سلول و اندام های گیاهی که فتوسنتز را انجام نمی دهند با ترکیبات کربن کاهش یافته نیز تامین کند. خودشان

در کلروپلاست ها اهمیت فتوسنتزبرای تقویت زیست کره ... کلروفیل نامیده می شود فتوسنتز. روند فتوسنتزدر فاز تاریک بسیار غمگین به نظر می رسد... vikorist فتوسنتز. فاز تاریک فتوسنتزیا چرخه کالوین...

از کتاب درسی «گیاهان. باکتری ها قارچ ها و گلسنگ ها، جوهر فتوسنتز چیست. در کدام اندامک های سلولی رخ می دهد؟ چه موادی در فتوسنتز دخیل هستند و کدام مواد در طول فتوسنتز سنتز می شوند؟ چه شرایطی برای فتوسنتز لازم است؟

زندگی روی زمین به موجودات اتوتروف بستگی دارد. تقریباً تمام مواد آلی لازم برای سلول های زنده از طریق فرآیند فتوسنتز تولید می شوند.

فتوسنتز (از عکس یونانی - نور و سنتز - اتصال، ترکیب) تبدیل مواد معدنی (آب و دی اکسید کربن) توسط گیاهان سبز و میکروارگانیسم های فتوسنتزی به مواد آلی در اثر انرژی خورشید است که به انرژی پیوندهای شیمیایی تبدیل می شود. در مولکول های مواد آلی

برنج. 55. جی پریستلی (1783-1804) و تجربه او

تاریخچه کشف و مطالعه فتوسنتز. برای چندین قرن، زیست شناسان تلاش کرده اند راز برگ سبز را کشف کنند. از دیرباز اعتقاد بر این بود که گیاهان مواد مغذی را از آب و مواد معدنی تولید می کنند.

کشف نقش برگ سبز متعلق به یک زیست شناس نیست، بلکه متعلق به یک شیمیدان است - دانشمند انگلیسی جوزف پریستلی (شکل 55). در سال 1771 هنگام مطالعه اهمیت هوا برای احتراق مواد و تنفس آزمایش زیر را انجام داد. او موش را در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده قرار داد و پس از مدتی متقاعد شد که تمام اکسیژن موجود در هوا را مصرف کرده و مرده است. اما اگر گیاه زنده ای در کنار آن قرار می گرفت، موش به زندگی خود ادامه می داد. در نتیجه، هوا در کشتی خوب باقی ماند. پریستلی نتیجه گیری مهمی کرد: گیاهان هوا را بهبود می بخشند، آن را با اکسیژن اشباع می کنند - آن را برای تنفس مناسب می کنند. این اولین بار بود که نقش گیاهان سبز تثبیت شد. پریستلی اولین کسی بود که نقش نور را در زندگی گیاهان پیشنهاد کرد.

کمک بزرگی به مطالعه فتوسنتز توسط دانشمند روسی K.A. تیمیریازف (شکل 56). او تأثیر بخش‌های مختلف طیف نور خورشید را بر فرآیند فتوسنتز مطالعه کرد و دریافت که فتوسنتز در پرتوهای قرمز مؤثرتر است. تیمیریازف ثابت کرد که گیاه با جذب کربن در حضور نور خورشید، انرژی خود را به انرژی مواد آلی تبدیل می کند.

K. A. Timiryazev در کار خود "خورشید، زندگی و کلروفیل" به طور مفصل آزمایشات خود را توضیح داد و به طور علمی اثبات کرد. روش‌های تحقیق آزمایشگاهی او توسط دانشمندان دیگر برای کارهای بعدی روی فتوسنتز استفاده شد. اقدامی برای به رسمیت شناختن معتبر از شایستگی های علمی دانشمند، دعوت از کلیمنت آرکادیویچ تیمیریازف به انجمن سلطنتی لندن در سال 1903 برای ایراد سخنرانی معروف "نقش کیهانی گیاهان" بود. به دلیل کارش در زمینه فتوسنتز، او به عنوان دکتر افتخاری تعدادی از دانشگاه های اروپای غربی انتخاب شد.

مراحل فتوسنتزدر طی فرآیند فتوسنتز، آب کم انرژی و دی اکسید کربن به ماده آلی انرژی بر - گلوکز تبدیل می شود. در این صورت انرژی خورشیدی در پیوندهای شیمیایی این ماده انباشته می شود. علاوه بر این، در طول فرآیند فتوسنتز، اکسیژن در جو آزاد می شود که توسط موجودات برای تنفس استفاده می شود.

برنج. 56. کلیمنت آرکادیویچ تیمیریازف (1843 - 1920)

اکنون مشخص شده است که فتوسنتز در دو فاز - روشن و تاریک (شکل 57) اتفاق می افتد.

برنج. 57. طرح کلی فتوسنتز

برنج. 58. شدت فتوسنتز در طیف های مختلف نوری

در طول فاز نور، به دلیل انرژی خورشیدی، مولکول های کلروفیل برانگیخته شده و ATP سنتز می شود. همزمان با این واکنش، آب (H20) تحت تأثیر نور تجزیه می شود و اکسیژن آزاد آزاد می کند (02). این فرآیند فوتولیز (از عکسهای یونانی - نور و لیز - انحلال) نامیده شد. یون های هیدروژن حاصل به یک ماده خاص - انتقال دهنده یون هیدروژن (NADP) متصل می شوند و در فاز بعدی استفاده می شوند.

وجود نور برای انجام واکنش های فاز تمپو ضروری نیست. منبع انرژی در اینجا مولکول های ATP هستند که در فاز نور سنتز می شوند. در فاز تمپو، دی اکسید کربن از هوا جذب می شود، کاهش آن با یون های هیدروژن و تشکیل گلوکز به دلیل استفاده از انرژی ATP است.

تاثیر شرایط محیطی بر فتوسنتز فتوسنتز فقط از ۱ درصد انرژی خورشیدی که روی برگ می افتد استفاده می کند. فتوسنتز به تعدادی از شرایط محیطی بستگی دارد. اولاً، این فرآیند به شدت تحت تأثیر پرتوهای قرمز طیف خورشیدی رخ می دهد (شکل 58). شدت فتوسنتز با مقدار اکسیژن آزاد شده تعیین می شود که آب را از سیلندر جابجا می کند. سرعت فتوسنتز نیز به درجه روشنایی گیاه بستگی دارد. افزایش ساعات نور روز منجر به افزایش بهره وری فتوسنتز می شود، یعنی مقدار مواد آلی تولید شده توسط گیاه.

معنی فتوسنتزمحصولات فتوسنتز مورد استفاده قرار می گیرند:

• ارگانیسم ها به عنوان مواد مغذی، منبع انرژی و اکسیژن برای فرآیندهای زندگی؛
• در تولید غذای انسانی؛
• به عنوان مصالح ساختمانی برای ساخت و ساز مسکن، در تولید مبلمان و غیره.

بشریت وجود خود را مدیون فتوسنتز است. تمام ذخایر سوخت روی زمین محصولاتی هستند که در نتیجه فتوسنتز به وجود آمده اند. با استفاده از زغال سنگ و چوب، انرژی را به دست می آوریم که در طی فتوسنتز در مواد آلی ذخیره شده بود. در همان زمان، اکسیژن در جو آزاد می شود. دانشمندان تخمین می زنند که بدون فتوسنتز، کل ذخایر اکسیژن در 3000 سال تمام می شود.

شیمی سنتز.علاوه بر فتوسنتز، روش شناخته شده دیگری برای به دست آوردن انرژی و سنتز مواد آلی از غیر آلی وجود دارد. برخی از باکتری ها قادر به استخراج انرژی با اکسید کردن مواد معدنی مختلف هستند. آنها برای ایجاد مواد آلی نیازی به نور ندارند. فرآیند سنتز مواد آلی از غیر آلی، که به لطف انرژی اکسیداسیون مواد معدنی انجام می شود، کموسنتز نامیده می شود (از شیمی لاتین - شیمی و سنتز یونانی - اتصال، ترکیب).

باکتری های شیمیایی سنتز کننده توسط دانشمند روسی S.N. Vinogradsky کشف شد. بسته به اکسیداسیون کدام ماده انرژی آزاد می کند، باکتری های آهن شیمیایی، باکتری های گوگرد و ازتوباکتری ها متمایز می شوند.

تمرینات بر اساس مطالب تحت پوشش

1. فتوسنتز را تعریف کنید. اهمیت این فرآیند برای حیات روی زمین چیست؟
2. چه موادی در فاز نوری فتوسنتز تشکیل می شوند؟
3. واکنش های اصلی مرحله تمپو را نام ببرید. چه انرژی برای سنتز گلوکز استفاده می شود؟
4. تفاوت اصلی بین کموسنتز و فتوسنتز چیست؟
5. توضیح دهید که چرا در روند توسعه تاریخی جهان آلی، موجودات فتوسنتزی در مقایسه با ارگانیسم‌های شیمی‌سنتزی جایگاه غالبی را به خود اختصاص دادند.