Процес фотосинтезу: визначення, фази, умови і значення

  1. визначення фотосинтезу
  2. Навіщо рослинам потрібна глюкоза (їжа)?
  3. фази фотосинтезу
  4. Темнова фаза фотосинтезу або цикл Кальвіна
  5. Схема фаз фотосинтезу
  6. Зовнішня будова листя
  7. Внутрішня будова листя
  8. Умови, необхідні для фотосинтезу
  9. Що утворюється в результаті фотосинтезу?
  10. Де відбувається фотосинтез?
  11. Будова рослинної клітини
  12. Вуглекислий газ в процесі фотосинтезу
  13. Світло в процесі фотосинтезу
  14. Вода в процесі фотосинтезу
  15. Яке значення має вода для рослин?
  16. Значення фотосинтезу в природі

Кожна жива істота на планеті має потребу в їжі або енергії, щоб вижити. Деякі організми харчуються іншими істотами, тоді як інші можуть виробляти свої власні поживні елементи. рослини самі виробляють продукти харчування, глюкозу, в процесі, який називається фотосинтезом.

Фотосинтез і дихання взаємопов'язані. Результатом фотосинтезу є глюкоза, яка зберігається як хімічна енергія в рослинних клітинах . Ця накопичена хімічна енергія виходить в результаті перетворення неорганічного вуглецю (вуглекислого газу) в органічний вуглець. Процес дихання вивільняє накопичену хімічну енергію.

Крім продуктів, які вони виробляють, рослинам також необхідний вуглець, водень і кисень, щоб вижити. Вода, поглинена з грунту, забезпечує водень і кисень. Під час фотосинтезу, вуглець і вода використовуються для синтезу їжі. Рослини також потребують нітрати, щоб виробляти амінокислоти (амінокислота - інгредієнт для вироблення білка). На додаток до цього, вони потребують магнії для виробництва хлорофілу.

У цій статті ви дізнаєтеся більше про те, як відбувається фотосинтез у рослин і про необхідні для цього процесу умовах.

визначення фотосинтезу

Фотосинтез - це хімічний процес, за допомогою якого рослини, деякі бактерії і водорості виробляють глюкозу і кисень з вуглекислого газу і води, використовуючи тільки світло як джерело енергії.

Цей процес надзвичайно важливий для життя на Землі, оскільки завдяки йому виділяється кисень, від якого залежить все життя.

Навіщо рослинам потрібна глюкоза (їжа)?

Подібно людям і іншим живим істотам, рослини також мають потребу в харчуванні для підтримки життєдіяльності. Значення глюкози для рослин полягає в наступному:

  • Глюкоза, отримана в результаті фотосинтезу, використовується під час дихання для вивільнення енергії, необхідної рослині для інших життєво важливих процесів.
  • Рослинні клітини також перетворюють частину глюкози в крохмаль, який використовують у міру необхідності. З цієї причини мертві рослини використовуються в якості біомаси, адже в них зберігається хімічна енергія.
  • Глюкоза також необхідна, щоб виробляти інші хімічні речовини, такі як білки, жири і рослинні цукру, необхідні для забезпечення зростання та інших важливих процесів.

фази фотосинтезу

Процес фотосинтезу розділений на дві фази: світлову і темновую.

Процес фотосинтезу розділений на дві фази: світлову і темновую

Світлова фаза фотосинтезу

Як випливає з назви, світлові фази потребують сонячному світлі. У світлозалежна реакціях енергія сонячного світла поглинається хлорофілом і перетворюється в запасені хімічну енергію у вигляді молекули електронного носія НАДФН (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) і молекули енергії АТФ (аденозинтрифосфат). Світлові фази протікають в тілакоідних мембранах в межах хлоропласта.

Темнова фаза фотосинтезу або цикл Кальвіна

У темновой фазі або циклі Кальвіна збуджені електрони з світловий фази забезпечують енергію для утворення вуглеводів з молекул вуглекислого газу. Які не залежать від світла фази іноді називають циклом Кальвіна через циклічності процесу.

Хоча темнові фази не використовують світло як реагент (і, як результат, можуть відбуватися вдень чи вночі), їм необхідно, щоб продукти світлозалежна реакцій функціонували. Незалежні від світла молекули залежать від молекул енергоносіїв - АТФ і НАДФН - для створення нових молекул вуглеводів. Після передачі енергії молекули енергоносії повертаються до світловим фаз для отримання більш енергійних електронів. Крім того, кілька ферментів темновой фази активуються за допомогою світла.

Схема фаз фотосинтезу

Будова листя рослин

Ми не можемо повністю вивчити фотосинтез, не знаючи більше про будову листа. Лист адаптований для того, щоб грати життєво важливу роль в процесі фотосинтезу.

Зовнішня будова листя

Однією з найголовніших особливостей рослин є велика площа поверхні листя. Більшість зелених рослин мають широкі, плоскі і відкриті листи, які здатні захоплювати стільки сонячної енергії (сонячного світла), скільки необхідно для фотосинтезу.

  • Центральна жилка і черешок

Центральна жилка і черешок з'єднуються разом і є підставою листа. Черешок розпорядженні лист таким чином, щоб він отримував якомога більше світла.

  • листова пластинка

Прості листи мають одну листову пластину, а складні - кілька. Листова пластинка - одна з найголовніших складових листа, яка безпосередньо бере участь у процесі фотосинтезу.

Мережа жилок в листі переносить воду від стебел до листя. Що виділяється глюкоза також направляється в інші частини рослини з листя через жилки. Крім того, ці частини листа підтримують і утримують листову пластину плоскою для більшого захоплення сонячного світла. Розташування жилок (жилкование) залежить від виду рослини.

  • підстава листа

Підставою листа виступає сама нижня його частина, яка сочленена зі стеблом. Найчастіше, в основі листа розташовується парну кількість прилистников.

Залежно від виду рослини, край листа може мати різну форму, включаючи: суцільнокрайнім, зубчасту, пилчасті, виїмчасті, городчатий і т.п.

  • верхівка листа

Як і край листа, верхівка буває різної форми, включаючи: гостру, округлу, тупувату, витягнуту, відтягнути і т.д.

Внутрішня будова листя

Нижче представлена ​​близька схема внутрішньої будови тканин листя:

Кутикула виступає головним, захисним шаром на поверхні рослини. Як правило, вона товщі на верхній частині листа. Кутикула покрита речовиною, схожою на віск, завдяки якому захищає рослину від води.

Епідерміс - шар клітин, який є покривною тканиною листа. Його головна функція - захист внутрішніх тканин листа від зневоднення, механічних пошкоджень і інфекцій. Він також регулює процес газообміну і транспірації.

Мезофіл - це основна тканина рослини. Тут відбувається процес фотосинтезу. У більшості рослин мезофіл розділений на два шари: верхній - Палісадна і нижній - губчастий.

  • захисні клітини

Захисні клітини - спеціалізовані клітини в епідермісі листя, які використовуються для контролю газообміну. Вони виконують захисну функцію для продихи. Устьічниє пори стають великими, коли вода є у вільному доступі, в іншому випадку, захисні клітини стають млявими.

Фотосинтез залежить від проникнення вуглекислого газу (CO2) з повітря через продихи в тканини мезофіла. Кисень (O2), отриманий як побічний продукт фотосинтезу, виходить з рослини через продихи. Коли продихи відкриті, вода втрачається в результаті випаровування і повинна бути заповнена через потік транспірації, водою, поглиненої корінням. Рослини змушені врівноважувати кількість поглиненого СО2 з повітря і втрату води через устьічниє пори.

Умови, необхідні для фотосинтезу

Нижче наведені умови, які необхідні рослинам для здійснення процесу фотосинтезу:

  • Вуглекислий газ. Безбарвний природний газ без запаху, виявлений в повітрі і має наукове позначення CO2. Він утворюється при горінні вуглецю і органічних сполук, а також виникає в процесі дихання.
  • Вода. Прозоре рідке хімічна речовина без запаху і смаку (в нормальних умовах).
  • Світло. Хоча штучне світло також підходить для рослин, природне сонячне світло, як правило, створює кращі умови для фотосинтезу, тому що в ньому присутній природне ультрафіолетове випромінювання, яке впливає на рослини.
  • Хлорофіл. Це зелений пігмент, знайдений в листі рослин.
  • Живильні речовини і мінерали. Хімічні речовини й органічні сполуки, які коріння рослин поглинають з ґрунту.

Що утворюється в результаті фотосинтезу?

  • глюкоза;
  • Кисень.

Якщо фактори, що сприяють фотосинтезу, відсутні або присутні в недостатній кількості, це може негативно вплинути на рослину. Наприклад, менша кількість світла створює сприятливі умови для комах, які їдять листя рослини, а недолік води уповільнює.

Де відбувається фотосинтез?

Фотосинтез відбувається всередині рослинних клітин, в дрібних пластидах, званих хлоропластами. Хлоропласти (в основному зустрічаються в шарі мезофіла) містять зелена речовина, зване хлорофілом. Нижче наведені інші частини клітини, які працюють з хлоропластом, щоб здійснити фотосинтез.

Будова рослинної клітини

Функції частин рослинної клітини

  • клітинна стінка : Забезпечує структурну і механічну підтримку, захищає клітини від патогенів , Фіксує і визначає форму клітини, контролює швидкість і напрямок росту, а також надає форму рослинам.
  • цитоплазма : Забезпечує платформу для більшості хімічних процесів, контрольованих ферментами.
  • мембрана : Діє як бар'єр, контролюючи рух речовин в клітку і з неї.
  • хлоропласти : Як було описано вище, вони містять хлорофіл, зелена речовина, що поглинає світлову енергію в процесі фотосинтезу.
  • вакуоль : Порожнину всередині клітинної цитоплазми, яка накопичує воду.
  • клітинне ядро : Містить генетичну марку (ДНК), яка контролює діяльність клітини.

Хлорофіл поглинає світлову енергію, необхідну для фотосинтезу. Важливо відзначити, що поглинаються не всі колірні довжини хвилі світла. Рослини в основному поглинають червону і синю хвилі - вони не поглинають світло в зеленому діапазоні.

Вуглекислий газ в процесі фотосинтезу

Рослини отримують вуглекислий газ з повітря через їх листя. Вуглекислий газ просочується через маленький отвір в нижній частині листа - продихи.

Нижня частина листа має вільно розташовані клітини, щоб вуглекислий газ досяг інших клітин в листі. Це також дозволяє кисню, що утворюється при фотосинтезі, легко залишати лист.

Вуглекислий газ присутній в повітрі, яким ми дихаємо, в дуже низьких концентраціях і служить необхідним фактором темновой фази фотосинтезу.

Світло в процесі фотосинтезу

Лист зазвичай має велику площу поверхні, тому він може поглинати багато світла. Його верхня поверхня захищена від втрати води, хвороб і впливу погоди восковим шаром (кутикулою). Верх листа знаходиться там, де падає світло. Цей шар мезофіла називається Палісадна. Він пристосований для поглинання великої кількості світла, адже в ньому знаходиться багато хлоропластів.

У світлових фазах, процес фотосинтезу збільшується з великою кількістю світла. Більше молекул хлорофілу іонізується, і більше генерується АТФ і НАДФН, якщо світлові фотони зосереджені на зеленому листі. Хоча світло надзвичайно важливий в світлових фазах, необхідно відзначити, що надмірне його кількість може пошкодити хлорофіл, і зменшити процес фотосинтезу.

Світлові фази не дуже сильно залежать від температури, води або вуглекислого газу, хоча всі вони потрібні для завершення процесу фотосинтезу.

Вода в процесі фотосинтезу

Рослини отримують воду, необхідну для фотосинтезу через своє коріння. Вони мають кореневі волоски, які розростаються в грунті. Коріння характеризуються великою площею поверхні і тонкими стінками, що дозволяє воді легко проходити крізь них.

На зображенні представлені рослини і їх клітини з достатньою кількістю води (зліва) і її нестачею (праворуч).

Якщо рослина не вбирає достатню кількість води, воно в'яне. Без води, рослина буде не здатне фотосинтезировать досить швидко, і може навіть загинути.

Яке значення має вода для рослин?

  • Забезпечує розчиненими мінералами, які підтримують здоров'я рослин;
  • Є середовищем для транспортування мінеральних ресурсів ;
  • Підтримує стійкість і прямостояння;
  • Охолоджує і насичує вологою;
  • Дає можливість проводити різні хімічні реакції в рослинних клітинах.

Значення фотосинтезу в природі

Біохімічний процес фотосинтезу використовує енергію сонячного світла для перетворення води і вуглекислого газу в кисень і глюкозу. Глюкоза використовується в якості будівельних блоків в рослинах для росту тканин. Таким чином, фотосинтез - це спосіб, завдяки якому формується коріння, стебла, листя, квіти і плоди. Без процесу фотосинтезу рослини не зможуть рости або розмножуватися.

Через фотосинтетичної здатності, рослини відомі як продуценти і служать основою майже кожної харчового ланцюга на Землі. (Водорості є еквівалентом рослин в водних екосистемах ). Вся їжа, яку ми їмо, походить від організмів, які є фотосинтетиками. Ми харчуємося цими рослинами безпосередньо або їмо тварин, таких як корови або свині, які споживають рослинну їжу.

  • Основа харчового ланцюга

Усередині водних систем, рослини і водорості також складають основу харчового ланцюга. Водорості служать їжею для безхребетних , Які, в свою чергу, виступають джерелом харчування для більших організмів. Без фотосинтезу у водному середовищі життя було б неможливе.

  • Видалення вуглекислого газу

Фотосинтез перетворює вуглекислий газ в кисень. Під час фотосинтезу вуглекислий газ з атмосфери надходить в рослину, а потім виділяється у вигляді кисню. У сьогоднішньому світі, де рівні двоокису вуглецю зростають страхітливими темпами, будь-який процес, який усуває вуглекислий газ з атмосфери, є екологічно важливим.

  • Кругообіг поживних речовин

Рослини і інші фотосинтезуючі організми відіграють життєво важливу роль в круговороті живильних речовин. Азот в повітрі фіксується в рослинних тканинах і стає доступним для створення білків. Мікроелементи, що знаходяться в грунті, також можуть бути включені в рослинну тканину і стати доступними для травоїдних тварин, далі по харчовому ланцюгу.

  • фотосинтетична залежність

Фотосинтез залежить від інтенсивності і якості світла. На екваторі, де сонячне світло рясний весь рік і вода не є обмежуючим фактором, рослини мають високі темпи зростання, і можуть стати досить великими. І навпаки, фотосинтез в більш глибоких частинах океану зустрічається рідше, оскільки світло не проникає в ці шари, і в результаті ця екосистема виявляється більш безплідною.

Сподобалася стаття? Поділися з друзями:

Де відбувається фотосинтез?
Навіщо рослинам потрібна глюкоза (їжа)?
Що утворюється в результаті фотосинтезу?
Де відбувається фотосинтез?
Яке значення має вода для рослин?
Сподобалася стаття?

Новости

Цена гидроизоляции крыши
Во-1-х, этот комплекс действий защищает сооружение от разрушительного воздействия осадков. Без гидроизоляции в строении возникают протечки (а гидроизолирующее покрытие держит воду даже при резких перепадах

Гидроизоляция пола в ванной
Процесс выполнения гидроизоляции Гидроизоляционный раствор следует наносить в 2 этапа: первый слой раствора следует нанести на пол, а через 4-6 часов второй . Как правило, выполняется она специальными

Гидроизоляционная пленка для кровли
Основные разновидности пленочных гидроизоляционных материалов Для защиты крыши от негативного воздействия влаги, могут применяться следующие виды материалов: Именно мембраны считаются оптимальным выбором

Гидроизоляция пола перед стяжкой
В повседневной жизни рано или поздно все сталкиваются с «несанкционированным» проникновением воды из или в помещения проживания. Мы топим, нас топят, или в своем доме на первом этаже появляются непредусмотренные

Гидроизоляционная пленка: Что это, какие бывают пленки, инструкция по монтажу, цены за рулон
Гидроизоляционная пленка – это материал, который используется для защиты здания от влаги, конденсата и атмосферных осадков. Позволяет существенно продлить эксплуатацию не только здания, но и его основных

Организация кровельного пирога - пароизоляция, утепление, гидроизоляция кровли
Принципиально увидеть, что, беря во внимание подобные тенденции, строй компании сразу строят новые дома с мансардой жилого плана, но и обладатели уже построенных особняков также хотят переоборудовать

Обмазочная гидроизоляция для бетона: виды, требование и применение
Задачей строительства является не просто построить здание, но и защитить поверхности от проникновения воды. Фундамент, подвал, полы, крыша всегда соприкасаются с водой. Защиты требуют не только места,

Пароизоляция и гидроизоляция: отличие и назначение
Каждому человеку хочется, чтобы условия проживания в доме были одинаково комфортны как в летний зной, так и в зимнюю стужу. Но что нужно, чтобы создать в доме благоприятную атмосферу? Конечно же, в условиях

Мастика гидроизоляционная: история появления, многообразие видов
Нет необходимости говорить, что гидроизоляция продлевает срок эксплуатации конструктивных элементов зданий и сооружений. Видов защиты от проникновения влаги большое количество. Нас же в этой статье

Гидроизоляция стен от фундамента: материалы, правила
Так как фундамент является основой всего дома, то особое внимание необходимо уделить его гидроизоляции. Она будет надежно защищать строение от попадания внутрь как грунтовых вод, так и поверхностных вод