Фотосинтез

Цели урока:

Изучить приспособления растений к фотосинтезу.

Рассмотреть реакции фотосинтеза.

 Узнать значение фотосинтеза

История изучения фотосинтеза.

Ян ван Гельмонт - опыт с деревом ивы. Выращивал 5 лет, масса дерева увеличилась на 74,4 кг., масса почвы уменьшилась на 57 г .Вывод – все вещества растения получают из воды.

Джозеф Пристли - опыты по исправлению воздуха.

Ю.Майер,1845 г - растения превращают энергию солнечного света в энергию химических соединений.

Блэкмен, 1905 год - доказал двухстадийность процесса фотосинтеза, исследовал влияние света и температуры на фотосинтез.

К.А.Тимирязев - изучил роль молекул хлорофилла.

Приспособление растений к фотосинтезу.

Фототропизм – поворот листовой пластинки к источнику света.

Листовая мозаика – это такое расположение листьев, при котором на каждый лист попадает максимальное количество света.

Фотосинтез.

Цели урока:

• Изучить приспособления растений к фотосинтезу.
• Рассмотреть реакции фотосинтеза.
• Узнать значение фотосинтеза

История изучения фотосинтеза.

Ян ван Гельмонт - опыт с деревом ивы. Выращивал 5 лет, масса дерева увеличилась на 74,4 кг., масса почвы уменьшилась на 57 г .Вывод – все вещества растения получают из воды.

Джозеф Пристли - опыты по исправлению воздуха.

Ю.Майер,1845 г - растения превращают энергию солнечного света в энергию химических соединений.

Блэкмен, 1905 год - доказал двухстадийность процесса фотосинтеза, исследовал влияние света и температуры на фотосинтез.

К.А.Тимирязев - изучил роль молекул хлорофилла.

Приспособление растений к фотосинтезу.

• Фототропизм – поворот листовой пластинки к источнику света.
• Листовая мозаика – это такое расположение листьев, при котором на каждый лист попадает максимальное количество света.

Строение листьев.

Строение хлоропластов.

Фотосинтетические пигменты.

Пигмент

Характеристика.

Хлорофилл

( слабо поглощают желтый и оранжевый цвета, а зеленый отражают).

Неоднороден и насчитывает свыше десятка зеленых пигментов. Химически представляет собой сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина с двумя спиртами – фитолом и метанолом.

Хлорофилл а – содержат все высшие и низшие растения, имеет два максимума поглощения – 660-663 нм и 428-430 нм.

Хлорофилл в – у высших растений, зеленых и эвгленовых водорослей, Поглощает более короткие волны в красной части спектра и более длинные в синей. Максимумы – 642-644нм и 452-455 нм.

Хлорофилл с, д – содержится в бурых, красных и диатомовых водорослях.

Каротиноиды.

Жирорастворимые пигменты, имеют различную окраску – от желтой до красной, содержатся во всех окрашенных пластидах.

А) Каротины – желтые и оранжевые, производные изопрена.

Б) Ксантофиллы – желтые.

Функции:

Фикобилины.

• Участие в фотосинтезе в качестве дополнительных пигментов;
• Ослабляют фотоокисление хлорофилла в присутствии кислорода.

Присутствуют у красных водорослей и цианобактерий, образуют комплексы с белками.

• фикоэритрины, красные белки,498 - 568 нм;
• Фикоцианины – имеют синеватый оттенок,585-630 нм.;
• Аллофикоцианины, синие пигменты, 585-650 нм.

Пути передачи энергии .

Первый закон термодинамики – энергия не может исчезать или возникать ниоткуда – она может лишь переходить из одного состояния в другое .

Второй закон термодинамики – часть энергии в процессе перехода теряется в виде тепла из-за энтропии, причем величина энтропии возрастает при необратимых процессах и остается постоянной при обратимых.

Любому энергетическому состоянию электрона пигмента соответствует определенный энергетический уровень, соответственно электрон. Будучи на первом энергетическом уровне, обладает минимальной энергией и максимально близок к ядру, а находясь на наиболее удаленном уровне, обладают максимальной энергией.

При переходе на более далекий уровень электрон поглощает энергию, а при возврате – выделяет в виде порций (квантов).

При этом возможны три пути:

- электрон, возвращаясь на стационарный уровень, отдает энергию в виде тепла;

• выпускаемая возбужденным электроном энергия, поглощается рядом расположенным электроном, который тоже возбуждается и переходит на более высокий энергетический уровень. Этот процесс получил название резонансной передачи энергии;
• возбужденный электрон оказывается столь далеко от ядра, что покидает эту молекулу и переходит на другую.

Источником энергии, которая переводит электроны в возбужденное состояние является свет.

Строение фотосистем.

Роберт Эмерсон, середина 20 века .

Фотосистема1

Реакционный

центр.

Антенный

комплекс.

Хромопротеиды,

содержащие самую длинноволновую форму хлорофилла Р700.

Электронно-

транспортная цепь.

110 молекул хлорофилла а, имеющих максимумы поглощения от 675 до 695 нм.

Мономерная форма хлорофилла а;

Филлохинон;

Ферредоксин;

Ферредоксин НАДФ-редуктаза.

Фотосистема 2.

Реакционный

центр.

Антенный

комплекс.

Хлорофилл а с максимумом поглощения 680 нм.

Электронно-

транспортная цепь.

Хлорофиллы а, б, каротиноиды.

Белковый комплекс связывания воды и выделения кислорода;

Феофетин;

Пластохинон;

Цитохром;

Пластоцианин.

Световые реакции фотосинтеза

• Место протекания - мембраны гран тилакоидов.
• Условия – освещенность, от температуры не зависит.
• Значение –
• а) образование молекул энергоносителей АТФ и НАДФН 2 ;
• б) выделение в атмосферу свободного кислорода.

Темновые реакции фотосинтеза. Цикл Кальвина.

Место протекания – строма хлоропластов.

Условия – протекает как на свету, так и в темноте, зависит от температуры.

Значение :

• Образование молекул глюкозы;
• поглощение углекислого газа из атмосферы .

Итоговое уравнение реакции фотосинтеза.

6 СО 2 + 6 Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 +6О 2

Значение:

• Выделение свободного кислорода 200 млрд. т/год.
• Образование органических веществ 150 млрд. т/год.
• Образование озонового экрана и защита живых организмов от УФ лучей.
• Извлечение из атмосферы углекислого газа 170 млрд.т/год.