§ 14. Автотрофное питание

Стр. 67.

1. Дайте определение фотосинтезу. Какое значение имеет этот процесс для жизни на Земле?

Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия, получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф) , также является запасённой в процессе фотосинтеза. Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл. Весь свободный кислород атмосферы – биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни выйти на сушу.

2. Какие вещества образуются в световую фазу фотосинтеза?

- световая фаза

Первая фаза фотосинтеза, которая протекает только под действием энергии солнца. Реакции световой фазы происходят на мембранах тилакоидов, где располагается фотосинтезирующий пигмент – хлорофилл. Световая фаза состоит из нескольких этапов: возбуждение хлорофилла и перемещение электронов; фотолиз воды с образованием протонов и кислорода; синтез молекул АТФ; соединение водорода с специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ Н2.

Кванты света, попав на хлорофилл, выбивают из молекулы возбужденные электроны. Одновременно под действием света идет расщепление молекулы воды и образование ионов водорода. Возбужденные электроны, снятые с хлорофилла, перемещаются по системе ферментов на мембране тилакоида и достигают места синтеза АТФ, где за счет их энергии идет синтез АТФ. Одновременно, по протонному каналу протоны перемещаются в строму и соединяются с переносчиком НАДФ+ за счет электронов хлорофилла. Образовавшиеся при фотолизе воды ионы кислорода отдают электроны на хлорофилл и превращаются в свободный кислород, который выделяется в атмосферу.

- темновая фаза

Фаза фиксации углекислого газа и синтеза глюкозы. Для этой фазы наличие света необязательно. Реакции темновой фазы протекают в строме хлоропластов, куда поступают молекулы НАДФ, •Н2, АТФ и углекислый газ из атмосферы. Последовательность циклических реакций этой фазы называется циклом Кальвина. Первая реакция – соединение углекислого газа с рибулезой дифосфатом, которая начинает цикл. Образуется шестиуглеродное соединение, которое затем распадается на две триозы. Триозы фосфорилируются молекулами АТФ, восстанавливаются НАДФ, Н2. Далее две молекулы соединяются между собой, и образуется глюкоза. Для создания одной полностью новой молекулы глюкозы цикл должен повториться 6 раз, т. е. должно усвоится шесть молекул СО2. Освобожденные молекулы АДФ и НАДФ+ вновь возвращаются к мембранам тилакоидов для участия в световых реакциях.

3. Назовите основные реакции темновой фазы. За счет какой энергии синтезируется глюкоза?

- С-3 фотосинтез

- фотодыхание

- С-4 фотосинтез

За счет С-3 фотосинтеза синтезируется глюкоза.

4. В чем основное отличие хемосинтеза от фотосинтеза?

- При фотосинтезе используется энергия солнечного света, при хемосинтезе – энергия химических связей.

- В световую фазу фотосинтеза происходит фотолиз воды, в хемосинтезе световая фаза отсутствует.

- В процессе фотосинтеза, в отличие от хемосинтеза, в атмосферу выделяется кислород.

5. Объясните почему в процессе исторического развития исторического мира фотосинтезирующие организмы заняли господствующее положение по сравнению с хемосинтезирующими?

Потому что энергии солнца у нас больше.

6. Сравните между собой фазы процесса фотосинтеза. Заполните таблицу.

Особенности фотосинтеза