Урок біології "Фотосинтез"

Фотосинтез: джерело життя на ЗемліУрок біології 9 клас

Фотосинтез (від грец. фото — світло, синтезіс — поєднання) — це надзвичайно складна сукупність процесів пластичного обміну, що є основою життя на нашій планеті. Цей дивовижний біологічний механізм дозволяє організмам перетворювати світлову енергію на хімічну, створюючи органічні сполуки з неорганічних. Завдяки фотосинтезу підтримується кисневий склад атмосфери, формуються харчові ланцюги та регулюється клімат Землі. Без нього життя, яким ми його знаємо, було б неможливим. Фотосинтез. Світлова енергія. Поглинання фотонів хлорофілом. Кисень і атмосфера. Вивільнення O2, підтримка атмосфери. Хімічна енергія. Синтез АТФ і NADPHОрганічні сполуки. Утворення глюкози та цукрів. Фотосинтез. Перетворення енергіїСвітлова в хімічну енергію. Вплив на клімат. Регуляція земного клімату. Виробництво кисню. Підтримка атмосфери. Формування ланцюгів. Основа харчових мереж

Типи Фотосинтезу Кисневий Фотосинтез. Найпоширеніший тип, що відбувається у рослин та ціанобактерій. Характеризується виділенням молекулярного кисню як побічного продукту. Для нього потрібні світло, вуглекислий газ, вода, ферменти та хлорофіл. Безкисневий Фотосинтез. Відбувається за участі бактеріохлорофілів в анаеробних умовах у фотобактерій. Кисень при цьому не виділяється. Це давніший тип фотосинтезу, що передував кисневому. Безхлорофільний Фотосинтез. Здійснюється за участі бактеріородопсинів у архей. Це унікальний механізм, що дозволяє деяким організмам використовувати світлову енергію без традиційних хлорофілів. Цікавий факт: на глибині 2,4 км були виявлені зелені сіркобактерії GSB1, які замість сонячного світла використовують слабкі промені чорних курців, демонструючи адаптивність фотосинтетичних процесів до екстремальних умов.

Кисневий фотосинтез: ключові Компоненти. Найпоширеніший у живій природі кисневий фотосинтез є складним процесом, що вимагає кількох ключових елементів для свого успішного перебігу: Енергія світла: Вуглекислий газ (CO2): Вода (H2 O): Ферменти: Хлорофіл: Цей процес можна узагальнити хімічним рівнянням: Де вуглекислий газ і вода за наявності світла перетворюються на глюкозу (органічну сполуку) та кисень.

Будова хлоропласту

Хлорофіл: ЗЕЛЕНИЙ Колір Життя. Хлорофіли (від грец. хлорос — зелений і філон — листок) — це зелені пігменти, які є серцем фотосинтезу. Саме вони відповідають за поглинання світлової енергії, необхідної для перетворення неорганічних речовин на органічні. Зелений колір хлорофілу є пристосуванням для поглинання синіх променів і частково червоних. А зелені промені відбиваються від тіла рослин, потрапляють на сітківку ока людини, подразнюють колбочки і спричиняють кольорові зорові відчуття. Ось чому рослини зелені!Окрім хлорофілів, у рослин існують допоміжні пігменти, такі як каротиноїди. У ціанобактерій та червоних водоростей присутні фікобіліни. Зелені й пурпурні бактерії містять бактеріохлорофіли, які здатні поглинати сині, фіолетові і навіть інфрачервоні промені, розширюючи спектр світла, доступного для фотосинтезу.

Де відбувається Фотосинтез?Вищі Рослини. У вищих рослин фотосинтез здійснюється в спеціалізованих органелах — хлоропластах, які містять хлорофіл та інші необхідні компоненти. ВодоростіУ водоростей, як одноклітинних, так і багатоклітинних, фотосинтез також відбувається в хлоропластах. ЦіанобактеріїУ ціанобактерій та інших фотосинтезуючих бактерій фотосинтез відбувається на внутрішніх впинаннях мембран, де розташовані фотопігменти. Деякі Археї та Одноклітинні ТвариноподібніІснують також деякі археї та одноклітинні твариноподібні організми, які здатні до фотосинтезу, демонструючи різноманіття фотоавтотрофів. Всі ці організми відомі як фотоавтотрофи, оскільки вони здатні самостійно синтезувати органічні речовини, використовуючи світлову енергію.

Фази Фотосинтезу: cвітлова та темнова. Фотосинтез — це складний двофазний процес, що включає світлову та темнову стадії, кожна з яких має свої унікальні механізми та результати. Світлова Фаза. Залежить від світла, відбувається в гранах хлоропластів. Основні процеси: фотоліз води, відновлення НАДФ та фотофосфорилювання (утворення АТФ). Темнова Фаза. Не залежить від світла, відбувається в стромі хлоропластів. Основний процес: цикл Кальвіна, що призводить до синтезу глюкози з вуглекислого газу.

Світлова Фаза: Перетворення Світла на Енергію. Світлова фаза фотосинтезу відбувається в гранах хлоропластів і є першиметапом перетворення світлової енергії. Поглинання світла: Утворення АТФ та НАДФ·Н: Фотоліз води: Таким чином, основними процесами світлової фази є: Фотоліз води (розщеплення води з утворенням кисню). Відновлення НАДФ (приєднання Гідрогену до НАДФ+). Фотофосфорилювання (утворення АТФ з АДФ). Світлова фаза — сукупність процесів, якізабезпечують утворення молекулярногокисню, атомарного водню та АТФ за рахуноксвітлової енергії.

Темнова Фаза: Синтез Глюкози. Темнова фаза фотосинтезу відбувається в стромі хлоропластів. Її процеси не залежать від світла і можуть протікати як на світлі, так і в темряві, залежно від потреб клітини в глюкозі. Цикл Кальвіна: Синтез глюкози: Фермент Rubisco (рибулозобіфосфаткарбоксилаза)Темнова фаза — сукупність циклічних реакцій, які завдяки хімічній енергії АТФ забезпечують утворення глюкози з використанням вуглекислого газу, що є джерелом Карбону, та води, що є джерелом Гідрогену.

Планетарне Значення Фотосинтезу. Значення фотосинтезу для біосфери важко переоцінити. Це фундаментальний процес, який забезпечує існування всього живого на Землі. Перетворення ЕнергіїСвітлова енергія Сонця перетворюється фотоавтотрофами в хімічну енергію вуглеводів, які є первинною органічною речовиною. З неї починаються всі харчові ланцюги, передаючи енергію гетеротрофним організмам. Основа Харчових Ланцюгів. Рослини слугують кормом травоїдним тваринам, які отримують необхідні поживні речовини. Травоїдні тварини, у свою чергу, стають їжею для хижаків, забезпечуючи передачу енергії по всій екосистемі. Ефективність Перетворення. Лише незначна частина енергії Сонця (близько 1-2%) перетворюється на синтезовану органічну речовину, тоді як більша частина йде на випаровування та підтримання температурного режиму Землі.

Фотосинтез та Атмосфера ЗемліЗелені рослини та ціанобактерії відіграють вирішальну роль у формуванні та підтримці газового складу атмосфери. Весь кисень сучасної атмосфери є продуктом фотосинтезу. Формування Атмосфери: Озоновий Шар: Регуляція Клімату: Фотосинтез має планетарне значення, забезпечуючи існування живої природи планети Земля.