Поиск репетиторов

Выберите предмет
Все рефераты » Биология » Фотосинтез
Эффективная подготовка к экзаменам по БиологииПодобрать репетитора

Фотосинтез






ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ:


1. История фотосинтеза.


2. Процессы, происходящие в листе.


3. Современные представления о фотосинтезе.


4. Роль фотосинтеза в природе.


































Èñòîðèÿ ôîòîñèíòåçà.

 òå÷åíèå òûñÿ÷åëåòèé ëþäè ñ÷èòàëè, ÷òî ïèòàåòñÿ ðàñòåíèå èñêëþ÷èòåëüíî áëàãîäàðÿ êîðíÿì, ïîãëîùàÿ ñ èõ ïîìîùüþ âñå íåîáõîäèìûå âåùåñòâà èç ïî÷âû. Ïðîâåðèòü ýòó òî÷êó çðåíèÿ âçÿëñÿ â íà÷àëå äåâÿòíàäöàòîãî âåêà ãîëëàíäñêèé íàòóðàëèñò ßí Âàí Ãåëüìîíò. Îí âçâåñèë çåìëþ â ãîðøêå è ïîñàäèë òóäà ïîáåã èâû.  òå÷åíèå ïÿòè ëåò îí ïîëèâàë äåðåâöå, à çàòåì âûñóøèë çåìëþ è âçâåñèë å¸ è ðàñòåíèå. Èâà âåñèëà ñåìüäåñÿò ïÿòü êèëîãðàìì, à âåñ çåìëè èçìåíèëñÿ âñåãî íà íåñêîëüêî ñîò ãðàììîâ. Âûâîä ó÷¸íîãî áûë òàêîâ - ðàñòåíèÿ ïîëó÷àþò ïèòàòåëüíûå âåùåñòâà ïðåæäå âñåãî íå èç ïî÷âû , à èç âîäû.

На два столетия в науке утвердилась теория водного питàíèÿ

ðàñòåíèé. Ëèñòüÿ, ïî ýòîé òåîðèè, ëèøü ïîìîãàëè ðàñòåíèþ èñïàðÿòü èçëèøíþþ âëàãó.

Ê ñàìîìó íåîæèäàííîìó, íî ïðàâèëüíîìó ïðåäïîëîæåíèþ î âîçäóøíîì ïèòàíèè ðàñòåíèé ó÷åíûå ïðèøëè ëèøü ê íà÷àëó äåâÿòíàäöàòîãî âåêà. Âàæíóþ ðîëü â ïîíèìàíèè ýòîãî ïðîöåññà ñûãðàëî îòêðûòèå, ñîâåðøåííîå àíãëèéñêèì õèìèêîì Äæîçåôîì Ïðèñòëè â 1771 ãîäó. Îí ïîñòàâèë îïûò, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî îí ñäåëàë вывод: растения очищают воздух и делают его пригодным для дыхания. Позднее выяснилось: для того, чтобы растение очищало воздух, необходим свет.

Äåñÿòü ëåò ñïóñòÿ ó÷¸íûå ïîíÿëè, ÷òî ðàñòåíèå íå ïðîñòî ïðåâðàùàåò óãëåêèñëûé ãàç â êèñëîðîä. Óãëåêèñëûé ãàç íåîáõîäèì ðàñòåíèÿì äëÿ æèçíè, îí ñëóæèò äëÿ íèõ íàñòîÿùåé ïèùåé (âìåñòå ñ âîäîé è ìèíåðàëüíûìè ñîëÿìè).

Âîçäóøíîå ïèòàíèå ðàñòåíèé íàçûâàåòñÿ ôîòîñèíòåçîì. Êèñëîðîä â ïðîöåññå ôîòîñèíòåçà âûäåëÿåòñÿ â êà÷åñòâå íåîáû÷íîãî ïðîäóêòà.

Ìèëëèàðäû ëåò íàçàä íà çåìëå íå áûëî ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà. Âåñü êèñëîðîä, êîòîðûì äûøàò ïî÷òè âñå æèâûå ñóùåñòâà íàøåé ïëàíåòû, âûäåëåí ðàñòåíèÿìè â ïðîöåññå ôîòîñèíòåçà. Ôîòîñèíòåç ñóìåë èçìåíèòü âåñü îáëèê íàøåé ïëàíåòû!

Íà÷èíàÿ ñ ñåìèäåñÿòûõ ãîäîâ ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ, êðóïíûå óñïåõè â îáëàñòè ôîòîñèíòåçà áûëè ïîëó÷åíû â Ðîññèè. Ðàáîòàìè ðóññêèõ ó÷¸íûõ Ïóðèåâè÷à, Èâàíîâñêîãî, Ðèêòåðà, Èâàíîâà, Êîñòû÷åâà áûëè èçó÷åíû ìíîãèå ñòîðîíû ýòîãî ïðîöåññà .

Çíà÷åíèå ôîòîñèíòåçà íå îñîçíàâàëîñü äî ñðàâíèòåëüíî íåäàâíåãî âðåìåíè. Àðèñòîòåëü è äðóãèå ó÷¸íûå Ãðåöèè, íàáëþäàÿ, ÷òî æèçíåííûå ïðîöåññû æèâîòíûõ çàâèñÿò îò ïîòðåáëåíèÿ ïèùè,

ïîëàãàëè, ÷òî ðàñòåíèÿ äîáûâàþò ñâîþ «ïèùó» èç ïî÷âû.

Íåìíîãèì áîëåå òðåõñîò ëåò íàçàä â îäíîì èç ïåðâûõ òùàòåëüíî ïðîäóìàííûõ áèîëîãè÷åñêèõ ýêñïåðèìåíòîâ ãîëëàíäñêèé âðà÷ ßí Âàí Ãåëüìîíò ïðåäñòàâèë äîêàçàòåëüñòâà òîãî, ÷òî íå îäíà ïî÷âà êîðìèò ðàñòåíèå. Âàí Ãåëüìîíò âûðàùèâàë ìàëåíüêîå äåðåâî èâû â ãëèíÿíîì ãîðøêå, äîáàâëÿÿ â íåãî òîëüêî âîäó.

×åðåç ïÿòü ëåò ìàññà èãë óâåëè÷èëàñü íà 74,4 êã, â òî âðåìÿ, êàê ìàññà ïî÷âû óìåíüøèëàñü òîëüêî íà 57 ãð.

 êîíöå XVIII века английский ученый Джозеф Пристли сîîáùèë, ÷òî îí «случайно обнаружил метод исправления воздуха, который был испорчен горением свечей». 17 августа 1771 г. Прèñòëè «… ïîìåñòèë æèâóþ âåòî÷êó ìÿòû â çàêðûòûé ñîñóä, â êîòîðîì ãîðåëà âîñêîâàÿ ñâå÷à», à 21 ÷èñëà òîãî æå ìåñÿöà îáíàðóæèë, ÷òî «… äðóãàÿ ñâå÷à ñíîâà ìîãëà ãîðåòü â ýòîì æå ñîñóäå». «Èñïðàâëÿþùèì íà÷àëîì, êîòîðûì äëÿ ýòèõ öåëåé ïîëüçóåòñÿ ïðèðîäà, - ïîëàãàë Ïðèñòëè, - áûëî ðàñòåíèå». Îí ðàñøèðèë ñâîè íàáëþäåíèÿ è ñêîðî ïîêàçàë, ÷òî âîçäóõ, «èñïðàâëÿåìûé» ðàñòåíèåì, íå áûë «ñîâñåì íå ïîäõîäÿùèì äëÿ ìûøè».

Îïûòû Ïðèñòëè âïåðâûå ïîçâîëèëè îáúÿñíèòü, ïî÷åìó âîçäóõ íà Çåìëå îñòàåòñÿ «÷èñòûì» è ìîæåò ïîääåðæèâàòü æèçíü, íåñìîòðÿ íà ãîðåíèå áåñ÷èñëåííûõ îãíåé è äûõàíèå ìíîæåñòâà æèâûõ îðãàíèçìîâ. Îí ãîâîðèë: «Áëàãîäàðÿ ýòèì îòêðûòèÿì ìû óâåðåíû, ÷òî ðàñòåíèÿ ïðîèçðàñòàþò íå íàïðàñíî, à î÷èùàþò è îáëàãîðàæèâàþò íàøó àòìîñôåðó».

Ïîçäíåå ãîëëàíäñêèé âðà÷ ßí Èíãåíõàóç (1730-1799) ïîäòâåðäèë ðàáîòó Ïðèñòëè è ïîêàçàë, ÷òî âîçäóõ «èñïðàâëÿåòñÿ» òîëüêî íà ñîëíå÷íîì ñâåòó è òîëüêî çåëåíûìè ÷àñòÿìè ðàñòåíèÿ.  1796 ãîäó Èíãåíõàóç ïðåäïîëîæèë, ÷òî óãëåêèñëîòà ðàçëàãàåòñÿ ïðè ôîòîñèíòåçå íà Ñ è Î2, а О2 выделÿåòñÿ â âèäå ãàçà.  ïîñëåäñòâèå áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî ñîîòíîøåíèå àòîìîâ óãëåðîäà, âîäîðîäà è êèñëîðîäà â ñàõàðàõ è êðàõìàëå òàêîâî, ÷òî îäèí àòîì óãëåðîäà ïðèõîäèòñÿ íà îäíó ìîëåêóëó âîäû, íà ÷òî è óêàçûâàåò ñëîâî «óãëåâîäû». Ñ÷èòàëîñü îáùåïðèíÿòûì, ÷òî óãëåâîäû îáðàçóþòñÿ èç Ñ è Í2Î, à Î2 âûäåëÿåòñÿ èç óãëåêèñëîòû. Ýòî âïîëíå ðàçóìíàÿ ãèïîòåçà áûëà øèðîêî ïðèçíàíà, íî, êàê ïîçäíåå âûÿñíèëîñü, îíà áûëà ñîâåðøåííî íåâåðíîé.

Èññëåäîâàòåëåì, êîòîðûé îïðîâåðã ýòó îáùåïðèíÿòóþ òåîðèþ, áûë Êîðíåëèóñ âàí Íèëü èç Ñòàìôîðäñêîãî óíèâåðñèòåòà, êîãäà îí, áóäó÷è åùå ñòóäåíòîì-äèïëîìíèêîì, èññëåäîâàë ìåòàáîëèçì ðàçëè÷íûõ ôîòîñèíòåçèðóþùèõ áàêòåðèé. Îäíà ãðóïïà òàêèõ áàêòåðèé, à èìåííî ïóðïóðíûå ñåðíûå áàêòåðèè, âîññòàíàâëèâàåò Ñ äî óãëåâîäîâ, íî íå âûäåëÿåò Î2. Пурпурным серным бактериям для фотосинтеза необходим сероводород. В результате фотосинтеза внутри бактериальных клеток накапливаются частицы серы. Ван Ниль обнаружил, что длÿ ýòèõ áàêòåðèé óðàâíåíèå ôîòîñèíòåçà ìîæåò áûòü çàïèñàíî êàê:

ñâåò

Ñ Î2 + 2Н2S (CH2O) + Н2Î + 2S


Ýòîò ôàêò íå ïðèâëåêàë âíèìàíèÿ èññëåäîâàòåëåé äî òåõ ïîð, ïîêà âàí Íèëü íå ñäåëàë ñìåëîãî ñîîáùåíèÿ è íå ïðåäëîæèë ñëåäóþùåãî ñóììàðíîãî óðàâíåíèÿ ôîòîñèíòåçà:


свет

Ñ Î2 + 2Н2À (CH2O) + Н2Î + 2À


 ýòîì óðàâíåíèè Í2À ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ëèáî âîäó, ëèáî äðóãîå îêèñëÿåìîå âåùåñòâî, íàïðèìåð, ñåðîâîäîðîä èëè ñâîáîäíûé Í2. У зеленых растений и водорослей Н2À = Í2Î. Òî åñòü âàí Íèëü ïðåäïîëîæèë, ÷òî Í2Î, à íå óãëåêèñëîòà, ðàçëàãàåòñÿ ïðè ôîòîñèíòåçå. Ýòà áëåñòÿùàÿ èäåÿ, âûäâèíóòàÿ â òðèäöàòûå ãîäû, ýêñïåðèìåíòàëüíî áûëà äîêàçàíà ïîçäíåå, êîãäà èññëåäîâàòåëè, èñïîëüçóþ òÿæåëûé èçîòîï Î2(18Î2), проследили путь кислîðîäà îò âîäû äî ãàçîîáðàçíîãî ñîñòîÿíèÿ:


свет

Ñ Î2 + 2Н218Î2 (CH2O) + Н2Î + 18Î2


Òàêèì îáðàçîì, äëÿ âîäîðîñëåé èëè çåëåíûõ ðàñòåíèé, ó êîòîðûõ âîäà ñëóæèò äîíîðîì ýëåêòðîíîâ, ñóììàðíîå óðàâíåíèå ôîòîñèíòåçà çàïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:


свет

6СО2 + 12Н2Î C6H12O6 + 6О2 + 6Н2Î


Ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â ëèñòå.

Ëèñò îñóùåñòâëÿåò òðè âàæíûõ ïðîöåññà – ôîòîñèíòåç, èñïàðåíèå âîäû è ãàçîîáìåí.  ïðîöåññå ôîòîñèíòåçà â ëèñòüÿõ èç âîäû è äâóîêèñè óãëåðîäà ïîä äåéñòâèåì ñîëíå÷íûõ ëó÷åé ñèíòåçèðóþòñÿ îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà. Äíåì, â ðåçóëüòàòå ôîòîñèíòåçà è äûõàíèÿ, ðàñòåíèå âûäåëÿåò êèñëîðîä è äâóîêèñü óãëåðîäà, à íî÷üþ – òîëüêî äâóîêèñü óãëåðîäà, îáðàçóþùóþñÿ ïðè äûõàíèè.

Áîëüøèíñòâî ðàñòåíèé ñïîñîáíî ñèíòåçèðîâàòü õëîðîôèëë ïðè ñëàáîì îñâåùåíèè. Ïðè ïðÿìîì ñîëíå÷íîì îñâåùåíèè õëîðîôèëë ñèíòåçèðóåòñÿ áûñòðåå.

Íåîáõîäèìàÿ äëÿ ôîòîñèíòåçà ñâåòîâàÿ ýíåðãèÿ â èçâåñòíûõ ïðåäåëàõ ïîãëîùàåòñÿ òåì áîëüøå, ÷åì ìåíüøå çàòåìíåí ëèñò. Ïîòîìó ó ðàñòåíèé â ïðîöåññå ýâîëþöèè âûðàáîòàëàñü ñïîñîáíîñòü ïîâîðà÷èâàòü ïëàñòèíó ëèñòà ê ñâåòó òàê, ÷òîáû íà íåå ïàäàëî áîëüøå ñîëíå÷íûõ ëó÷åé. Ëèñòüÿ íà ðàñòåíèè ðàñïîëàãàþòñÿ òàê, ÷òîáû íå ïðèòåñíÿòü äðóã äðóãà.

Òèìèðÿçåâ äîêàçàë, ÷òî èñòî÷íèêîì ýíåðãèè äëÿ ôîòîñèíòåçà ñëóæàò ïðåèìóùåñòâåííî êðàñíûå ëó÷è ñïåêòðà. Íà ýòî óêàçûâàåò ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ õëîðîôèëëà, ãäå íàèáîëåå èíòåíñèâíàÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ íàáëþäàåòñÿ â êðàñíîé, è ìåíåå èíòåíñèâíîå – â ñèíå-ôèîëåòîâîé ÷àñòè.

 õëîðîïëàñòàõ âìåñòå ñ õëîðîôèëëîì èìåþòñÿ ïèãìåíòû êàðîòèí è êñàíòîôèëë. Îáà ýòèõ ïèãìåíòà ïîãëîùàþò ñèíèå è, îò÷àñòè, çåëåíûå ëó÷è è ïðîïóñêàþò êðàñíûå è æåëòûå. Íåêîòîðûå ó÷åíûå ïðèïèñûâàþ êàðîòèíó è êñàíòîôèëëó ðîëü ýêðàíîâ, çàùèùàþùèõ õëîðîôèëë îò ðàçðóøèòåëüíîãî äåéñòâèÿ ñèíèõ ëó÷åé.

Ïðîöåññ ôîòîñèíòåçà ñëàãàåòñÿ èç öåëîãî ðÿäà ïîñëåäîâàòåëüíûõ ðåàêöèé, ÷àñòü êîòîðûõ ïðîòåêàåò ñ ïîãëîùåíèåì ñâåòîâîé ýíåðãèè, à ÷àñòü – â òåìíîòå. Óñòîé÷èâûìè îêîí÷àòåëüíûìè ïðîäóêòàìè ôîòîñèíòåçà ÿâëÿþòñÿ óãëåâîäû (ñàõàðà, à çàòåì êðàõìàë), îðãàíè÷åñêèå êèñëîòû, àìèíîêèñëîòû, áåëêè.

Ôîòîñèíòåç ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ ïðîòåêàåò ñ ðàçíîé èíòåíñèâíîñòüþ.

Èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà òàêæå çàâèñèò îò ôàçû ðàçâèòèÿ ðàñòåíèÿ. Ìàêñèìàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà наблюдается в фазе цветения.

Îáû÷íîå ñîäåðæàíèå óãëåêèñëîòû â âîçäóõå ñîñòàâëÿåò 0,03% ïî îáúåìó. Óìåíüøåíèå ñîäåðæàíèÿ óãëåêèñëîòû â âîçäóõå ñíèæàåò èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà. Ïîâûøåíèå ñîäåðæàíèÿ óãëåêèñëîòû äî 0,5% óâåëè÷èâàåò èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà почти пропоðöèîíàëüíî. Îäíàêî ïðè äàëüíåéøåì ïîâûøåíèè ñîäåðæàíèÿ óãëåêèñëîòû, èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà íå âîçðàñòàåò, à ïðè 1% - ðàñòåíèå ñòðàäàåò.

Ðàñòåíèÿ èñïàðÿþò èëè òðàíñïåðèðóþò î÷åíü áîëüøîå êîëè÷åñòâî âîäû. Èñïàðåíèå âîäû ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ïðè÷èí âîñõîäÿùåãî òîêà. Âñëåäñòâèå èñïàðåíèÿ âîäû ðàñòåíèåì â íåì íàêàïëèâàþòñÿ ìèíåðàëüíûå âåùåñòâà, è ïðîèñõîäèò ïîëåçíîå äëÿ ðàñòåíèÿ ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû âî âðåìÿ ñîëíå÷íîãî íàãðåâà. Èíîãäà òðàíñïåðàöèÿ ñíèæàåò òåìïåðàòóðó ðàñòåíèÿ íà 6î.

Ðàñòåíèå ðåãóëèðóåò ïðîöåññ èñïàðåíèÿ âîäû ïîñðåäñòâîì ðàáîòû óñòüèö. Îòëîæåíèå êóòèêóëû èëè âîñêîâîãî íàëåòà íà ýïèäåðìå, îáðàçîâàíèå åãî âîëîñêîâ è äðóãèå ïðèñïîñîáëåíèÿ íàïðàâëåíû ê ñîêðàùåíèþ íåðåãóëèðóåìîé òðàíñïåðàöèè.

Ïðîöåññ ôîòîñèíòåçà è ïîñòîÿííîå ïðîòåêàþùåå äûõàíèå æèâûõ êëåòîê ëèñòà òðåáóþò ãàçîîáìåíà ìåæäó âíóòðåííèìè òêàíÿìè ëèñòà è àòìîñôåðîé. Â ïðîöåññå ôîòîñèíòåçà èç àòìîñôåðû ïîãëîùàåòñÿ àññèìèëèðóåìûé óãëåêèñëûé ãàç è âîçâðàùàåòñÿ â àòìîñôåðó êèñëîðîäîì.

Ïðèìåíåíèå èçîòîïíîãî ìåòîäà àíàëèçà ïîêàçàëî, ÷òî êèñëîðîä, âîçâðàùàåìûé â àòìîñôåðó (16Î) ïðèíàäëåæèò âîäå, à íå óãëåêèñëîìó ãàçó âîçäóõà, â êîòîðîì ïðèîáëàäàåò äðóãîé åãî èçîòîï - 15Î. Ïðè äûõàíèè æèâûõ êëåòîê (îêèñëåíèå ñâîáîäíûì êèñëîðîäîì îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ âíóòðè êëåòêè äî óãëåêèñëîãî ãàçà è âîäû) íåîáõîäèìî ïîñòóïëåíèå èç àòìîñôåðû êèñëîðîäà è âîçâðàùåíèå óãëåêèñëîòû. Ýòîò ãàçîîáìåí òàêæå â îñíîâíîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç óñòüè÷íûé àïïàðàò.


Современные представления о фотосинтезе.

 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíî, ÷òî ôîòîñèíòåç ïðîõîäèò äâå ñòàäèè, но только одна из них – на свету. Доказательства двухстàäèéíîñòè ïðîöåññà âïåðâûå áûëè ïîëó÷åíû â 1905 ãîäó àíãëèéñêèì ôèçèîëîãîì ðàñòåíèé Ô.Ô. Áëýêëèíîì, êîòîðûé èññëåäîâàë âëèÿíèå îñâåùåííîñòè è òåìïåðàòóðû íà îáúåì ôîòîñèíòåçà.

Íà îñíîâàíèå ýêñïåðèìåíòîâ Áëýêëèí ñäåëàë ñëåäóþùèå âûâîäû.

1.Имеется одна группа светозависимых реакций, которые не зависят от температуры. Объем этих реакций в диапазоне низких освещенностей мог возрастать с увеличением освещенности, но не с увеличением температуры.

2.Имеется âòîðàÿ ãðóïïà ðåàêöèé, çàâèñèìûõ îò òåìïåðàòóðû, à íå îò ñâåòà. Îêàçàëîñü, ÷òî îáå ãðóïïû ðåàêöèé íåîáõîäèìû äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ôîòîñèíòåçà. Óâåëè÷åíèå îáúåìà òîëüêî îäíîé ãðóïïû ðåàêöèé óâåëè÷èâàåò îáúåì âñåãî ïðîöåññà, íî òîëüêî äî òîãî ìîìåíòà, ïîêà âòîðàÿ ãðóïïà ðåàêöèé íå íà÷íåò óäåðæèâàòü ïåðâóþ. Ïîñëå ýòîãî íåîáõîäèìî óñêîðèòü âòîðóþ ãðóïïó ðåàêöèé, ÷òîáû ïåðâûå ìîãëè ïðîõîäèòü áåç îãðàíè÷åíèé.

Òàêèì îáðàçîì, áûëî ïîêàçàíî, ÷òî îáå ñòàäèè ñâåòîçàâèñèìû: «ñâåòîâàÿ è òåìíîâàÿ». Âàæíî ïîìíèòü, ÷òî òåìíîâûå ðåàêöèè íîðìàëüíî ïðîõîäÿò íà ñâåòó è íóæäàþòñÿ â ïðîäóêòàõ ñâåòîâîé ñòàäèè. Âûðàæåíèå «òåìíîâûå ðåàêöèè» ïðîñòî îçíà÷àåò, ÷òî ñâåò êàê òàêîâîé â íèõ íå ó÷àñòâóåò.

Îáúåì òåìíîâûõ ðåàêöèé âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû, íî òîëüêî äî 30î, а затем нà÷èíàåò ïàäàòü. Íà îñíîâàíèè ýòîãî ôàêòà ïðåäïîëîæèëè, ÷òî òåìíîâûå ðåàêöèè êàòàëèçèðóþòñÿ ôåðìåíòàìè, ïîñêîëüêó îáìåí ôåðìåíòàòèâíûõ ðåàêöèé, òàêèì îáðàçîì, çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû.  ïîñëåäñòâèå îêàçàëîñü, ÷òî äàííûé âûâîä áûë ñäåëàí íåïðàâèëüíî.

Íà ïåðâîé ñòàäèè ôîòîñèíòåçà (ñâåòîâûå ðåàêöèè) ýíåðãèÿ ñâåòà èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îáðàçîâàíèÿ ÀÒÐ (ìîëåêóëà àäåíîçèí-òðèôîñôàòà) è âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèõ ïåðåíîñ÷èêîâ ýëåêòðîíîâ. Íà âòîðîé ñòàäèè ôîòîñèíòåçà (òåìíîâûå ðåàêöèè) ýíåðãåòè÷åñêèå ïðîäóêòû, îáðàçîâàâøèåñÿ â ñâåòîâûõ ðåàêöèÿõ, èñïîëüçóþòñÿ äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ÑÎ2 äî ïðîñòîãî ñàõàðà (ãëþêîçû).

Ïðîöåññ ôîòîñèíòåçà âñå áîëüøå è áîëüøå ïðèâëåêàåò ê ñåáå âíèìàíèå ó÷åíûõ. Íàóêà áëèçêà ê ðàçðåøåíèþ âàæíåéøåãî âîïðîñà – èñêóññòâåííîãî ñîçäàíèÿ ïðè ïîìîùè ñâåòîâîé ýíåðãèè öåííûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ èç øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûõ íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Ïðîáëåìà ôîòîñèíòåçà óñèëåííî ðàçðàáàòûâàåòñÿ áîòàíèêàìè, õèìèêàìè, ôèçèêàìè è äðóãèìè ñïåöèàëèñòàìè.

 ïîñëåäíåå âðåìÿ óæå óäàëîñü èñêóññòâåííî ïîëó÷èòü ñèíòåç ôîðìàëüäåãèäà и сахаристых веществ из водных растворов карбîíàòíîé êèñëîòû; ïðè ýòîì ðîëü ïîãëîòèòåëÿ ñâåòîâîé ýíåðãèè èãðàëè âìåñòî õëîðîôèëëà êàðáîíàòû êîáàëüòà è íèêåëÿ. Íåäàâíî ñèíòåçèðîâàíà ìîëåêóëà õëîðîôèëëà.

Óñïåõè íàóêè â îáëàñòè ñèíòåçà îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íàíîñÿò ñîêðóøèòåëüíûé óäàð ïî èäåàëèñòè÷åñêîìó ó÷åíèþ – âèòàëèçìó, êîòîðûé äîêàçûâàë, ÷òî äëÿ îáðàçîâàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ èç íåîðãàíè÷åñêèõ íåîáõîäèìà îñîáàÿ «æèçíåííàÿ ñèëà» è ÷òî ÷åëîâåê íå ñìîæåò ñèíòåçèðîâàòü ñëîæíûå îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà.

Ôîòîñèíòåç â ðàñòåíèÿõ îñóùåñòâëÿåòñÿ â õëîðîïëàñòàõ. Îí âêëþ÷àåò ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè (ñâåòîâîé ïðîöåññ), ïðåâðàùåíèå âåùåñòâà (òåìíîâîé ïðîöåññ). Ñâåòîâîé ïðîöåññ ïðîèñõîäèò â ãèëàêîèäàõ, òåìíîâîé – â ñòðîìå õëîðîïëàñòîâ. Îáîáùåííîå öèðêóëèðîâàíèå ôîòîñèíòåçà выглядит следующим образом:


свет

6СО2 + 12Н2Î C6H12O6 + 6Н2Î + 6Î2

Äâà ïðîöåññà ôîòîñèíòåçà âûðàæàþòñÿ îòäåëüíûìè óðàâíåíèÿìè

свет

12Н2Î 12H2 + 6О2 + энåðãèÿ ÀÒÐ

(световой процесс)

ñâåò

12H2 + 6О2 + энергия АТР С6Í12Î6 + Н2Î

(темновой процесс)



Çíà÷åíèå ôîòîñèíòåçà â ïðèðîäå.

Ôîòîñèíòåç – åäèíñòâåííûé ïðîöåññ â áèîñôåðå, âåäóùèé ê óâåëè÷åíèþ åå ñâîáîäíîé ýíåðãèè çà ñ÷åò âíåøíåãî èñòî÷íèêà. Çàïàñåííàÿ â ïðîäóêòàõ ôîòîñèíòåçà ýíåðãèÿ – îñíîâíîé èñòî÷íèê ýíåðãèè äëÿ ÷åëîâå÷åñòâà.

Åæåãîäíî â ðåçóëüòàòå ôîòîñèíòåçà íà Çåìëå îáðàçóåòñÿ 150 ìëðä. òîíí îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà è âûäåëÿåòñÿ îêîëî 200 ìëí. òîíí ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà.

Круговорот кислорода, углерода и других элементов, вовлåêàåìûõ â ôîòîñèíòåç, ïîääåðæèâàåò ñîâðåìåííûé ñîñòàâ àòìîñôåðû, íåîáõîäèìûé äëÿ æèçíè íà Çåìëå. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации СО2, предотвращая перегрев Земли вследствие так называемого «парниковîãî ýôôåêòà».

Ïîñêîëüêó çåëåíûå ðàñòåíèÿ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íåïîñðåäñòâåííóþ èëè îïîñðåäîâàííóþ áàçó ïèòàíèÿ âñåõ äðóãèõ ãåòåðîòðîôíûõ îðãàíèçìîâ, ôîòîñèíòåç óäîâëåòâîðÿåò ïîòðåáíîñòü â ïèùå âñåãî æèâîãî íà íàøåé ïëàíåòå. Îí – âàæíåéøàÿ îñíîâà ñåëüñêîãî è ëåñíîãî õîçÿéñòâà. Õîòÿ âîçìîæíîñòè âîçäåéñòâèÿ íà íåãî åùå íå âåëèêè, íî âñå æå è îíè, â êàêîé òî ìåðå èñïîëüçóþòñÿ. Ïðè ïîâûøåíèè êîíöåíòðàöèè óãëåêèñëîãî ãàçà â âîçäóõå äî 0,1% (ïðîòèâ 0,3% â åñòåñòâåííîé àòìîñôåðå) óäàëîñü, íàïðèìåð, ïîâûñèòü óðîæàéíîñòü îãóðöîâ è òîìàòîâ âòðîå.

Êâàäðàòíûé ìåòð ïîâåðõíîñòè ëèñòüåâ â òå÷åíèå îäíîãî ÷àñà ïðîäóöèðóåò îêîëî îäíîãî ãðàììà ñàõàðà; ýòî çíà÷èò, ÷òî âñå ðàñòåíèÿ, ïî ïðèáëèçèòåëüíîé îöåíêå, èçûìàþò èç àòìîñôåðû îò 100 äî 200 ìëðä. òîíí Ñ â ãîä. Îêîëî 60% ýòîãî êîëè÷åñòâà ïîãëîùàþò ëåñà, çàíèìàþùèå 30% íåïîêðûòîé ëüäàìè ïîâåðõíîñòè ñóøè, 32% - îêóëüòóðåííûå çåìëè, à îñòàâøèåñÿ 8% - растения степей и пуñòûííûõ ìåñò, à òàêæå ãîðîäîâ è ïîñåëêîâ.

Çåëåíîå ðàñòåíèå ñïîñîáíî íå òîëüêî èñïîëüçîâàòü óãëåêèñëûé ãàç è ñîçäàâàòü ñàõàð, íî è ïðåâðàùàòü àçîòíûå ñîåäèíåíèÿ, è ñîåäèíåíèÿ ñåðû â âåùåñòâà, ñëàãàþùèå åãî òåëî. ×åðåç êîðíåâóþ ñèñòåìó ðàñòåíèå ïîëó÷àåò ðàñòâîðåííûå â ïî÷âåííîé âîäå èîíû íèòðàòîâ è ïåðåðàáàòûâàåò èõ â ñâîèõ êëåòêàõ â àìèíîêèñëîòû – îñíîâíûå êîìïîíåíòû âñåõ áåëêîâûõ ñîåäèíåíèé. Êîìïîíåíòû æèðîâ òàêæå âîçíèêàþò èç ñîåäèíåíèé, îáðàçóþùèõñÿ â ïðîöåññàõ îáìåíà âåùåñòâ è ýíåðãèè. Èç æèðíûõ êèñëîò è ãëèöåðèíà âîçíèêàþò æèðû è ìàñëà, êîòîðûå ñëóæàò äëÿ ðàñòåíèÿ, ãëàâíûì îáðàçîì, çàïàñíûìè âåùåñòâàìè.  ñåìåíàõ ïðèáëèçèòåëüíî 80% âñåõ ðàñòåíèé, â êà÷åñòâå áîãàòîãî ýíåðãèåé çàïàñíîãî âåùåñòâà, ñîäåðæàòñÿ æèðû. Ïîëó÷åíèå ñåìÿí, æèðîâ и масел играет важную роль в сельскохозяйственной и пищевой прîìûøëåííîñòè.

































ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ


  1. Àéêõîðí Ï. È äð. «Ñîâðåìåííàÿ áîòàíèêà», ñòð.95-99.

  2. Àðòåìîâ À. «Ýíöèêëîïåäèÿ ÁÈÎËÎÃÈß», 1995, ñòð.200-203.

  3. Êîãàí Â.Ë. è äð. «Áèîëîãèÿ», 1984, ñòð.160-161.

  4. Ìåäâåäåâà Â. «Áîòàíèêà», 1980, ñòð.128-131.

  5. Ïèòåðìàí È. è äð. «Èíòåðåñíàÿ ëè áîòàíèêà?», 1979, стр.19-20.

  6. Ïåíêèí Ï. «Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé», 1975, ñòð.69.

  7. ×åëîáèòüêî Ã. è äð. «Áîòàíèêà», 1990, ñòð.79, 102-103.

8


Поиск репетиторов

Выберите предмет