Источник углерода для растений образуется в цикле кальвина макроэргическое соединение егэ

Типы питания

По типу питания живые организмы делятся на автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы. Автотрофы (греч. αὐτός — сам + τροφ — пища)
— организмы, которые самостоятельно способны синтезировать органические вещества из неорганических. Гетеротрофы (греч. ἕτερος
— иной + τροφή — пища) — организмы, использующие для питания готовые органические вещества.

Наконец, миксотрофы (греч. μῖξις — смешение + τροφή — пища) — организмы, которые могут использовать как гетеротрофный, так и
автотрофный способ питания. К примеру, эвглена зеленая на свету начинает фотосинтезировать, а в темноте питается гетеротрофно.

Фотосинтез

Фотосинтез (греч. φῶς — свет и σύνθεσις — синтез) — сложный химический процесс преобразования энергии квантов света в
энергию химических связей. В результате фотосинтеза происходит синтез органических веществ из неорганических.

Этот процесс уникален и происходит только в растительных клетках, а также у некоторых бактерий. Фотосинтез осуществляется при участии хлорофилла (греч. χλωρός — зелёный и φύλλον — лист) — зеленого пигмента, окрашивающего органы растений в
зеленый цвет. Существуют и другие вспомогательные пигменты, которые вместе с хлорофиллом выполняют светособирающую
или светозащитную функции.

Ниже вы увидите сравнение строения хлорофилла и гемоглобина. Обратите внимание, что в центре молекулы хлорофилла находится
ион Mg.

В высшей степени гениально значение процесса фотосинтеза подчеркнул русский ученый К.А. Тимирязев: «Все органические вещества,
как бы они ни были разнообразны, где бы они ни встречались, в растении ли, в животном или человеке, прошли через лист, произошли
от веществ, выработанных листом. Вне листа или, вернее, вне хлорофиллового зерна в природе не существует лаборатории, где бы выделялось
органическое вещество. Во всех других органах и организмах оно превращается, преобразуется, только здесь оно образуется вновь
из вещества неорганического»

Более подробно мы обсудим значение фотосинтеза в завершение этой статьи. Фотосинтез состоит из двух фаз: светозависимой (световой)
и светонезависимой (темновой). Я рекомендую использовать названия светозависимая и светонезависимая, так как они способствуют
более глубокому (и правильному!) пониманию фотосинтеза.

Светозависимая фаза (световая)

Эта фаза происходит только на свету на мембранах тилакоидов в хлоропластах. В ней принимают участие различные ферменты,
белки-переносчики, молекулы АТФ-синтетазы и зеленый пигмент хлорофилл.

Хлорофилл выполняет две функции: поглощения и передачи энергии. При воздействии кванта света хлорофилл теряет электрон,
переходя в возбужденное состояние. С помощью переносчиков электроны скапливаются с наружной поверхности мембраны тилакоидов,
тем временем внутри тилакоида происходит фотолиз воды (разложение под действием света):

H₂O —> H⁺ + OH^—

Гидроксид-ионы отдают лишний электрон, превращаясь в реакционно способные радикалы OH, которые собираются вместе и образуют молекулу воды и свободный кислород (это побочный продукт, который в дальнейшем удаляется в ходе газообмена).

4OH —> 2H₂O + O₂↑

Образовавшиеся при фотолизе воды протоны (H⁺) скапливаются с внутренней стороны мембраны тилакоидов, а
электроны — с внешней. В результате по обе стороны мембраны накапливаются противоположные заряды.

При достижении критической разницы, часть протонов проталкивается на внешнюю сторону мембраны через канал АТФ-синтетазы.
В результате этого выделяется энергия, которая может быть использована для фосфорилирования молекул АДФ:

Протоны, попав на поверхность мембраны тилакоидов, соединяются с электронами и образуют атомарный водород, который
используется для восстановления молекулы-переносчика НАДФ (никотинамиддинуклеотидфосфат). Благодаря этому окисленная
форма — НАДФ⁺ превращается в восстановленную — НАДФ∗H₂.

Предлагаю создать квинтэссенцию из полученных нами знаний. Итак, в результате светозависимой фазы фотосинтеза образуются:

• Свободный кислород O₂ — в результате фотолиза воды
• АТФ — универсальный источник энергии
• НАДФ∗H₂ — форма запасания атомов водорода

Кислород удаляется из клетки как побочный продукт фотосинтеза, он совершенно не нужен растению. АТФ и НАДФ∗H₂
в дальнейшем оказываются более полезны: они транспортируются в строму хлоропласта и принимают участие в светонезависимой
фазе фотосинтеза.

Светонезависимая (темновая) фаза

Светонезависимая фаза происходит в строме (матриксе) хлоропласта постоянно: и днем, и ночью — вне зависимости от
освещения.

При участии АТФ и НАДФ∗H₂ происходит восстановление CO₂ до глюкозы C₆H₁₂O₆.
В светонезависимой фазе происходит цикл Кальвина, в ходе которого и образуется глюкоза. Для образования одной молекулы глюкозы
требуется 6 молекул CO₂, 12 НАДФ∗H₂ и 18 АТФ.

Таким образом, в результате темновой (светонезависимой) фазы фотосинтеза образуется глюкоза, которая в дальнейшем может быть преобразована
в крахмал, служащий для запасания питательных веществ у растений.

Значение фотосинтеза

Значение фотосинтеза невозможно переоценить. Уверенно утверждаю: именно благодаря этому процессу жизнь на Земле приобрела такие
чудесные и изумительные формы, какие мы видим вокруг себя: удивительные растения, прекрасные цветы и самые разнообразные животные.

В разделе эволюции мы уже обсуждали, что изначально в составе атмосферы Земли не было кислорода: миллиарды лет назад его начали вырабатывать
первые фотосинтезирующие бактерии — сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Постепенно кислород накапливался, и со временем на Земле
стало возможно аэробное (кислородное) дыхание. Возник озоновый слой, защищающий все живое на нашей планете от губительного ультрафиолета.

Говоря о роли фотосинтеза, выделим следующие функции, объединяющиеся в так называемую космическую роль растений. Итак, растения за счет фотосинтеза:

• Синтезируют органические вещества, являющиеся пищей для всего живого на планете
• Преобразуют энергию света в энергию химических связей, создают органическую массу
• Растения поддерживают определенный процент содержания O₂ в атмосфере, очищают ее от избытка CO₂
• Способствуют образованию защитного озонового экрана, поглощающего губительное для жизни ультрафиолетовое излучение

Хемосинтез (греч. chemeia – химия + synthesis — синтез)

Хемосинтез — автотрофный тип питания, который характерен для некоторых микроорганизмов, способных создавать органические
вещества из неорганических. Это осуществляется за счет энергии, получаемой при окислении других неорганических соединений
(железо- , азото-, серосодержащих веществ).

Хемосинтез был открыт русским микробиологом С.Н. Виноградским в 1888 году. Большинство хемосинтезирующих бактерий относится
к аэробам, для жизни им необходим кислород.

При окислении неорганических веществ выделяется энергия, которую организмы запасают в виде энергии химических связей.
Так нитрифицирующие бактерии последовательно окисляют аммиак до нитрита, а затем — нитрата. Нитраты могут быть усвоены
растениями и служат удобрением.

Помимо нитрифицирующих бактерий, встречаются:

• Серобактерии — окисляют H₂S —> S ⁰ —> (S⁺⁴O₃)^2- —> (S⁺⁶O₄)^2-
• Железобактерии — окисляют Fe⁺² —>Fe⁺³
• Водородные бактерии — окисляют H₂ —> H⁺¹₂O
• Карбоксидобактерии — окисляют CO до CO₂

Значение хемосинтеза

Хемосинтезирующие бактерии являются неотъемлемым звеном круговорота в природе таких элементов как: азот, сера, железо.

Нитрифицирующие бактерии обеспечивают переработку (нейтрализацию) ядовитого вещества — аммиака. Они также обогащают
почву нитратами, которые очень важны для нормального роста и развития растений.

Усвоение нитратов происходит за счет клубеньковых бактерий на корнях бобовых
растений, однако важно помнить, что клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии, в отличие от нитрифицирующих бактерий, питаются гетеротрофно.

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 418    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 418    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Единственным
источником всех органических веществ,
получающихся в процессе фотосинтеза,
является углекислый газ СО2, который
вступает в реакцию с водой. На самом
деле должно пройти большое число реакций,
прежде чем образуется, органическое
вещество. Следовательно, фотосинтез
представляет собой многоступенчатый
процесс, который к тому же с трудом
поддается исследованию. Сложность
заключается в том, что первичные продукты
фотосинтеза неустойчивы и подвержены
быстрому превращению. Раскрытие химизма
фотосинтеза стало возможным только
тогда, когда были разработаны очень
точные методы биохимического анализа,
особенно хроматография и радиоизотопный
метод с использованием изотопа углерода
Г4С, который в виде двуокиси углерода
вводится в растение. Первым продуктом,
который удалось зафиксировать при очень
коротких световых экспозициях, было
трехуглеродное соединение —
фосфоглицериновая
кислота
(ФГК) СООН—СНОН—СН20(Р). Вследствие этого
данный путь фотосинтеза, считающийся
в настоящее время основным, носит
название Сз-пути,
или ц. Кальвина.
Условно его можно разделить на две
половины: связывание и восстановление
углерода и регенерация акцептора СО₂.
Цикл открытый: в него поступает двуокись
углерода и удаляются углеводы — продукты
фотосинтеза. Рассмотрим подробно только
одну половину цикла, представляющую
собой собственно фотосинтез. Вторая
его половина — регенерация — включает
в себя рад чисто биохимических реакций,
не связанных с поглощнием света не
хлорофиллом.

Цикл
начинается с реакции карбоксилирования.
Акцептор двуокиси углерода пятичленный
фосфорилированный углерод
рибулозо-1,5-дифосфат (Р-1,5-ДФ) при участии
фермента рибулозодифосфаткарбоксилазы
присоединяет молекулу СО2. Образуется
шестиуглеродное соединение, очень
быстро распадающееся на 2 молекулы
фосфоглицериновой кислоты, которая и
улавливается как первый продукт
фотосинтеза: Р-1,5-ДФ + СО2 2ФГК. Далее
происходит фосфорилирование
фосфоглицериновой кислоты, т. е.
при-соединение к ней еще одной молекулы
фосфорной кислоты: ФГК1 — ДЗ-ФГК, АТФ ^
АДФ в результате чего образуется
1,3-фосфоглицериновая кислота (1,3-ФГК).
Эта реакция сопряжена, с переходом АТФ
в АДФ и идет за счет распада макроэргической
связи АТФ. Затем происходит восстановление
и дефосфорилирование 1,3-фосфоглнцериновой
кислоты. При этом восстанавливается
углерод карбоксильной группы в
альдегидную: Первичным восстановителем
является водород, образующийся при
фотолизе воды. Существует сопряженный
ряд реакций: фотолиз воды: Н20 ^—+ 2Н + 02t,
восстановление НАДФ: НАДФ + 2Н НАДФ • Н2
и, наконец, восстановление 1,3-ФГК в
фосфоглицериновый альдегид (ФГА): 1,3-ФГК
+ НАДФ • Н2 ФГА + НАДФ + Н3РО4.
Эта
реакция служит основой фотосинтеза,
ибо именно здесь используется поглощенная
хлорофиллом энергия света. Далее при
участии специальных ферментов происходит
ряд биохимических реакций, не требующих
затраты энергии. Часть фосфоглицеринового
альдегида изомеризуется в фосфодиоксиацетон
(ФДА), или диоксиацетонфосфат: ФГА ФДА.
Оба эти вещества соединяются, образуя
первое шестичленное соединение
углеводного типа фруктозо-1,б-дифосфат
(Ф-1,6-ДФ): ФГА + ФДА ф-1,6-Дф. От него отщепляется
фосфорная кислота с образованием
фруктозо-6-фосфата (Ф-6-Ф): Ф-1,6-ДФ Н3РО4 +
Ф-б-Ф. На этом заканчиваются реакции
собственно фотосинтеза — первая часть
цикла. Далее превращение фруктозо-б-фосфата
идет различными путями. Часть его молекул
теряет фосфорную кисло¬ту, превращаясь
в различные углеводы — продукты
фотосинте¬за — и выходит из цикла: Ф-б-Ф
Н3РО4 + углеводы. Другая часть молекул
претерпевает дальнейшие превращения
и регене-рирует в рибулозо-1,5-дифосфат.
Цикл начинается снова. Если фотосинтез
идет интенсивно, в хлоропластах образуется
первичный крахмал, который накапливается
в них днем, а ночью гидролизуется и
оттекает из листа. Если же фотосинтез
идет не очень интенсивно, в хлоропластах
образуются только триозы — фосфоглицериновая
кислота, фосфоглицериновый альдегид и
фосфодиоксиацетон. Они выходят из
хлоропластов в цитоплазму, где претерпевают
дальнейшие превращения до Сахаров.

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора  биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Прошла уже неделя как я начал заполнять странички своего блога о самых сокровенный тайнах живого  и   вижу, что  кто-то заходит их читать.

Это вселяет надежду на продолжение нашего диалога (пусть пока и монолога, но мысленно я, репетитор по биологии,  уже давно общаюсь с вами).

Еще лежит снег, а Солнце сегодня припекает даже не по-весеннему — загорать можно!

Радуюсь, видя как радуются Солнцу цветы на подоконнике, оживающие после «зимней спячки». Так о чем же нам с вами сегодня говорить, как не о ФОТОСИНТЕЗЕ — этом проводнике между Солнцем и жизнью на нашей матушке Земле.

     Фотосинтез как один из основных  глобальных процессов в биосфере Земли

Все гетеротрофные организмы на Земле нуждаются в углероде, находящемся в органической форме. Только автотрофные организмы (растения и некоторые бактерии) способны ассимилировать углекислоту воздуха (неорганический углерод) и создавать органические вещества в процессе фотосинтеза.                        

Ошибки, допускаемые при сдаче ГИА и ЕГЭ

В школе, начиная с уроков по естествознанию, затем в курсе ботаники, а затем и в курсе общей биологии, изучению фотосинтеза уделяется значительное   место.
Но, как репетитор  по биологии, вынужден обратить ваше внимание, что на экзамене именно по этой теме большинство  из вас допускают  много ошибок. И основная ошибка, как выяснилось, заключается часто в непонимании самой сути  этого жизненно важного процесса.

СкажИте, как вы считаете, к какому типу клеточных реакций следует отнести фотосинтез? К энергетическому или пластическому обмену?

Полагаю, что и вы сейчас немного задумались. Кто-то скажет, конечно к энергетическому. Энергия Солнца переходит в энергию химических связей и превращается в хлоропластах клеток в универсальный источник клеточной энергии АТФ. И они будут правы…

Другие скажут, конечно же к пластическому, потому что при фотосинтезе создаются органические вещества, идет синтез веществ.  И они тоже будут правы.

                                Что же выходит, процесс один, а правды две?

Дело в том, что сам термин фотосинтез уже включает в свое название оба эти процесса. Фото — перевод солнечной энергии растениями в энергию АТФ.

Это так называемое фотосинтетическое фосфорилирование (фотофосфорилирование), осуществляемое в хлоропластах. Хлоропласты — это такое расчудесное чудо! Только они на Земле способны работать на нескончаемом энергетическом топливе — энергии Солнца!!!

А гетеротрофы, помните, чтобы образовать АТФ должны обязательно, поглотив готовые органические вещества извне,  произвести  их окисление в митохондриях своих клеток, то есть они способны лишь к окислительному фосфорилированию.

Так откуда же  берутся изначально для гетеротрофов готовые органические вещества?  Они создаются растениями на втором этапе фотосинтеза — синтеза органических веществ.

Где создаются растениями органические вещества  — спрашивает вас репетитор   по биологии?

Да все в тех же хлоропластах! Хлоропласты не только преобразователи солнечной энергии, но и уловители неорганического углерода СО₂ воздуха в цикле Кальвина.. В них же и происходит образование органических веществ.

Дорогие мои, если я вас сейчас своими восторгами по поводу наличия хлоропластов у растений только окончательно запутал, то вернитесь к началу странички, прежде чем решите освежить в памяти саму схему процесса, приведенную ниже.

Эта схема без какой-либо сложной «начинки». Она отражает лишь самое основное, саму суть процесса: что, где, когда.

ФОТОСИНТЕЗ (хлоропласты)

I.Световая стадия (на мембранах тилакоидов гран хлоропластов)

1) Создание отрицательно заряженного электрического поля снаружи тилакоидов за счет электронов хлорофилла, перешедших на более высокий энергетический уровень под действием квантов света.

2) Создание положительно заряженного электрического поля внутри тилакоидов за счет протонов водорода Н⁺, образующихся при фотолизе воды (под действием квантов света):
Н₂О =  4Н⁺  + 4е- + О₂ (побочный продукт фотолиза воды)

3) Образуются высокоэнергетические молекулы АТФ и НАДФ*Н (НАДФ*Н выступает переносчиком водорода, который участвует в восстановлении СО₂ до глюкозы в темновой фазе фотосинтеза).

II.Темновая стадия (в строме хлоропластов)

Это реакции восстановления  СО₂ в цикле КАЛЬВИНА с образованием углеводов (глюкозы)

___________________________________________________________________________________

Схема суммарного  процесс фотосинтеза двух фаз:

___________________________________________________________________________________

Итак, световая стадия процесса так названа, потому что для нее солнечная энергия обязательна. Причем, убедительно прошу как репетитор   по биологии, обратить ваше  внимание на то, что энергия света  в хлоропластах  служит двум целям:

* Под действием света происходит возбуждение электронов хлорофилла — это пигментный белок хлоропластов и 

*  о чем чаще всего и забывают, в световую фазу происходит еще и фотолиз воды.

Таким образом, для первой световой стадии фотосинтеза необходимы солнечный свет, хлорофилл, вода. Основным итогом этой стадии является образование АТФ и НАДФ*Н.

Побочным продуктом реакции фотолиза воды является выделившийся молекулярный кислород О₂. Хорошенький такой «побочный продуктик». Благодаря этому побочному продукту атмосфера нашей планеты состоит на 20% из кислорода. Именно кислород, образующийся при фотосинтезе растениями и обеспечивает процессы дыхания всех аэробных организмов на Земле.……………….

Обратите внимание, что вторая темновая стадия фотосинтеза не обязательно протекает только в темноте ночью. Она проходит и днем, но вот свет для второй стадии уже не нужен. Необходимы в наличии в строме хлоропластов для осуществления цикла Кальвина молекулы углекислоты  СО₂, АТФ и НАДФ*Н.

Конечно же основным итогом фотосинтеза является образование органических веществ (сначала моносахаридов — глюкозы, затем и полисахаридов — крахмала).………………

Вот и все. Думаю, что теперь никто из вас никогда не скажет, что для фотосинтеза нужен кислород и что при фотосинтезе выделяется СО₂. 

***************************************

У кого есть вопросы по  статье к репетитору  биологии по Скайпу,   замечания, пожелания — прошу в комментарии.