Особливості протікання процесів живлення рослин вуглецем. Суть та значення фотосинтезу, загальне рівняння фотосинтезу та походження кисню. Листок як орган фотосинтезу, фотосинтетичні пігменти листка. Енергетика процесів фотосинтезу та його Z-схема.
Аннотация к работе
Вернадський, що екологічне благополуччя біосфери, а отже й існування самої людини та цивілізації в цілому, визначається станом рослинного покриву планети. Значення фотосинтезу в біосферних процесах Землі настільки велике й різноманітне, а його природа настільки унікальна, що проблема фотосинтезу правомірно вважається однією з найважливіших проблем не лише науки, а й практики. Більш як 3,5 млрд. років тому відбувалася подія, якій судилося стати могутньою рушійною силою еволюції органічної матерії - виник фотосинтез. Перші прокаріоти типу бактерій були ферментуючими гетеротрофами, які добували їжу шляхом розщеплення органічних речовин абіотичного походження. Тімірязєв, підкреслюючи космічне значення зеленої рослини, образно писав, що зелений листок, а вірніше хлорофіл, є фокусом у світовому просторі, в який, з одного боку, йде енергія Сонця, а з другого - беруть початок усі прояви життя на Землі.Фотосинтез - єдиний процес у біосфері, який веде до збільшення вільної енергії біосфери за рахунок зовнішнього джерела - Сонця і забезпечує існування як рослин, так і всіх гетеротрофних організмів, у тому числі й людини. Таким чином, основним джерелом енергії для фотосинтезу та біологічної продуктивності слугує енергія Сонця. Рослини перехоплюють цю енергію, але використовують для фотосинтезу лише 2...5 %, решта витрачається на нагрівання рослин і довкілля, тому сонячна енергія визначає також температуру, за якої відбуваються фізіологічні процеси. Крім фотосинтезу, сонячна радіація (енергія, яка переноситься в просторі у формі електромагнітних хвиль або квантів) впливає також на фотоморфогенетичні та фототропні реакції. Значення цього явища полягає в тому, щоб зменшити теплове навантаження від хвиль тих довжин, які не використовуються у фотосинтезі.Бусенго) було встановлено, що зелені рослини із повітря поглинають вуглекислий газ, із якого за участі води на світлі утворюється органічна речовина. Величезне значення для розкриття суті фотосинтезу мав закон збереження енергії, сформульований Р. Загальне рівняння фотосинтезу не досить точно передає суть цього процесу, адже, згідно з цим рівнянням, можна припустити, що частина виділеного О2 походить від СО2, тоді як насправді весь кисень утворюється з води в ході фотолізу: Тому доцільніше розділити його на складові частини: де А - акцептор електронів і протонів. Прістлі (1771) фотосинтезу вчені зясовували його суть, встановили учасників і кінцеві продукти, що одержуються в результаті цього процесу. Він зясував, що для фотосинтезу пурпурних сірчаних бактерій необхідний сірководень, а в результаті цього процесу всередині бактеріальних клітин нагромаджується сірка: Після серії дослідів у 1937-1941 pp. учений зробив сміливе узагальнення: первинна фотохімічна реакція фотосинтезу полягає саме в фотодисоціації води, а не в розкладанні СО2, й запропонував сумарне рівняння фотосинтезу: В цьому рівнянні Н2А може бути водою або іншим відновником.Особливості морфології, анатомії та фізіології листка повною мірою забезпечують здійснення його основної функції - фотосинтезу (рис. Як і всі фізичні тіла, листок відбиває, поглинає та пропускає промені, що падають на нього (рис. Вони лише пропускають світлові промені, отже, безпосередньої участі в фотосинтезі не беруть. Для того щоб процес фотосинтезу протікав нормально, в клітини до зелених пластид має надходити вуглекислий газ. Кількість води, що витрачається на фотосинтез, становить зовсім незначну частину тієї кількості, яку поглинає та випаровує рослинний організм.Методом хроматографічного аналізу хлорофіли було розділено на хлорофіл а - C55H72O5N4Mg Ta хлорофіл b - C55H70O6N4Mg. Протилежні гідрофільні та гідрофобні властивості цих частин молекули мають важливе значення під час локалізації хлорофілу в ламелах хлоропласта між білками та ліпідами. Хлорофіл а наявний у хлоропластах або в аналогічних структурах усіх організмів, здатних до фотосинтезу, за винятком бактерій які містять бактеріохлорофіл а. Усі вищі рослини та зелені водорості містять також хлорофіл b Різниця між ними полягає в тому, що до хлорофілу ь біля третього атома вуглецю другого пірольного кільця замість метильної групи (-СН3), яка характерна для хлорофілу а, приєднана альдегідна (-СОН)-група. Ці два хлорофіли відрізняються також за забарвленням: хлорофіл а має синьо-зелений відтінок, тоді як хлорофіл b-жовто-зелений.У хлоропластах вищих рослин поряд із хлорофілами найчастіше трапляються ?-каротин (С40Н56) і ксантофіли - лютеїн (С40Н56О2) і віолаксантин (С40Н56О4). Як допоміжні пігменти фотосинтетичного апарату каротиноїди забезпечують поглинання квантів двома піками в синьо-фіолетовий та синій областях спектра (420...490 нм) і деякою мірою в зеленій (490...550 нм). Отже, каротиноїди розширюють спектр дії фотосинтезу, забезпечуючи, поглинання від 10 до 20 % енергії сонячних квантів, причому близько 50 % енергії поглинається в короткохвильовій області - зоні високих енергій. Ці пігменти виконують функцію світлопоглинання, передаючи енергію свого електронно-збудженого ста
План
ЗМІСТ
Вступ 2
Розділ 1. Значення фотосинтезу 3
1.1 Суть та значення фотосинтезу 3
1.2 Загальне рівняння фотосинтезу та походження кисню 7
Розділ 2. Листок як орган фотосинтезу 13
Розділ 3. Фотосинтетичні пігменти листка 19
3.1 Хлорофіли 19
3.2 Каротиноїди 22
3.3 Фікобіліни 24
3.4 Оптичні властивості фотосинтетичних пігментів 27
3.5 Біосинтез пігментів фотосинтетичного апарату рослин 28
Розділ 4. Енергетика фотосинтезу 33
4.1 Первинні процеси фотосинтезу 33
4.2 Фотосинтетична одиниця, реакційний центр, фотосистема 36