Как и къде се случва процесът на фотосинтеза в растенията?

Всяко живо същество на планетата се нуждае от храна или енергия, за да оцелее. Някои организми се хранят с други същества, докато други могат да произвеждат свои хранителни вещества. Самите растения произвеждат храна, глюкоза, в процес, наречен фотосинтеза.

Фотосинтезата и дишането са взаимосвързани. Резултатът от фотосинтезата е глюкозата, която се съхранява като химическа енергия в растителните клетки. Тази натрупана химическа енергия се получава в резултат на трансформацията на неорганичен въглерод (въглероден диоксид) в органичен въглерод. Процесът на дишане освобождава натрупана химическа енергия.

В допълнение към продуктите, които произвеждат, растенията се нуждаят и от въглерод, водород и кислород, за да оцелеят. Водата, погълната от почвата, осигурява водород и кислород. По време на фотосинтезата се използват въглерод и вода за синтез на храна. Растенията също се нуждаят от нитрати, за да произвеждат аминокиселини (аминокиселина - съставка за производство на протеини). В допълнение към това, те се нуждаят от магнезий за производството на хлорофил.

Бележката: Живите същества, които зависят от други храни, се наричат ​​хетеротрофи. Треводарите като крави, както и растения, които се хранят с насекоми, са примери за хетеротрофи. Живите същества, които произвеждат собствена храна, се наричат ​​автотрофи. Зелени растения и водорасли - Примери за автотрофи.

В тази статия ще научите повече за това как се случва фотосинтезата в растенията и за този процес са необходими за този процес.

Определяне на фотосинтезата

.

.

Защо растенията се нуждаят от глюкоза (храна)?

Подобно на хората и други живи същества, растенията също се нуждаят от хранене, за да поддържат живота. Стойността на глюкозата за растенията е следната:

• По време на дишането се използва глюкоза, получена в резултат на фотосинтезата.
• Растителните клетки също превръщат част от глюкозата в нишесте, което се използва при необходимост. Поради тази причина мъртвите растения се използват като биомаса, тъй като те съхраняват химическа енергия.
• Глюкозата също е необходима за получаване на други химикали, като протеини, мазнини и растителни захари, необходими за осигуряване на растеж и други важни процеси.

Фази на фотосинтезата

Процесът на фотосинтезата е разделен на две фази: светлина и тъмно.

Светлинната фаза на фотосинтезата

Както подсказва името, светлинните фази се нуждаят от слънчева светлина. При реакции, зависими от светлината, енергията на слънчевата светлина се абсорбира от хлорофил и се превръща в съхранявана химическа енергия под формата на молекула на електронния носител на NASFN (никотининдиинхинуиневуклеотидфосфат) и ATP енергийни молекули (аденосиневфосфат). Светлинни фази се появяват в тилакоидни мембрани в хлоропласт.

Тъмната фаза на фотосинтезата или цикъла на Калвин

В тъмната фаза или цикъла на Калвин, възбудените електрони от светлинната фаза осигуряват енергия за образуване на въглехидрати от молекули на въглероден диоксид. Фазата, независима от светлината, понякога се нарича цикъл на Калвин поради цикличния процес.

Въпреки че тъмните фази не използват светлината като реагент (и в резултат на това могат да възникнат ден или през нощта), те се нуждаят от продуктите на светлинните реакции, зависими от реакциите. Молекулите, независимо от светлината, зависят от енергийните молекули - ATP и NASFN - за създаване на нови въглехидрати молекули. След прехвърлянето на енергия, енергийните носители се връщат на светлинни фази, за да получат по -енергични електрони. В допълнение, няколко ензима на тъмна фаза се активират с помощта на светлина.

Фазова схема на фотосинтезата

Бележката: Това означава, че тъмните фази няма да продължат, ако растенията са лишени от светлина твърде дълго, тъй като използват продукти на леки фази.

Структурата на листата на растенията

Не можем напълно да изучаваме фотосинтезата, не знаем повече за структурата на листа. Листът е адаптиран да играе жизненоважна роля в процеса на фотосинтеза.

Външната структура на листата

Квадрат

Една от най -важните характеристики на растенията е голямата площ на повърхността на листата. Повечето зелени растения имат широки, плоски и отворени листа, които могат да улавят толкова много слънчева енергия (слънчева светлина), колкото е необходимо за фотосинтезата.

Централна вена и дръжка

Централната вена и дръжките са свързани заедно и са основата на листа. Дръжката има лист, така че да получава колкото се може повече светлина.

Листна плоча

Простите листа имат една листна плоча и сложни - няколко. Табелата с листа е един от най -важните компоненти на листа, който участва пряко в процеса на фотосинтеза.

Вени

Мрежата от вени в листата прехвърля вода от стъбла в листа. Секретираната глюкоза също е насочена към други части на растенията от листата през вените. В допълнение, тези части от опората на листата и държат листната плоча плоска за по -заснемане на слънчева светлина. Местоположението на вените (корпуса) зависи от вида на растението.

Основата на листа

Основата на листа е най -ниската част от него, която е артикулирана със стъблото. Често в основата на листа има чифт стипели.

Ръбът на листа

.P.

Върхада сеИ листa

Подобно на ръба на листа, горната част е с различни форми, включително: остри, заоблени, глупави, удължени, забавени и т.н.Д.

Вътрешната структура на листата

По -долу е близка диаграма на вътрешната структура на тъканите на листата:

Кутикула

Кутикулата действа като основен, защитен слой на повърхността на растението. По правило тя е по -гъста в горната част на листа. Кутикулата е покрита с вещество, подобно на восък, благодарение на което растението предпазва от вода.

Епидермис

Epidermis - слой от клетки, който е покривната тъкан на листа. Основната му функция е да защити вътрешните тъкани на листата от дехидратация, механично увреждане и инфекции. Той също така регулира процеса на обмен на газ и транспирация.

Мезофил

Мезофил е основната тъкан на растението. Процесът на фотосинтезата се осъществява тук. В повечето растения мезофилът е разделен на два слоя: горната - палисада и долната - гъба.

Защитни клетки

Защитни клетки - специализирани клетки в епидермиса на листата, които се използват за контрол на обмена на газ. Те изпълняват защитна функция за устата. Ustya порите стават големи, когато водата е в публичната област, в противен случай защитните клетки стават летаргични.

Стома

Фотосинтезата зависи от проникването на въглероден диоксид (CO2) от въздуха през устата в тъканта на мезофила. Кислородът (O2), получен като чрез -продукт на фотосинтезата, излиза от растението през устата. Когато устата е отворена, водата се губи в резултат на изпаряване и трябва да се попълва през потока на транспирацията, водата се абсорбира в корените. Растенията са принудени да балансират количеството на абсорбирания CO2 от въздуха и загубата на вода през стомашните пори.

Условията, необходими за фотосинтезата

По -долу са необходимите условия за растенията за прилагане на процеса на фотосинтеза:

• Въглероден двуокис. Безцветен природен газ без миризма, открит във въздуха и има научно обозначение CO2. Той се образува по време на изгарянето на въглеродни и органични съединения, а също така се среща в процеса на дишане.
• Вода. Прозрачни течни химикали без миризма и вкус (при нормални условия).
• Светлина. Въпреки че изкуствената светлина е подходяща и за растенията, естествената слънчева светлина като правило създава най -добрите условия за фотосинтезата, тъй като съдържа естествено ултравиолетово излъчване, което има положителен ефект върху растенията.
• Хлорофил. Това е зелен пигмент, открит в листата на растенията.
• Хранителни вещества и минерали. Химикали и органични съединения, които растителните корени абсорбират от почвата.

Който се формира в резултат на фотосинтезата?

• Глюкоза;
• Кислород.

Бележката: Растенията получават CO2 от въздуха през листата си и вода от почвата през корените. Светлинната енергия идва от слънцето. Полученият кислород се отделя във въздуха от листата. Получената глюкоза може да се превърне в други вещества, като нишесте, което се използва като доставка на енергия.

Ако факторите, допринасящи за фотосинтезата, липсват или присъстват в недостатъчни количества, това може да повлияе негативно на растението. Например, по -малко светлина създава благоприятни условия за насекоми, които ядат листа от растения, и липсата на вода се забавя.

Къде е фотосинтезата?

Фотосинтезата се среща вътре в растителните клетки, в малки пластис, наречени хлоропласти. Хлоропластите (главно се намират в слой мезофил) съдържат зелено вещество, наречено хлорофил. По -долу са други части на клетките, които работят с хлоропласт за извършване на фотосинтеза.

Структурата на растителната клетка

Функции на части от растителната клетка

• Клетъчната стена: осигурява структурна и механична опора, предпазва клетките от патогени, фиксира и определя формата на клетката, контролира скоростта и посоката на растеж, а също така дава форма на растенията.
• Цитоплазма: осигурява платформа за повечето химически процеси, контролирани от ензимите.
• Мембрана: действа като бариера, контролирайки движението на вещества в клетка и от нея.
• Хлоропласти: Както е описано по -горе, те съдържат хлорофил, зелено вещество, което абсорбира светлинната енергия по време на фотосинтезата.
• Вакуол: Кухината вътре в клетъчната цитоплазма, която натрупва вода.
• Клетъчната ядро: съдържа генетична марка (ДНК), която контролира активността на клетката.

Хлорофилът абсорбира светлинната енергия, необходима за фотосинтезата. Важно е да се отбележи, че не всички дължини на цвета на вълните на светлината са погълнати. Растенията абсорбират главно червени и сини вълни - те не абсорбират светлина в зеления диапазон.

Въглероден диоксид в процеса на фотосинтеза

Растенията получават въглероден диоксид от въздуха през листата си. Въглеродният диоксид прониква през малка дупка в долната част на листа - устата.

Долната част на листа има свободно разположени клетки, така че въглеродният диоксид да достигне до други клетки в листата. Той също така позволява кислород, образуван по време на фотосинтезата, лесно е да напуснете листа.

Въглеродният диоксид присъства във въздуха, който дишаме в много ниски концентрации и служи като необходим фактор в тъмната фаза на фотосинтезата.

Светлина в процеса на фотосинтеза

Листът обикновено има голяма повърхност, така че може да абсорбира много светлина. Горната му повърхност е защитена от загуба на вода, болести и излагане на времето с восъчен слой (кутикула). Горната част на листа е мястото, където светлината пада. Този слой мезофил се нарича палисада. .

В светлинни фази процесът на фотосинтеза се увеличава с много светлина. Повече хлорофилни молекули са йонизирани, а ATP и NDFN се генерират по -скоро, ако светлинните фотони са концентрирани върху зелен лист. Въпреки че светлината е изключително важна в светлинните фази, трябва да се отбележи, че прекомерното му количество може да повреди хлорофила и да намали процеса на фотосинтеза.

Леките фази не зависят твърде много от температурата, водата или въглеродния диоксид, въпреки че всички те са необходими за завършване на процеса на фотосинтеза.

Вода по време на фотосинтеза

Растенията получават вода, необходима за фотосинтезата чрез корените си. Те имат коренови косми, които растат в почвата. Корените се характеризират с голяма повърхност и тънки стени, което позволява водата лесно да преминава през тях.

Изображението показва растения и техните клетки с достатъчно количество вода (вляво) и липсата му (вдясно).

Бележката: Кореновите клетки не съдържат хлоропласти, тъй като по правило те са на тъмно и не могат да се снимат.

Ако растението не абсорбира достатъчно количество вода, то се вписва. Без вода растението няма да може да снима достатъчно бързо и дори може да умре.

Каква е стойността на водата за растенията?

• Осигурява разтворени минерали, които поддържат здравето на растенията;
• Е средата за транспортиране на минерални ресурси
• Поддържа стабилност и изправена;
• Охлажда и насища с влага;
• Дава възможност да се извършват различни химични реакции в растителните клетки.

Значението на фотосинтезата в природата

Биохимичният процес на фотосинтеза използва енергията на слънчевата светлина за преобразуване на водата и въглеродния диоксид в кислород и глюкоза. Глюкозата се използва като градивни елементи в растенията за растеж на тъканите. По този начин фотосинтезата е начин, поради който се образуват корени, стъбла, листа, цветя и плодове. Без процеса на фотосинтеза растенията няма да могат да растат или умножават.

Продукти

Поради фотосинтетичната способност, растенията са известни като производители и служат като основа на почти всяка хранителна верига на земята. (Водораслите са еквивалент на растенията във водните екосистеми). Цялата храна, която ядем, идва от организми, които са снимки. Ние се храним директно на тези растения или ядем животни като крави или прасета, които консумират растителни храни.

Основата на хранителната верига

Вътрешни водни системи, растения и водорасли също са в основата на хранителната верига. Водораслите служат като храна за безгръбначни, които от своя страна действат като източник на хранене за по -големи организми. Без фотосинтеза във водната среда животът би бил невъзможен.

Отстраняване на въглероден диоксид

Фотосинтезата превръща въглеродния диоксид в кислород. По време на фотосинтезата въглеродният диоксид от атмосферата навлиза в растението и след това се освобождава под формата на кислород. В днешния свят, където нивата на въглероден диоксид нарастват с ужасяващ темп, всеки процес, който елиминира въглеродния диоксид от атмосферата, е екологично важен.

Цикълът на хранителните вещества

Растенията и други фотосинтетични организми играят жизненоважна роля в цикъла на хранителните вещества. Азотът във въздуха е фиксиран в растителните тъкани и става достъпен за създаване на протеини. Микроелементите, разположени в почвата, също могат да бъдат включени в растителната тъкан и да станат достъпни за тревопасните, след това в хранителната верига.

Фотосинтетична зависимост

Фотосинтезата зависи от интензивността и качеството на светлината. В екватора, където слънчевата светлина е в изобилие през цялата година и водата не е ограничаващ фактор, растенията имат високи темпове на растеж и могат да станат доста големи. И обратно, фотосинтезата в по -дълбоките части на океана е по -рядко срещана, тъй като светлината не прониква в тези слоеве и в резултат на това тази екосистема се оказва по -безплодна.