Фотосинтез как основа биоэнергетики растений
Фотосинтез как основа биоэнергетики растений
План лекции
1. Фотосинтез как особый тип питания растений углеродом
2. Общая характеристика процесса фотосинтеза
3. Лист как орган фотосинтеза
4. Хлоропласты, их строение как органоидов фотосинтеза
5. Пигменты зеленых растений
1. Фотосинтез как особый тип питания растений углеродом
Анализ органического вещества показывает, что оно состоит на 45 % из углерода. Именно поэтому вопрос об источнике питания организмов углеродом чрезвычайно важен. Все организмы можно разделить на гетеротрофные и автотрофные.
Рекомендуемые материалы
Гетеротрофные организмы строят органическое вещество своего тела из уже имеющихся готовых органических соединений, только перестраивая их.
Автотрофные организмы характеризуются способностью синтезировать органическое вещество из неорганических соединений.
Выделяют 3 вида автотрофии:
хемосинтез; фоторедукция и фотосинтез.
Фотосинтез – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий в хлоропластах зеленых растений, в результате которого углекислый газ восстанавливается до углеводов, вода окисляется до кислорода, солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей.
2. Общая характеристика процесса фотосинтеза
Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз и нескольких этапов, которые идут последовательно.
I Световая фаза
1. Фотофизический этап – происходит во внутренней мембране хлоропластов и связан с поглощением солнечной энергии пигментными системами.
2. Фотохимический этап – проходит во внутренней мембране хлоропластов и связан с преобразованием солнечной энергии в химическую энергию АТФ и НАДФН2 и фотолизом воды.
II Темновая фаза
3. Биохимический этап или цикл Кальвина – проходит в строме хлоропластов. На этом этапе углекислый газ восстанавливается до углеводов.
3. Лист как орган фотосинтеза
В процессе эволюции растений сформировался специализированный орган фотосинтеза – лист.
Лист имеет ограниченный рост и характерное для данного вида и сорта строение. Как орган, осуществляющий ассимиляцию и испарение, лист отличается плоской структурой и небольшой толщиной.
В зависимости от вида растений и условий их произрастания листья отличаются большим разнообразием. Однако можно выделить общие анатомические особенности, обеспечивающие возможность эффективного фотосинтеза.
1. Наличие покровной ткани – эпидермиса, защищающего лист от излишней потери воды.
2. Наличие специализированной фотосинтетической ткани – хлоренхимы.
3. Наличие сильно развитой густой системы жилок – проводящих путей, что обеспечивает быстрый отток ассимилянтов и снабжение фотосинтезирующих клеток водой и необходимыми минеральными веществами.
4. Хлоропласты, их строение как органоидов фотосинтеза
Функционально фотосинтез приурочен к специализированным органеллам – хлоропластам. Хлоропласты высших растений имеют форму двояко выпуклой линзы, которая наиболее удобна для поглощения солнечных лучей.
Внутри хлоропластов находится однородное вещество – строма, пронизанная системой параллельно расположенных мембран, имеющих вид плоских мешочков - тилакоидов, они собраны в стопки, называемые гранами. В тилакоидах гран находятся хлорофилл и каротиноиды, в строме – молекулы ДНК, рибосомы, капли липидов, крахмальные зёрна и др. включения.
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 5.1 Общие сведения.
5. Пигменты зеленых растений
Фотосинтез связан с избирательным поглощением пигментами света в видимой части солнечного спектра. Фотосинтетические пигменты составляют 10-15 % сухой массы хлоропластов. Они характеризуются большим разнообразием и по химической природе делятся на две группы- хлорофиллы и каротиноиды.
В настоящее время известно несколько различных форм хлорофилла, которые обозначаются латинскими буквами. Хлоропласты высших растений содержат хлорофилл а и хлорофилл b.
По химическому строению хлорофилл – сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина и двух остатков спиртов – фитола и метилового.
Каротиноиды – жирорастворимые пигменты желтого, оранжевого и красного цветов. Они входят в состав хлоропластов и хромопластов не зеленых частей растений (цветков, плодов, корнеплодов). В зеленых листьях их окраска маскируется хлорофиллом.
По своей структуре каротиноиды являются полимерами изопрена. Каротиноиды делятся на каротины и ксантофиллы.
