Биосинтез углеводов. ­ Фотосинтез

Данный видеоурок освещает тему «Биосинтез углеводов. Фотосинтез». На этом занятии мы продолжим изучать процесс биосинтеза, рассмотрев, как происходит образование углеводов. Вы познакомитесь с определением фотосинтеза и рассмотрите две стадии этого процесса. Изучите строение хлоропластов, узнаете, какую роль играет в этом сложном процессе солнечный свет.

БИОЛОГИЯ 9 КЛАСС

Тема: Клеточный уровень

Урок 12. Биосинтез углеводов. Фотосинтез

Степанова Анна Юрьевна

к. б.н., доц. МГУИЭ

Москва

Здравствуйте, тема нашего сегодняшнего урока – «Биосинтез углеводов. Фотосинтез». На предыдущем уроке мы говорили о биосинтезе белка. Говорили о том, что белок образуется из аминокислот в присутствии молекул АТФ. Синтез углеводов идет принципиально иначе. В клетках растений моносахариды образуются из углекислого газа и воды под действием энергии солнечного света. Этот процесс называется фотосинтезом. Фотосинтез — это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного света.

Образующийся в результате фотосинтеза первичный продукт — глюкоза – используется для синтеза полисахаридов. Фотосинтез происходит в клетках зеленых растений, водорослей и некоторых бактерий. Он осуществляется с помощью пигментов (например, хлорофилла). У растений большая часть хлорофилла находится в листьях растений в хлоропластах. Хлоропласты — внутриклеточные органоиды (пластиды), которые благодаря хлорофиллу окрашены в зеленый цвет.

Давайте поговорим о строении хлоропластов. От цитоплазмы хлоропласт отделен двойной мембраной, которые обладают избирательной проницаемостью. Внутреннее пространство хлоропласта заполнено бесцветным содержимым, стромой. В строме хлоропласта обнаруживаются молекулы ДНК, РНК, белки и рибосомы. Там же происходит первичное отложение запасного полисахарида — крахмала – в виде крахмальных зерен. Внутренняя мембрана хлоропласта врастает в строму, образуя мешковидно-уплощенные структуры — тилакоиды. На мембране тилакоида размещаются молекулы хлорофилла и других вспомогательных пигментов (каратиноидов). Тилакоиды собраны в пачки и расположены друг на друге, как стопка монет, — граны. Все граны хлоропласта соединены между собой ламеллами — одиночными тилакоидами.

Фотосинтез – процесс сложный и многоступенчатый. Исследования показали, что фотосинтез включает две основные стадии: световую и темновую. Световая стадия — квант красного цвета, поглощенный хлорофиллом, переводит электрон в возбужденное состояние. Он приобретает большой запас энергии и перемещается на более высокий энергетический уровень. Его можно сравнить с камнем, поднятым на высоту, набирающим потенциальную энергию. Он теряет ее, падая с высоты. Перемещаясь с одной ступени на другую, электрон теряет энергию, которая используется для синтеза молекулы АТФ. Этот электрон замещается на электрон воды, так как вода под действием света подвергается фотолизу. Фотолиз происходит в полости тилакоида. Участие света на данной стадии является обязательным условием, поэтому данную стадию часто называют стадией световых реакций. Кислород, образуемый в результате расщепления (фотолиза) воды, является побочным продуктом реакции и удаляется из клетки или частично расходуется на процессы дыхания. Кроме того, на данной стадии образуется довольно большое количество энергии в виде молекулы АТФ, которая затем расходуется в темновых реакциях.

       

Вторая стадия фотосинтеза — темновая. В темновой стадии используются образовавшиеся в световой стадии продукты. Происходит преобразование углекислого газа в простые углеводы — моносахариды. Их создание идет путем большого количества реакций за счет энергии АТФ. В результате этих реакций образуются молекулы глюкозы, из которых в дальнейшем образуются полисахариды (например, крахмал). Так как эти реакции происходят без участия света, стадия названа темновой. Она проходит в строме хлоропластов.

Итак, первая стадией фотосинтеза (световая) проходит на мембране хлоропластов (тилакоидах), а вторая стадия проходит в строме хлоропластов. Суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:

6CO2 + 6H2O ---> C6H12O6 (глюкоза) + 6O2

На скорость фотосинтеза влияют внешние условия: свет, температура, концентрация углекислого газа. Если эти параметры достигают оптимальных величин, то происходит усиление фотосинтеза. Благодаря фотосинтезу 1-1,5% энергии солнца запасается в виде органических молекул.

Фотосинтезирующие организмы дают пищу гетеротрофам, а также кислород, необходимый для дыхания всем живым существам на планете. Установлено, что 21% кислорода в атмосфере является в основном продуктом фотосинтеза.

Фотосинтез — это уникальный процесс создания органических веществ из неорганических, который может протекать как на суше, так и в воде. Ежегодно растения фиксируют 1,7 миллиардов тонн углерода, образует 150 миллиардов тонн органического вещества и выделяет 200 миллиардов тонн кислорода.

Фотосинтез — это единственный процесс, при котором происходит превращение солнечной энергии в энергию химических связей органических соединений. Таким образом, энергия из космоса накапливается в виде углеводов, белков и жиров, обеспечивая процессы жизнедеятельности всех организмов на планете Земля.

В заключение хочется привести слова К. А. Тимирязева, который говорил о космической роли зеленых растений: «Когда-то где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплотную почву, а на зеленую былинку пшеничного ростка или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь об него, он потух, перестал быть светом, но он не исчез, он только затратился на внутреннюю работу. Он разорвал связь между частицами углерода и кислорода, соединенными в углекислоте. Освобожденный углерод, соединяясь с водой, образовал крахмал. Он вошел в состав хлеба, который мы используем в пищу. Он преобразился в наши мускулы, наши нервы, в наши движения, быть может, и в эту минуту он играет в нашем мозгу».

Таким образом, мы рассмотрели процесс фотосинтеза и его стадии. На этом наш урок окончен, всего вам доброго, до свидания!