Фотосинтез и дыхание растений

Вопросы
К какому типу обмена веществ относится фотосинтез? А дыхание?
Сформулируйте определение фотосинтеза
Зачем растения занимаются фотосинтезом? А дыханием?
Кому присущ фотосинтез?
Что необходимо, чтобы фотосинтез прошёл?

Фотосинтез
Процесс образования органических веществ (глюкозы) из воды и углекислого газа в хлоропластах на свету
СО2+Н2О → С6Н12О6+О2

Виды фотосинтеза
Хлорофилльный
Бесхлорофилльный
Оксигенный
Аноксигенный
С разными типами фиксации CO2

Пигменты
В 1967 г учёные смогли установить структуру хлорофилла a.
Сколько видов хлорофилла бывает?

Формула пигментов

Спектры поглощения

Сравним с бактериохлорофиллом

Хроматография
Метод разделения пигментов или аминокислот из смеси
Вещества движутся по абсорбенту с разной скоростью

Ах они паразиты!

Фазы фотосинтеза
Световая – идёт на свету при определённой температуре
Темновая – не зависит от света. НО! Зависит от продуктов световой фазы. Поэтому ночью идёт не долго (по времени). И может идти днём, при свете.

Строение хлоропласта

Здесь и далее- иллюстрации из учебника Петросовой для 10 класса, «Мнемозина», 2010

Световая фаза
Где? – на мембранах тилакоидов
Условия? – на свету
Возбуждение молекул хлорофилла светом
Передача электрона по цепи
Фотолиз воды
Образование кислорода
Синтез АТФ
Образование фермента НАДФ*H2

Суммарная схема

Фотосистема II
- Комплекс из 20+ белков, которые передают электрон по цепи (ЭТЦ)
Есть у растений, водорослей и цианобактерий
Детально описана у цианобактерии в 2001 году

Особенности фотосистемы II
Функция: создание сильного окислителя (димер хлорофилла а), чтобы окислить воду (П680+)
Запускает передачу электрона по цепи
Фотолиз воды (выделение кислорода и создание протонного градиента для синтеза АТФ)
Защита от активных форм кислорода
Расположена на спаренных мембранах тилакоидов

ЭТЦ
P680 - Пара молекул хлорофилла с максимумом поглощения в 680нм
Центр передаёт электрон феофитину
Феофитин – пластохинонам
Цитохром b восстанавливает окисленный P680 (циклический транспорт электрона)

Оксигенный/аноксигенный
Есть ли кислород?
Аноксигенный – у пурпурных бактерий и зелёных бактерий, а также архей. У них нет фотосистемы II, где должен происходить фотолиз воды. Фотосинтетический пигмент у таких организмов – бактериохлорофилл или бактериородопсин

Фотосистема I
Второй функциональный комплекс ЭТЦ
Принимает электрон от пластоцианина
Создаёт сильный восстановитель P700, который восстаналивает НАДФ+ до НАДФ*Н2

Особенности фотосистемы I
Может дополнительно осуществлять циклический транспорт электронов, выполняя синтез АТФ
2 ветви электронного транспорта (быстро)
Расположена равномерно по всем мембранам тилакоидов

Темновая фаза
Где? – строма хлоропласта
Условия? – не требуют энергии света
Фиксация CO2
Образование НАДФ+
Всё АТФ тратится
Образуется глюкоза

Типы фиксации CO2
С3 – фиксируется из воздуха
С4 – из малата
САМ -

Особенности С3 - растений
Растут в районах с обилием грунтовых вод, умеренным солнечным излучением, умеренной температурой
95% массы растений Земли
Теряют много воды при транспирации
Изменяется соотношение CO2:O2 – усиливается фотодыхание
Арабидопсис, рис, ячмень

Цикл Кальвина
= Восстановительный пентозофосфатный цикл = цикл Кальвина-Бенсона = цикл Кальвина-Бенсона- Бассама

С4 фотосинтез
Первые продукты – четырёхуглеродные соединения
Путь фиксации CO2
назван путём Хэтча-Слэка
Все проводящие пучки листа окружены двойным слоем клеток: наружный — клетки мезофилла, внутренний — клетки обкладки.

Особенности С4 растений
Способны расти в более засушливых местообитаниях, при высоких температурах, в условиях засоления и недостатка CO2
Эффективнее поглощают CO2
Необходим высокий уровень инсоляции и больше АТФ для фиксации углерода
Тропические злаки (сахарный тростник)

САМ- фотосинтез
Свойственнен для Толстянковых
Растут в районах с засушливым климатом
Ночью устьица открыты

Что влияет на фотосинтез?

Значение фотосинтеза
Или космическая роль растений
Появление аэробного дыхания
Поглощение энергии солнца и перевод её сначала в энергию химических связей в АТФ, а затем в связи внутри глюкозы и других органических веществ
Первичная продукция экосистем
Появление озонового экрана (защита от УФ)
Выход организмов на сушу

Продуктивность экосистем

Дыхание у растений
Процесс получения энергии
Есть у всех растений
Когда он идёт? (Ночью/на свету)
Дышат ли семена растений?

Энергетический обмен
Пластический обмен

Что влияет на дыхание растений?
Давайте подумаем, как эти факторы могут влиять на дыхание растений
Наличие воды
Температура
Солнечный свет
Загрязнение воздуха

На рисунке обозначены различные структуры и органы. Укажите их названия.

Ответ!
1. Чашелистик
2. Брактея
3. Цветоножка
4. Тычинка
5. Рыльце
6. Лепесток
7. Нектарники

1. Перидерма
2. Флоэма
3. Эндодерма
4. Первичная ксилема
5. Вторичная ксилема
6. Камбиальная зона
7. Паренхима

Придаточный корень
Лист
Корневой волосок
Колеоптиль
Главный корень