Фотосинтез и хемосинтез

Цель: Наглядное представление процессов хемосинтеза и фотосинтеза. Строение и функции хлоропласта. Раскрытие значения фотосинтеза и хемосинтеза.

Фотосинтез

Фотосинтез – процесс превращения углекислого газа и воды в углеводы и кислород под действием энергии солнечного света. Образующиеся углеводы используются в качестве пищи, а кислород поступает в атмосферу.

История открытия Первым обнаружил, что растения выделяют кислород, английский химик Джозеф Пристли около В 1817 г. два французских химика, Пельтье и Каванту, выделили из листьев зеленое вещество и назвали его хлорофиллом. В 1845 г. немецкий физик Роберт Майер утверждеал о том, что зеленые растения преобразуют энергию, солнечного света в химическую энергию.

История открытия В 20 в. было установлено, что процесс фотосинтеза начинается на свету в фоторецепторах хлорофиллов, однако многие из последующих стадий могут протекать в темноте. В 1941 американский биохимик Мелвин Калвин показал, что первичный процесс фотосинтеза заключается в фотолизе молекул воды, в результате чего образуются кислород и водород, идущий на восстановление диоксида углерода до органических веществ.

Фототрофы – организмы, для которых источником энергии служит солнечный свет (фотоны, благодаря которым появляются доноры, или источники электронов). Такой тип питания носит название фотосинтеза.

Фотосинтетики: зеленые растения

Некоторые жгутиконосцы (эвглена зеленая). Фотосинтетики:

Цианобактерии Фотосинтетики:

Хлоропласты Зелёные пластиды, которые встречаются в клетках растений. С их помощью происходит фотосинтез. Хлоропласты содержат хлорофилл. Являются двумембранными органеллами. Под двойной мембраной имеются тилакоиды (мембранные образования, в которых находится электронтранспортная цепь хлоропластов).Тилакоиды высших растений группируются в граны, которые представляют собой стопки сплюснутых и тесно прижатых друг к другу тилакоидов, имеющих форму дисков. Пространство между оболочкой хлоропласта и тилакоидами называется стромой. В строме содержатся хлоропластные молекулы РНК, ДНК, рибосомы, крахмальные зёрна.

Где происходит фотосинтез? Фотосинтез происходит в клетках, содержащих зелёный пигмент – хлорофилл. Это вещество способно поглощать и трансформировать солнечную энергию. У растений хлорофилл содержится в специальных органеллах – хлоропластах.

Фазы фотосинтеза Световая фаза (светозависимая). Световые реакции территориально привязана к пространству, ограниченному тилакоидами. Темновая фаза (не зависящая от света). Проходит в строме хлоропласта.

Фазы фотосинтеза

I. СИНТЕЗ АТФ И ВОСТАНОВОЛЕНИЕ НАДФН II. ВЫДЕЛЕНИЕ О 2 В АТМОСФЕРУ Световая фаза

Темновая фаза Процессы Результаты процессов Связывание CO 2 с пятиуглеродным сахаром рибулёзодифосфатом при использовании АТФ и НАДФ·H 2 Образование глюкозы Из моносахаров синтезируются полисахариды Глюкоза Крахмал

Уравнение фотосинтеза 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

Значение фотосинтеза Процесс фотосинтеза является основой питания всех живых существ, а также снабжает человечество топливом, волокнами и бесчисленными полезными химическими соединениями. Из диоксида углерода и воды, связанных из воздуха в ходе фотосинтеза, образуется около % сухого веса урожая. Человек использует около 7% продуктов фотосинтеза в пищу, в качестве корма для животных и в виде топлива и строительных материалов

Хемосинтез

Хемосинтез способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями или археями.

Pyrococcus furiosus типичный обитатель горячих подводных источников и разогретых горных пород. Растет при температуре от 70 до 103°C. Thermococcus один из характерных обитателей горячих глубинных слоев земной коры. Предпочитает температуру от 60 до 100°C. На одном из полюсов клетки находится пучок длинных жгутиков (как и у родственного Pyrococcus). Хемосинтетики:

ХемосинтетикиИсточник энергии Железобактерии (Geobacter, Gallionella) окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного.Fe 2+ Fe 3+ + энергия Серобактерии (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) окисляют сероводород до молекулярной серы или до солей серной кислоты. H 2 SSH 2 SO 4 +энергия Нитрифицирующие бактерии (Nitrosomonas, Nitrosococcus) окисляют аммиак, образующийся в процессе гниения органических веществ, до азотистой и азотной кислот, которые, образуют нитриты и нитраты. NH 3 HNO 2 HNO 3 +энергия

Значение Хемосинтеза Роль хемосинтетиков для всех живых существ очень велика, так как они являются непременным звеном природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др. Хемосинтетики важны также в качестве природных потребителей таких ядовитых веществ, как аммиак и сероводород. Огромное значение имеют нитрифицирующие бактерии, которые обогащают почву нитритами и нитратами в основном именно в форме нитратов растения усваивают азот. Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод.