- szerves anyagok szintézise szén-dioxidból és vízből, kötelező fényenergia felhasználásával:

6CO 2 + 6H 2 O + Q fény → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

A magasabb rendű növényekben a fotoszintézis szerve a levél, a fotoszintézis organellumai pedig a kloroplasztiszok (a kloroplasztiszok szerkezete - 7. előadás). A kloroplaszt tilakoidok membránja fotoszintetikus pigmenteket tartalmaz: klorofillokat és karotinoidokat. A klorofillnak több fajtája létezik ( a, b, c, d), a fő a klorofill a. A klorofillmolekulában megkülönböztethető egy porfirin „fej”, amelynek közepén egy magnéziumatom és egy fitol „farok” található. A porfirin „fej” lapos szerkezet, hidrofil, ezért a membrán felszínén fekszik, amely a stroma vizes környezetével szemben helyezkedik el. A fitol „farok” hidrofób, és ennek köszönhetően megtartja a klorofill molekulát a membránban.

A klorofillok elnyelik a vörös és kék-ibolya fényt, visszaverik a zöld fényt, így a növények jellegzetes zöld színét adják. A tilakoid membránokban lévő klorofill molekulák olyanokba szerveződnek fotorendszerek. A növényeknek és a kék-zöld algáknak fotorendszer-1 és fotorendszer-2, míg a fotoszintetikus baktériumoknak fotorendszer-1-jük van. Csak a fotorendszer-2 képes lebontani a vizet, hogy oxigént szabadítson fel és elektronokat vegyen el a víz hidrogénéből.

A fotoszintézis összetett, többlépéses folyamat; A fotoszintézis reakcióit két csoportra osztják: reakciókra világos fázisés reakciók sötét fázis.

Fény fázis

Ez a fázis csak fény jelenlétében következik be tilakoid membránokban, klorofill, elektrontranszport fehérjék és az ATP szintetáz enzim részvételével. A fénykvantum hatására a klorofill elektronok gerjesztődnek, elhagyják a molekulát, és belépnek a tilakoid membrán külső oldalára, amely végül negatív töltésűvé válik. Az oxidált klorofillmolekulák redukálódnak, az intratilakoid térben elhelyezkedő vízből elektronokat vesznek el. Ez a víz lebomlásához vagy fotolíziséhez vezet:

H 2 O + Q fény → H + + OH - .

A hidroxil-ionok feladják elektronjaikat, és reakcióképes gyökökké válnak.

OH - → .OH + e - .

Az OH gyökök egyesülve vizet és szabad oxigént képeznek:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

Ebben az esetben az oxigén a külső környezetbe kerül, és a protonok a tilakoid belsejében halmozódnak fel a „protontartályban”. Ennek eredményeként a tilakoid membrán egyrészt a H + hatására pozitívan, másrészt az elektronok hatására negatívan töltődik. Amikor a tilakoid membrán külső és belső oldala közötti potenciálkülönbség eléri a 200 mV-ot, a protonok átnyomódnak az ATP szintetáz csatornákon, és az ADP ATP-vé foszforilálódik; Az atomos hidrogént a specifikus NADP + (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) NADPH 2-vé történő visszaállítására használják:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Így a könnyű fázisban a víz fotolízise megy végbe, amely három fontos folyamattal jár együtt: 1) ATP szintézis; 2) NADPH 2 képződése; 3) oxigén képződése. Az oxigén a légkörbe diffundál, az ATP és a NADPH 2 a kloroplasztisz strómájába kerül, és részt vesz a sötét fázis folyamataiban.

1 - kloroplasztisz stroma; 2 - grana tilakoid.

Sötét fázis

Ez a fázis a kloroplaszt sztrómájában következik be. Reakciói nem igényelnek fényenergiát, így nem csak fényben, hanem sötétben is előfordulnak. A sötét fázisú reakciók a (levegőből származó) szén-dioxid egymás utáni átalakulásának láncolata, amely glükóz és más szerves anyagok képződéséhez vezet.

Az első reakció ebben a láncban a szén-dioxid rögzítése; A szén-dioxid akceptor egy öt szénatomos cukor. ribulóz-bifoszfát(RiBF); enzim katalizálja a reakciót Ribulóz-bifoszfát-karboxiláz(RiBP karboxiláz). A ribulóz-biszfoszfát karboxilezése következtében instabil hat szénatomos vegyület képződik, amely azonnal két molekulára bomlik. foszfoglicerinsav(FGK). Ezután egy reakcióciklus megy végbe, amelyben a foszfoglicerinsav egy sor intermedieren keresztül glükózzá alakul. Ezek a reakciók a könnyű fázisban képződött ATP és NADPH 2 energiáját használják fel; Ezeknek a reakcióknak a ciklusát Calvin-ciklusnak nevezik:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O.

A glükózon kívül a fotoszintézis során összetett szerves vegyületek egyéb monomerei is képződnek - aminosavak, glicerin és zsírsavak, nukleotidok. Jelenleg kétféle fotoszintézis létezik: C 3 - és C 4 fotoszintézis.

C 3-fotoszintézis

Ez a fotoszintézis egy olyan fajtája, amelyben az első termék három szénatomos (C3) vegyületek. A C 3 fotoszintézist a C 4 fotoszintézis előtt fedezték fel (M. Calvin). A C 3 fotoszintézist fentebb a „Sötét fázis” címszó alatt írtuk le. A C 3 fotoszintézis jellemzői: 1) a szén-dioxid akceptor a RiBP, 2) a RiBP karboxilezési reakcióját a RiBP karboxiláz katalizálja, 3) a RiBP karboxilezése következtében hat szénatomos vegyület keletkezik, amely bomlik két PGA. Az FGK visszaállításra kerül trióz foszfátok(TF). A TF egy részét a RiBP regenerálására használják, egy részét pedig glükózzá alakítják.

1 - kloroplaszt; 2 - peroxiszóma; 3 - mitokondriumok.

Ez az oxigén fénytől függő felszívódása és szén-dioxid felszabadulása. A múlt század elején megállapították, hogy az oxigén elnyomja a fotoszintézist. Mint kiderült, a RiBP karboxiláz szubsztrátja nemcsak szén-dioxid, hanem oxigén is lehet:

O 2 + RiBP → foszfoglikolát (2C) + PGA (3C).

Az enzimet RiBP oxigenáznak nevezik. Az oxigén a szén-dioxid megkötésének kompetitív gátlója. A foszfátcsoport leszakad, és a foszfoglikolátból glikolát lesz, amelyet a növénynek fel kell használnia. Bejut a peroxiszómákba, ahol glicinné oxidálódik. A glicin bejut a mitokondriumokba, ahol szerinné oxidálódik, a már rögzített szén elvesztésével CO 2 formájában. Ennek eredményeként két glikolát molekula (2C + 2C) egy PGA-vá (3C) és CO 2 -dá alakul. A fotorespiráció a C3 növények terméshozamának 30-40%-os csökkenéséhez vezet ( 3 növénnyel- C 3 fotoszintézissel jellemezhető növények).

A C 4 fotoszintézis olyan fotoszintézis, amelyben az első termék négy szénatomos (C 4) vegyületek. 1965-ben megállapították, hogy egyes növényekben (cukornád, kukorica, cirok, köles) a fotoszintézis első termékei a négyszénsavak. Ezeket a növényeket úgy hívták 4 növénnyel. 1966-ban Hatch és Slack ausztrál tudósok kimutatták, hogy a C4 növények gyakorlatilag nem lélegeznek fényt, és sokkal hatékonyabban szívják fel a szén-dioxidot. A C 4 növények széntranszformációinak útját kezdték nevezni Hatch-Slack.

A C 4 növényeket a levél speciális anatómiai szerkezete jellemzi. Minden vaszkuláris köteget kettős sejtréteg vesz körül: a külső réteg mezofil sejtek, a belső réteg buroksejtek. A szén-dioxid a mezofil sejtek citoplazmájában rögzül, az akceptor az foszfoenolpiruvát(PEP, 3C), a PEP karboxilezése következtében oxálacetát (4C) keletkezik. A folyamat katalizált PEP karboxiláz. A RiBP-karboxiláztól eltérően a PEP-karboxiláz nagyobb affinitással rendelkezik a CO 2 -hoz, és ami a legfontosabb, nem lép kölcsönhatásba az O 2 -vel. A mezofil kloroplasztiszoknak sok szemcséje van, ahol aktívan játszódnak le a fényfázisú reakciók. Sötét fázisú reakciók mennek végbe a buroksejtek kloroplasztiszaiban.

Az oxaloacetát (4C) maláttá alakul, amely a plazmodezmán keresztül a buroksejtekbe kerül. Itt dekarboxilezve és dehidrogénezve piruvát, CO 2 és NADPH 2 keletkezik.

A piruvát visszatér a mezofil sejtekbe, és a PEP-ben található ATP energiájával regenerálódik. A CO 2 -t ismét a RiBP karboxiláz rögzíti, és így PGA képződik. A PEP regenerációjához ATP energiára van szükség, így csaknem kétszer annyi energiát igényel, mint a C 3 fotoszintézisé.

A fotoszintézis jelentése

A fotoszintézisnek köszönhetően évente több milliárd tonna szén-dioxid szívódik fel a légkörből, és több milliárd tonna oxigén szabadul fel; a fotoszintézis a szerves anyagok képződésének fő forrása. Az oxigén alkotja az ózonréteget, amely megvédi az élő szervezeteket a rövidhullámú ultraibolya sugárzástól.

A fotoszintézis során egy zöld levél a rá eső napenergiának csak kb. 1%-át használja fel, a termőképesség kb. 1 g szerves anyag 1 m2 felületre óránként.

Kemoszintézis

A szerves vegyületek szén-dioxidból és vízből történő szintézisét, amely nem a fény energiája, hanem a szervetlen anyagok oxidációs energiája miatt megy végbe, az ún. kemoszintézis. A kemoszintetikus szervezetek közé tartoznak bizonyos típusú baktériumok.

Nitrifikáló baktériumok az ammónia salétromsavvá, majd salétromsavvá oxidálódik (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

Vas baktériumok a vas vasat oxidvasssá alakítja (Fe 2+ → Fe 3+).

Kén baktériumok oxidálja a hidrogén-szulfidot kénné vagy kénsavvá (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

A szervetlen anyagok oxidációs reakciói következtében energia szabadul fel, amit a baktériumok nagy energiájú ATP kötések formájában raktároznak el. Az ATP-t szerves anyagok szintézisére használják, amely a fotoszintézis sötét fázisának reakcióihoz hasonlóan megy végbe.

A kemoszintetikus baktériumok hozzájárulnak az ásványi anyagok talajban való felhalmozódásához, javítják a talaj termékenységét, elősegítik a szennyvíztisztítást stb.

Menj előadások 11. sz„Az anyagcsere fogalma. Fehérjék bioszintézise"

Menj előadások 13. sz„Az eukarióta sejtek osztódásának módszerei: mitózis, meiózis, amitózis”

2. számú képzési feladat. Határozza meg a fotoszintézis szakaszainak sorrendjét: A) Glükóz szintézis; B) ATP szintézis; B) A tilakoid membránba épített ATP szintetáz csatornák megnyitása; D) A potenciálkülönbség növekedése kloroplasztisz-granában; D) Molekuláris oxigén képződése; E) A klorofill gerjesztése fénykvantummal. EDGVBA.

16. dia az előadásból "Műanyagcsere és fotoszintézis". Az archívum mérete a prezentációval együtt 1644 KB.

Biológia 11. évfolyam

egyéb előadások összefoglalója

„A kiválasztó rendszer betegségei” - Vesekólika. Urolithiasis betegség. Prosztatagyulladás. A kiválasztó rendszer akut betegségei. Policisztás vesebetegség. Pyelonephritis. Diabetikus niphropathia. Nefrogén vérszegénység. Hidronephrosis. Hólyaggyulladás. A vesék amiloidózisa. Urethritis.

„Agyi hormonok” – Az agyalapi mirigy felépítése és működése. A tobozmirigy, az agyalapi mirigy és a hipotalamusz tevékenységének harmóniája. Gigantizmus és törpeség. Érdekes tények a melatoninról. Agyi hormonok. Hipotalamusz és agyalapi mirigy. Epiphysis. A tobozmirigy funkciói. "Nap" betegség. A melatonin szekréciós aktivitása. A környezeti tényezők hatása a melatonintermelésre. A melatonin hatása. Bevezetés az endokrin rendszer központi szerveibe. A neurohypophysis hormonjai.

„Egységes biológia államvizsga 2011” – A munka részei. A DNS átírt szála. Pithecanthropus. Virágok. Házilégy. Myxedema. DNS-reduplikáció. Orális készülékek. Szerkezet. Hibridológiai módszer. Állat. Akció. Citoplazma membrán. Lapos testforma. Éjszakai pillangók. Egy haslábú szerv. Nukleotidok száma. Vastag falak. Résztvevők száma. A gyomornedv összetétele. Testtömeg. Emberi csírasejtek. Koala.

„Egységes államvizsgakérdések a biológiában” - A 2012-es egységes államvizsga jellemzői. Szövet típusa. Megoldandó problémák. A víz és az ásványi anyagok a gyökértől a levelekig áramlanak. Kis kör kapillárisok. Karpechenko a poliploidizációs módszert alkalmazta. Hosszú végtagok jelenléte gázlómadarakban. Placentation. A rost lebontása. Vércsoport és Rh faktor. A szem szerkezete. Erdőben élő fűbékák. Mennyi a valószínűsége annak, hogy szeplők nélküli gyereket vállalunk?

„Biológia „Mezozoikus korszak”” - A gymnospermek megjelenése. Egysejtű protozoák. Mezozoikus világ. Kétéltűek. Az első madarak. A mezozoikum korszak vége. Kréta időszak. Az első emlősök. Mezozoikum korszak. Hüllők. Gerinctelen állatok. A gerincesek virágzása. A mezozoikum faunája.

„Emberi befolyás a világra” – A 20. század utolsó két évtizede. A bolygó erdőterülete csökkent. Nemzetközi Egyezmény a Biológiai Sokféleségről. Ésszerű ember. Olyan fajok, amelyek még nem tűntek el. Emberi hatás a növény- és állatvilágra. A fejlődő civilizáció során az ember erdőket irt ki és sztyeppéket szánt fel. Erőteljes modern technológia. Az emberek körülbelül 25 (kevesebb, mint 0,1%) állat- és madárfajt háziasítottak. Mi történik, ha ezek a fajok eltűnnek?

A Földön élő összes élő szervezet nyitott rendszer, amely a kívülről érkező anyag- és energiaellátástól függ. Az anyag- és energiafogyasztás folyamatát ún étel . A vegyszerek szükségesek a szervezet felépítéséhez, az energia az életfolyamatok lebonyolításához. Az élő szervezetek táplálkozásának két típusa van: autotróf és heterotróf, valamint a táplálkozás típusa szerint három szervezetcsoport: autotrófok, heterotrófok és mixotrófok.

Az élő szervezetek osztályozása táplálkozási típusok szerint

típus	Jellegzetes	Szervezetek
Autotrófok	Olyan élőlények, amelyek szén-dioxidot használnak szénforrásként. Más szavakkal, ezek olyan szervezetek, amelyek képesek szerves anyagokat létrehozni szervetlenekből - szén-dioxid, víz, ásványi sók	Növények és néhány baktérium
Heterotrófok	Szerves vegyületeket szénforrásként használó szervezetek	Állatok, gombák és a legtöbb baktérium
Mixotrófok	Vegyes táplálkozású szervezetek, amelyek életkörülményektől függően képesek szerves anyagokat szintetizálni szervetlenekből és kész szerves vegyületekkel táplálkozni	Rovarevő növények, az euglena alga osztály képviselői stb.

Az energiaforrástól függően az autotrófokat fotoautotrófokra és kemoautotrófokra osztják.

Az autotrófok osztályozása energiaforrástól függően

A táplálékszerzés módja szerint a heterotrófokat fagotrófokra (holozoánokra) és ozmotrófokra osztják.

A heterotrófok osztályozása a táplálékszerzés módja szerint

A táplálékforrás állapota szerint a heterotrófokat biotrófokra és szaprotrófokra osztják.

Anyagcsere- az élő szervezetben végbemenő összes kémiai reakció összessége. Az anyagcsere fontossága a szervezet számára szükséges anyagok előállítása és energiaellátása.

Az anyagcsere összetevői

A képlékeny és az energia-anyagcsere folyamatai elválaszthatatlanul összefüggenek. Minden szintetikus (anabolikus) folyamathoz disszimilációs reakciókon keresztül biztosított energia szükséges. Maguk a bomlási reakciók (katabolizmus) csak az asszimilációs folyamat során szintetizált enzimek részvételével mennek végbe.

Az ATP szerepe az anyagcserében

A szerves anyagok lebontása során felszabaduló energiát a sejt nem használja fel azonnal, hanem nagy energiájú vegyületek formájában raktározza el, általában adenozin-trifoszfát (ATP) formájában. Kémiai természeténél fogva az ATP mononukleotid.

ATP (adenozin-trifoszforsav)- mononukleotid, amely adeninből, ribózból és három foszforsav-maradékból áll, amelyeket nagy energiájú kötések kapcsolnak össze.

Ezek a kötések energiát tárolnak, amely felszabadul, amikor megszakadnak:
ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + Q 1
ADP + H 2 O → AMP + H 3 PO 4 + Q 2
AMP + H 2 O → adenin + ribóz + H 3 PO 4 + Q 3,
ahol ATP jelentése adenozin-trifoszforsav; ADP - adenozin-difoszforsav; AMP - adenozin-monofoszforsav; Q 1 = Q 2 = 30,6 kJ; Q 3 = 13,8 kJ.
A sejt ATP-ellátása korlátozott, és a foszforilációs folyamat révén pótolódik. Foszforilezés- foszforsav-maradék hozzáadása az ADP-hez (ADP + P → ATP). Változó sebességgel fordul elő a légzés, az erjedés és a fotoszintézis során. Az ATP rendkívül gyorsan megújul (emberben egy ATP-molekula élettartama kevesebb, mint 1 perc).
Az ATP molekulákban felhalmozódott energiát a szervezet anabolikus reakciókban (bioszintézis reakciókban) használja fel. Az ATP-molekula minden élőlény univerzális energiatárolója és -hordozója.

Energia anyagcsere

Az élethez szükséges energiát a legtöbb szervezet a szerves anyagok oxidációs folyamataiból, azaz katabolikus reakciók eredményeként nyeri el. A legfontosabb üzemanyagként működő vegyület a glükóz.
A szabad oxigén tekintetében az élőlényeket három csoportra osztják.

Az élőlények osztályozása a szabad oxigénhez viszonyítva

Az obligát aerobokban és a fakultatív anaerobokban oxigén jelenlétében a katabolizmus három szakaszban megy végbe: előkészítő, oxigénmentes és oxigén. Ennek eredményeként a szerves anyagok szervetlen vegyületekké bomlanak. Az obligát anaerobokban és a fakultatív anaerobokban oxigénhiány esetén a katabolizmus az első két szakaszban megy végbe: előkészítő és oxigénmentes. Ennek eredményeként köztes szerves vegyületek keletkeznek, amelyek még mindig gazdagok energiában.

A katabolizmus szakaszai

1. Az első szakasz előkészítő- összetett szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekre történő enzimatikus lebontásából áll. A fehérjék aminosavakra, a zsírok glicerinre és zsírsavakra, a poliszacharidok monoszacharidokra, a nukleinsavak nukleotidokra bomlanak. A többsejtű élőlényeknél ez a gyomor-bélrendszerben, az egysejtűeknél a lizoszómákban fordul elő hidrolitikus enzimek hatására. Az ebben a folyamatban felszabaduló energia hő formájában disszipálódik. A keletkező szerves vegyületek vagy további oxidáción mennek keresztül, vagy a sejt felhasználja őket saját szerves vegyületeinek szintézisére.
2. Második szakasz - nem teljes oxidáció (oxigénmentes)- a szerves anyagok további lebontásából áll, amelyet a sejt citoplazmájában oxigén részvétele nélkül hajtanak végre. A sejt fő energiaforrása a glükóz. A glükóz oxigénmentes, nem teljes oxidációját glikolízisnek nevezik. Egy glükózmolekula glikolízise eredményeként két molekula piroszőlősav (PVA, piruvát) CH 3 COCOOH, ATP és víz, valamint hidrogénatomok képződnek, amelyeket a NAD + hordozómolekula köt meg és formában tárol. a NADH.
A glikolízis teljes képlete a következő:
C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP + 2NAD+ → 2C 3 H 4 O 3 + 2H 2 O + 2ATP + 2NAD H.
További oxigén hiányában a környezetben a glikolízis termékeket (PVC és NADH) vagy etil-alkohollá dolgozzák fel - alkoholos erjesztés(élesztőben és növényi sejtekben oxigénhiány esetén)
CH 3 COCOOH → CO 2 + CH 3 COH
CH 3 SON + 2NAD H → C 2 H 5 OH + 2NAD + ,
vagy tejsavba - tejsavas fermentáció (oxigénhiányos állati sejtekben)
CH 3 COCOOH + 2NAD H → C 3 H 6 O 3 + 2NAD + .
Oxigén jelenlétében a környezetben A glikolízis termékek tovább bomlanak végtermékekké.
3. A harmadik szakasz a teljes oxidáció (légzés)- a PVC szén-dioxiddá és vízzé történő oxidációjából áll, amelyet a mitokondriumokban hajtanak végre az oxigén kötelező részvételével.
Három szakaszból áll:
A) acetil-koenzim A képződése;
B) az acetil-koenzim A oxidációja a Krebs-ciklusban;
B) oxidatív foszforiláció az elektrontranszport láncban.

V. Az első szakaszban a PVC a citoplazmából a mitokondriumokba kerül, ahol kölcsönhatásba lép a mátrix enzimekkel, és 1) szén-dioxidot képez, amelyet eltávolítanak a sejtből; 2) hidrogénatomok, amelyeket hordozómolekulák juttatnak a mitokondrium belső membránjába; 3) acetil-koenzim A (acetil-CoA).
B. A második szakaszban az acetil-koenzim-A a Krebs-ciklusban oxidálódik. A Krebs-ciklus (trikarbonsav-ciklus, citromsav-ciklus) egymást követő reakciók láncolata, amelynek során egy molekula acetil-CoA 1) két molekula szén-dioxidot, 2) egy ATP-molekulát és 3) négy pár hidrogénatomot hoz létre. a molekulák - transzporterek - NAD és FAD. Így a glikolízis és a Krebs-ciklus eredményeként a glükózmolekula CO 2 -re hasad, és az ilyenkor felszabaduló energiát 4 ATP szintézisére fordítják, és 10 NADH-ban és 4 FADH 2-ben halmozódnak fel.
B. A harmadik szakaszban a NADH és FADH 2 hidrogénatomokat molekuláris oxigén O 2 oxidálja, hogy víz keletkezzen. Egy NADH 3 ATP, egy FADH 2-2 ATP kialakítására képes. Így az ebben az esetben felszabaduló energia további 34 ATP formájában tárolódik.
Ez a folyamat a következőképpen megy végbe. A hidrogénatomok a belső mitokondriális membrán külső oldalán koncentrálódnak. Elektronokat veszítenek, amelyek az elektronszállító lánc (ETC) hordozómolekuláinak (citokróm) láncán keresztül a belső membrán belső oldalára kerülnek, ahol oxigénmolekulákkal egyesülnek:
O 2 + e - → O 2 - .
Az elektrontranszport láncban lévő enzimek aktivitása következtében a belső mitokondriális membrán belülről negatívan (O 2 - miatt), kívülről pozitívan (H + miatt) töltődik, így potenciálkülönbség alakul ki. felületei között jön létre. A mitokondriumok belső membránjába beépülnek az ATP-szintetáz enzim molekulái, amelyek ioncsatornával rendelkeznek. Amikor a membránon átívelő potenciálkülönbség eléri a kritikus szintet, a pozitív töltésű H + részecskék az ATPáz csatornán keresztül az elektromos tér erejével kezdődnek, és a membrán belső felületén kölcsönhatásba lépnek az oxigénnel, vizet képezve:
1/2O 2 - +2H+ → H2O.
A belső mitokondriális membrán ioncsatornáján keresztül szállított hidrogénionok H + energiája az ADP-t ATP-vé foszforilálja:
ADP + P → ATP.
Ezt az ATP-képződést a mitokondriumokban oxigén részvételével oxidatív foszforilációnak nevezik.
A sejtlégzés során a glükóz lebomlásának általános egyenlete:
C6H12O6+6O2+38H3PO4+38ADP → 6CO2+44H2O+38ATP.
Így a glikolízis során 2 ATP-molekula képződik, a sejtlégzés során - további 36 ATP-molekula, összesen, a glükóz teljes oxidációjával - 38 ATP-molekula.

Műanyag csere

A plasztikus anyagcsere vagy asszimiláció olyan reakciók összessége, amelyek egyszerűbbekből összetett szerves vegyületek szintézisét biztosítják (fotoszintézis, kemoszintézis, fehérje bioszintézis stb.).
A heterotróf organizmusok szerves élelmiszer-összetevőkből építik fel saját szerves anyagukat. A heterotróf asszimiláció lényegében a molekulák átrendeződésére redukálódik:
szerves élelmiszerek (fehérjék, zsírok, szénhidrátok) → egyszerű szerves molekulák (aminosavak, zsírsavak, monoszacharidok) → test makromolekulák (fehérjék, zsírok, szénhidrátok).
Az autotróf organizmusok képesek teljesen önállóan szintetizálni szerves anyagokat a külső környezetből elfogyasztott szervetlen molekulákból. A foto- és kemoszintézis során egyszerű szerves vegyületek képződnek, amelyekből makromolekulákat szintetizálnak:
szervetlen anyagok (CO 2, H 2 O) → egyszerű szerves molekulák (aminosavak, zsírsavak, monoszacharidok) → a szervezet makromolekulái (fehérjék, zsírok, szénhidrátok).

Fotoszintézis

Fotoszintézis- szerves vegyületek szintézise szervetlenekből fényenergia felhasználásával.

A fotoszintézis általános egyenlete:

A fotoszintézis részvételével megy végbe fotoszintetikus pigmentek, amelyeknek az az egyedülálló tulajdonságuk, hogy a napfény energiáját kémiai kötésenergiává alakítják ATP formájában. A fotoszintetikus pigmentek fehérjeszerű anyagok. A legfontosabb pigment a klorofill. Az eukariótákban a fotoszintetikus pigmentek a plasztiszok belső membránjába ágyazódnak be, a citoplazma membránjába.
A kloroplaszt szerkezete nagyon hasonló a mitokondrium szerkezetéhez. A grana tilakoidok belső membránja fotoszintetikus pigmenteket, valamint elektrontranszport lánc fehérjéket és ATP szintetáz enzimmolekulákat tartalmaz.
A fotoszintézis folyamata két fázisból áll: világos és sötét.
1. A fotoszintézis könnyű fázisa csak a fényben fordul elő a grana tilakoidok membránjában.
Ez magában foglalja a fénykvantumok klorofill általi elnyelését, az ATP-molekula képződését és a víz fotolízisét.
A fénykvantum (hv) hatására a klorofill elektronokat veszít, és gerjesztett állapotba kerül:

Ezeket az elektronokat a hordozók a tilakoid membrán külső felületére viszik át, vagyis a mátrix felé néznek, ahol felhalmozódnak.
Ugyanakkor a tilakoidokon belül a víz fotolízise megy végbe, azaz fény hatására bomlik:

A keletkező elektronokat a hordozók a klorofill molekulákba juttatják, és redukálják azokat. A klorofill molekulák stabil állapotba kerülnek.
A víz fotolízise során keletkező hidrogén-protonok felhalmozódnak a tilakoid belsejében, H + tartályt hozva létre. Ennek eredményeként a tilakoid membrán belső felülete pozitívan (a H + miatt), a külső felülete negatívan (e - miatt) töltődik. Ahogy a membrán mindkét oldalán ellentétes töltésű részecskék halmozódnak fel, a potenciálkülönbség nő. Amikor a potenciálkülönbség elér egy kritikus értéket, az elektromos térerő elkezdi átnyomni a protonokat az ATP szintetáz csatornán. Az ebben az esetben felszabaduló energiát az ADP-molekulák foszforilálására használják fel:
ADP + P → ATP.

Az ATP képződését a fotoszintézis során fényenergia hatására ún fotofoszforiláció.
A tilakoid membrán külső felületén a hidrogénionok ott találkoznak az elektronokkal, és atomos hidrogént képeznek, amely a NADP hidrogénhordozó molekulához (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) kötődik:
2Н + + 4е – + NADP + → NADPH 2 .
Így a fotoszintézis fényfázisában három folyamat játszódik le: a víz bomlása következtében oxigén képződése, az ATP szintézise és a hidrogénatomok képződése NADPH 2 formájában. Az oxigén a légkörbe diffundál, az ATP és a NADPH 2 pedig részt vesz a sötét fázis folyamataiban.
2. A fotoszintézis sötét fázisa fényben és sötétben is előfordul a kloroplasztisz mátrixban, és a levegőből érkező CO 2 szekvenciális átalakulásának sorozatát képviseli a Calvin-ciklusban. A sötét fázisú reakciókat az ATP energiájával hajtják végre. A Calvin-ciklusban a CO 2 a NADPH 2-ből származó hidrogénnel egyesül, és glükózt képez.
A fotoszintézis folyamatában a monoszacharidokon (glükóz stb.) kívül más szerves vegyületek monomerjei is szintetizálódnak - aminosavak, glicerin és zsírsavak. Így a fotoszintézisnek köszönhetően a növények önmagukat és a Föld minden élőlényét ellátják a szükséges szerves anyagokkal és oxigénnel.

Az eukarióták fotoszintézisének és légzésének összehasonlító jellemzői

Jel	Fotoszintézis	Lehelet
Reakcióegyenlet	6CO 2 + 6H 2 O + fényenergia → C 6 H 12 O 6 + 6O 2	C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + energia (ATP)
Kiindulási anyagok	Szén-dioxid, víz
Reakciótermékek	Szerves anyagok, oxigén	Szén-dioxid, víz
Jelentősége az anyagok körforgásában	Szerves anyagok szintézise szervetlen anyagokból	Szerves anyagok bomlása szervetlenekre
Az energia átalakítása	A fényenergia átalakítása szerves anyagok kémiai kötéseinek energiájává	A szerves anyagok kémiai kötéseinek energiájának átalakítása az ATP nagyenergiájú kötéseinek energiájává
Kulcs szakaszok	Világos és sötét fázis (beleértve a Calvin-ciklust)	Nem teljes oxidáció (glikolízis) és teljes oxidáció (beleértve a Krebs-ciklust is)
A folyamat helye	Kloroplasztok	Hialoplazma (tökéletlen oxidáció) és mitokondriumok (teljes oxidáció)

A genetikai információ minden szervezetben meghatározott DNS-nukleotid-szekvencia (vagy RNS-vírusokban RNS) formájában tárolódik. A prokarióták egyetlen DNS-molekula formájában tartalmaznak genetikai információkat. Az eukarióta sejtekben a genetikai anyag több DNS-molekulában oszlik el, amelyek kromoszómákba szerveződnek.
A DNS kódoló és nem kódoló régiókból áll. A kódoló régiók kódolják az RNS-t. A DNS nem kódoló régiói teljesítenek szerkezeti funkció, amely lehetővé teszi a genetikai anyag szakaszainak meghatározott módon történő csomagolását, vagy szabályozó funkcióját azáltal, hogy részt vesz a fehérjeszintézist irányító gének beépítésében.
A DNS kódoló régiói a gének. Gén - egy DNS-molekula szakasza, amely egy mRNS (és ennek megfelelően egy polipeptid), rRNS vagy tRNS szintézisét kódolja.
A kromoszóma azon régióját, ahol a gén található, ún locus . A sejtmagban lévő gének halmaza az genotípus , egy haploid kromoszómakészlet génkészlete - genom , extranukleáris DNS gének halmaza (mitokondriumok, plasztidok, citoplazma) - plazmon .
A génekben rögzített információk fehérjeszintézis útján történő megvalósítását ún kifejezés gének (megnyilvánulása). A genetikai információkat DNS-nukleotidok specifikus szekvenciájaként tárolják, és egy fehérjében lévő aminosav-szekvenciaként valósulnak meg. Az RNS közvetítőként és információhordozóként működik. Vagyis a genetikai információ megvalósítása a következőképpen történik:
DNS → RNS → fehérje.
Ez a folyamat két szakaszban történik:
1) átírás;
2) adás.

Átírás(a lat. transcriptio- újraírás) - RNS szintézise DNS-t templátként használva. Ennek eredményeként mRNS, tRNS és rRNS képződik. A transzkripciós folyamat sok energiát igényel ATP formájában, és az RNS polimeráz enzim hajtja végre.

Ugyanakkor nem a teljes DNS-molekula íródik át, hanem csak az egyes szegmensei. Egy ilyen szegmens ( átirat) elkezdődik promóter- a DNS egy szakasza, ahol az RNS polimeráz kötődik, és ahol a transzkripció kezdődik és véget ér Végrehajtó- a DNS egy szakasza, amely a transzkripció végének jelét tartalmazza. A transzkripton a molekuláris biológia szempontjából egy gén.
A transzkripció, akárcsak a replikáció, a nukleotidok nitrogéntartalmú bázisainak azon képességén alapul, hogy komplementer módon kötődjenek. A transzkripció során a DNS kettős szála megszakad, és az egyik DNS-szál mentén RNS szintézis megy végbe.

A transzkripció során a DNS nukleotid szekvenciája a szintetizált mRNS molekulára másolódik, amely templátként működik a fehérje bioszintézis folyamatában.
A prokarióta gének csak kódoló nukleotidszekvenciákból állnak.

Az eukarióta gének váltakozó kódolásból állnak ( exonok) és nem kódoló ( intronok) telkek.

A transzkripció után az intronoknak megfelelő mRNS-részeket eltávolítják a splicing során, ami a feldolgozás szerves részét képezi.

Feldolgozás- az érett mRNS kialakulásának folyamata prekurzor pre-mRNS-éből. Két fő eseményt tartalmaz. 1. Rövid nukleotidszekvenciák rögzítése az mRNS végeihez, jelezve a transzláció kezdetét és végét. 2. Illesztés- a DNS intronoknak megfelelő informatív mRNS szekvenciák eltávolítása. A splicing hatására az mRNS molekulatömege 10-szeresére csökken.
Adás(a lat. fordítás- transzláció) - polipeptidlánc szintézise mRNS-t használva templátként.

Az RNS mindhárom típusa részt vesz a transzlációban: az mRNS az információs mátrix; A tRNS-ek aminosavakat szállítanak és kodonokat ismernek fel; Az rRNS a fehérjékkel együtt riboszómákat képez, amelyek mRNS-t, tRNS-t és fehérjét tartalmaznak, és a polipeptidlánc szintézisét végzik.

Adás szakaszai

Színpad	Jellegzetes
Megindítás, inicializálás	A polipeptid lánc szintézisében részt vevő komplex összeállítása. A kis riboszomális alegység a met-t iniciátorhoz kötődik RNS, majd a m rn k, amely után egy teljes riboszóma keletkezik, amely kis és nagy szubrészecskékből áll.
Megnyúlás	A polipeptidlánc megnyúlása. A riboszóma a RNS, amelyet a következő aminosavnak a növekvő polipeptidlánchoz való hozzáadásának ciklusának többszöri megismétlése kísér.
Felmondás	A polipeptid molekula szintézisének befejezése. A riboszóma eléri a három stopkodon egyikét m RNS, és mivel t nem létezik RNS a stopkodonokkal komplementer antikodonokkal a polipeptidlánc szintézise leáll. Felszabadul és elválik a riboszómától. A riboszómális szubrészecskék disszociálnak, elválnak az mRNS-től, és részt vehetnek a következő polipeptid lánc szintézisében.

Template szintézis reakciók

• a DNS önduplikációja (replikáció);
• mRNS, tRNS és rRNS képződése DNS-molekulán (transzkripció);
• fehérje bioszintézise mRNS-sé (transzláció).

Ezekben a reakciókban az a közös, hogy az egyik esetben egy DNS-molekula, vagy egy másik esetben egy mRNS-molekula mátrixként működik, amelyen azonos molekulák képződnek. A mátrix szintézis reakciói az alapja annak, hogy az élő szervezetek képesek reprodukálni saját fajtájukat.
A génexpresszió szabályozása. A többsejtű szervezet teste különféle sejttípusokból áll. Felépítésükben és funkciójukban különböznek, vagyis különböznek egymástól. A különbségek abban nyilvánulnak meg, hogy a test bármely sejtjéhez szükséges fehérjék mellett az egyes típusok sejtjei speciális fehérjéket is szintetizálnak: keratin képződik az epidermiszben, hemoglobin képződik a vörösvértestekben stb. A sejtek differenciálódását az expresszált gének halmazának változása, és nem kíséri semmilyen visszafordíthatatlan változás maguk a DNS-szekvenciák szerkezetében.

Sejtosztódás

Kromoszóma készlet

Kromoszóma készlet - a sejtmagban található kromoszómakészlet. A kromoszómakészlettől függően a sejtek szomatikusak és szexuálisak.

Szomatikus és csírasejtek

Sejtciklus

Sejtciklus (sejt életciklusa) - a sejt létezése a keletkezés pillanatától az anyasejt osztódása következtében a saját osztódásáig vagy haláláig. A sejtciklus időtartama a sejt típusától, funkcionális állapotától és a környezeti feltételektől függ. A sejtciklus tartalmaz egy mitotikus ciklust és egy nyugalmi időszakot.

BAN BEN pihenőidő (G 0) a sejt ellátja benne rejlő funkcióit, és megválasztja jövőbeli sorsát - meghal, vagy visszatér a mitotikus ciklusba. A folyamatosan szaporodó sejtekben a sejtciklus egybeesik a mitotikus ciklussal, nincs pihenőidő.
Mitotikus ciklus négy periódusból áll: preszintetikus (posztmitotikus) - G 1, szintetikus - S, posztszintetikus (premitotikus) - G 2, mitózis - M. Az első három periódus a sejt felkészítése az osztódásra ( interfázis), a negyedik periódus maga az osztódás (mitózis).

Interfázis - a sejt felkészítése az osztódásra.

Interfázisos periódusok

Eukarióta sejtosztódás

A szervezetek szaporodásának és egyedfejlődésének alapja a sejtosztódás.
Az eukarióta sejteknek három módja van az osztódásnak:

• amitózis (közvetlen osztódás),
• mitózis (közvetett osztódás),
• meiosis (redukciós osztódás).

Amitózis- ritka sejtosztódási módszer, amely az öregedő vagy daganatos sejtekre jellemző. Az amitózisban a sejtmag összehúzódással kettéválik, és az örökítőanyag egyenletes eloszlása ​​nem biztosított. Az amitózis után a sejt nem képes mitotikus osztódásra.

Mitózis- a sejtosztódás olyan típusa, amelyben a leánysejtek az anyasejttel azonos genetikai anyagot kapnak. A mitózis eredményeként egy diploid sejt két diploid sejtet termel, amelyek genetikailag azonosak az anyával.

A mitózis fázisai

Fázisok	A kromoszómák és kromatidák száma	Folyamatok
Prophase	2n4c	A kromoszómák spiráloznak, a centriolák (állati sejtekben) a sejt pólusaihoz térnek el, a magmembrán szétesik, a magvak eltűnnek, orsó kezd kialakulni.
Metafázis	2n4c	A két kromatidából álló kromoszómák egymáshoz kapcsolódnak centromerek(elsődleges szűkületek) az orsó szálaihoz. Ráadásul mindegyik az egyenlítői síkban található. Ezt a szerkezetet ún metafázis lemez.
Anafázis	2n2c	A Centromerek osztódnak, és az orsó filamentumai az egymástól elválasztott kromatidákat ellentétes pólusokra feszítik. Most elválasztott kromatidákat nevezünk leánykromoszómák.
Telofázis	2n2c	A leánykromoszómák elérik a sejtpólusokat, despirálnak, orsószálak tönkremennek, a kromoszómák körül magmembrán képződik, a magvak helyreállnak. A kialakult két mag genetikailag azonos. Ezt követi citokinézis(citoplazmatikus osztódás), melynek eredményeképpen kettő képződik leánysejtek. Az organellumok többé-kevésbé egyenletesen oszlanak el közöttük.

A mitózis biológiai jelentősége:

• genetikai stabilitás érhető el;
• nő a sejtek száma a szervezetben;
• a test növekszik;
• Egyes szervezetekben a regeneráció és az ivartalan szaporodás jelenségei lehetségesek.

Meiosis

Meiosis- a sejtosztódás egy fajtája, amelyet a kromoszómák számának csökkentése kísér. A meiózis eredményeként egy diploid sejt négy haploid sejtet termel, amelyek genetikailag különböznek az anyaitól. A meiózis során két sejtosztódás következik be (az első és a második meiotikus osztódás), és a kromoszómák számának megkettőződése csak az első osztódás előtt következik be.

A meiózis fázisai

Fázisok	A kromoszómák és kromatidák száma	Folyamatok
I. próféta	2n4c	A mitózis profázisához hasonló folyamatok fordulnak elő. Ezenkívül a homológ kromoszómák, amelyeket két kromatid képvisel, közelebb kerülnek egymáshoz, és „összetapadnak”. Ezt a folyamatot ún konjugáció. Ebben az esetben a homológ kromoszómák szakaszainak cseréje történik - átkelés(kromoszómák keresztezése), vagyis az öröklődő információk cseréje. A konjugáció után a homológ kromoszómák elkülönülnek egymástól.
Metafázis I	2n4c	A mitózis metafázisához hasonló folyamatok fordulnak elő.
Anafázis I	1n2c	A mitózis anafázisától eltérően a centromerek nem osztódnak, és nem minden kromoszómából egy kromatid költözik a sejt pólusaira, hanem egy kromoszóma, amely két kromatidból áll, és egy közös centromer tartja össze.
Telofázis I	1n2c	Két haploid halmazú sejt keletkezik.
Interfázis	1n2c	Rövid. A DNS replikációja (duplázódása) nem következik be, és ezért a diploiditás nem áll helyre.
Profázis II	1n2c
Metafázis II	1n2c	Hasonló a folyamatokhoz a mitózis során.
Anafázis II	1n1c	Hasonló a folyamatokhoz a mitózis során.
Telofázis II	1n1c	Hasonló a folyamatokhoz a mitózis során.

A meiózis biológiai jelentősége:

• szexuális szaporodás alapja;
• a kombinatív változékonyság alapja.

Prokarióta sejtosztódás

A prokariótáknak nincs mitózisa vagy meiózisa. A baktériumok ivartalanul szaporodnak - sejtosztódás szűkítések vagy partíciók használatával, ritkábban bimbózó. Ezeket a folyamatokat megelőzi a cirkuláris DNS-molekula megkettőződése.
Ezenkívül a baktériumokat szexuális folyamatok jellemzik - konjugáció. A két sejt között kialakított speciális csatornán keresztül történő konjugáció során az egyik sejt DNS-fragmentuma átkerül a másik sejtbe, vagyis mindkét sejt DNS-ében lévő örökletes információ megváltozik. Mivel a baktériumok száma nem növekszik, a helyesség kedvéért a „szexuális folyamat” fogalmát használják, de nem az „ivaros szaporodást”.

1) minden élőlény ellátása szerves anyagokkal

2) biopolimerek monomerekre bontása

3) szerves anyagok oxidációja szén-dioxiddá és vízzé

4) napenergia átalakítás

5) a légkör dúsítása a légzéshez szükséges oxigénnel

6) a talaj nitrogénsókkal való dúsítása

1) a napenergia átalakítása ATP energiává

2) gerjesztett klorofil elektronok képződése

3) szén-dioxid rögzítés

4) keményítőképződés

5) ATP energia átalakítása glükóz energiává

A hidrogén forrása a fotoszintézis során a szén-dioxid redukciójához az

1) sósav 2) szénsav 3) víz 4) szénhidrát glükóz

A kemoszintézis folyamatában, a fotoszintézissel ellentétben,

1) a szervetlen anyagokból szerves anyagok képződnek

2) a szervetlen anyagok oxidációs energiáját használják fel

3) a szerves anyagok szervetlenekre bomlanak le

4) a szén-dioxid a szénforrás

Állítsa fel a fotoszintézis során lezajló folyamatok sorrendjét!

1) klorofill elektronok gerjesztése 2) ATP szintézis

3) CO2 rögzítés 4) fénykvantumok abszorpciója a klorofill molekulák által

A fotoszintézis fényfázisában a napfény energiáját használja fel molekulák szintetizálására.

1) lipidek 2) fehérjék 3) nukleinsavak 4) ATP

A napfény energiájának kitéve egy elektron magasabb energiaszintre emelkedik a molekulában

1) fehérje 2) glükóz 3) klorofill 4) szén-dioxid

A folyamat során a fotoszintézis megtörténik

1) szénhidrátok szintézise és oxigén felszabadulása 2) víz elpárologtatása és oxigén felszívódása

3) gázcsere és lipidszintézis 4) szén-dioxid felszabadulás és fehérjeszintézis

A vörös algák (lila algák) nagy mélységben élnek. Ennek ellenére a sejtekben fotoszintézis megy végbe. Magyarázza el, hogyan megy végbe a fotoszintézis, ha a vízoszlop a spektrum vörös-narancssárga részének sugarait nyeli el.

A fotoszintézis sötét fázisában, ellentétben a világos fázissal,

1) víz fotolízise 2) szén-dioxid redukciója glükózzá

3) ATP molekulák szintézise a napfény energiájával 4) hidrogén és NADP+ transzporter kombinációja

5) az ATP molekulák energiájának felhasználása szénhidrátok szintézisére 6) keményítőmolekulák képzése glükózból

A klorofillmolekulában az elektron az energia hatására magasabb energiaszintre mozog

1) fénykvantumok 2) AMP molekulák 3) víz fotolízis 4) ATP molekulák

A fotoszintézis folyamatában részt vevő enzimek membránokba vannak ágyazva

1) mitokondriumok 2) endoplazmatikus retikulum 3) lizoszómák 4) kloroplasztisz granulátumok

A fotoszintézis során atomi hidrogén szabadul fel a molekulák hasadása következtében

1) víz 2) glükóz 3) zsírok 4) fehérjék

Hozzon létre megfeleltetést a folyamat jellemzője és típusa között.

FOLYAMAT JELLEMZŐ FOLYAMAT TÍPUS

A) a kloroplasztiszokban fordul elő 1) fotoszintézis

B) világos és sötét fázisból áll 2) glikolízis

C) piroszőlősav keletkezik

D) a citoplazmában fordul elő

D) a végtermék glükóz

E) a glükóz lebontása

A fotoszintézis folyamata intenzíven megy végbe a növények leveleiben. Érett és éretlen gyümölcsökben is előfordul? Magyarázza meg válaszát.

A növényi sejtekben az állati sejtekkel ellentétben van

1) kemoszintézis 2) fagocitózis 3) fotoszintézis 4) pinocitózis

A növények anyagcseréjének sajátosságai az állatokhoz képest az, hogy mi történik a sejtjeikben

1) kemoszintézis 2) energia-anyagcsere 3) fotoszintézis 4) fehérje bioszintézis

A fotoszintézis olyan növényi sejtekben fordulhat elő, amelyek tartalmazzák

1) sejtfalak 2) kromoszómák 3) kloroplasztiszok 4) citoplazma

A víz fotolízise a fotoszintézis során energia hatására indul be

1) napenergia 2) ATP 3) termikus 4) mechanikus

Kövesse nyomon a hidrogén útját a fotoszintézis világos és sötét szakaszában a keletkezésétől a glükóz szintéziséig.

A molekula elektronjainak energiája a fotoszintézis során ATP-molekulák képzésére szolgál.

1) NADP+ 2) glükóz 3) klorofill 4) víz

A fotoszintézis a fehérjebioszintézissel ellentétben a sejtekben megy végbe

1) bármely szervezet, 2) amely kloroplasztokat tartalmaz

Állítsa be a fotoszintézis folyamatainak helyes sorrendjét.

1) a klorofill stimulálása 2) a glükóz szintézise

3) elektronok összekapcsolása NADP + és H + 4) szén-dioxid rögzítése

5) a víz fotolízise

Milyen folyamat nem megy végbe a fotoszintézis fényfázisában?

1) ATP szintézis 2) NADPH 2 szintézis 3) víz fotolízis 4) glükóz szintézis

Határozzon meg egyezést annak a növénynek a jellemzője és életfolyamata között, amelynek tulajdonítható.

JELLEMZŐK ÉLETFOLYAMAT

A) glükóz szintetizálódik 1) fotoszintézis

B) a szerves anyagok oxidálódnak 2) a légzés

B) oxigén szabadul fel

D) szén-dioxid keletkezik

D) a mitokondriumokban fordul elő

E) energiaelnyelés kíséri

A fotoszintézis során oxigénmolekulák keletkeznek a molekulák bomlása miatt

1) glükóz 2) víz 3) ATP 4) szén-dioxid

Hogyan alakul át a napfény energiája a fotoszintézis világos és sötét fázisában a glükóz kémiai kötéseinek energiájává? Magyarázza meg válaszát.

Melyik anyag szintézisében vesznek részt a hidrogénatomok a fotoszintézis sötét fázisában?

1) ATP 2) NADP 2H 3) glükóz 4) víz

A fotoszintézis folyamata során a növények

1) szerves anyagokkal látják el magukat

2) az összetett szerves anyagokat egyszerű anyagokká oxidálja

3) felszívja az oxigént és szén-dioxidot bocsát ki

4) szerves anyagok energiáját fogyasztják

Az elektronok magasabb energiaszintre való átmenete a molekulákban a fotoszintézis fényfázisában történik

1) klorofill 2) víz 3) szén-dioxid 4) glükóz

A fotoszintézis egy olyan bioszintézis, amely a fényenergia szerves vegyületekké történő átalakításából áll. A fotonok formájában megjelenő fényt egy szervetlen vagy szerves elektrondonorhoz kötött színes pigment fogja fel, és lehetővé teszi az ásványi anyag felhasználását szerves vegyületek szintézisére (termelésére).

Kapcsolatban áll

Más szóval, mi a fotoszintézis A napfényből származó szerves anyagok (cukor) szintézisének folyamata? Ez a reakció a kloroplasztiszok szintjén megy végbe, amelyek speciális sejtszervecskék, amelyek lehetővé teszik a szén-dioxid és a víz fogyasztását dioxigén és szerves molekulák, például glükóz előállításához.

Két fázisban fordul elő:

Fényfázis (fotofoszforiláció) – fénytől függő fotokémiai (azaz fénybefogó) reakciók összessége, amelyek során az elektronokat mindkét fotorendszeren (PSI és PSII) keresztül szállítják, hogy ATP-t (egy energiában gazdag molekulát) és NADPHH-t (csökkentő potenciált) állítsanak elő. ).

Így a fotoszintézis fényfázisa lehetővé teszi a fényenergia közvetlen átalakulását kémiai energiává. Ennek a folyamatnak köszönhető, hogy bolygónk légköre oxigénben gazdag. Ennek eredményeként a magasabb rendű növényeknek sikerült uralniuk a Föld felszínét, táplálékot biztosítva sok más élőlénynek, amelyek ezen keresztül táplálkoznak vagy menedéket találnak. Az eredeti légkör gázokat, például ammóniumot, nitrogént és szén-dioxidot tartalmazott, de nagyon kevés oxigént. A növények megtalálták a módját, hogy ezt a szén-dioxidot olyan bőségesen élelmiszerré alakítsák a napfény segítségével.

A sötét fázis a teljesen enzimatikus és fényfüggetlen Calvin-ciklusnak felel meg, amelyben az adenozin-trifoszfátot (ATP) és a NADPH+H+-t (nikotin-amid-adenin-dinukleotid-foszfát) használják a szén-dioxid és a víz szénhidráttá alakítására. Ez a második fázis lehetővé teszi a szén-dioxid felszívódását.

Vagyis a fotoszintézis ezen fázisában, körülbelül tizenöt másodperccel a CO abszorpciója után, szintézis reakció megy végbe, és megjelennek a fotoszintézis első termékei - cukrok: triózok, pentózok, hexózok, heptózok. Bizonyos hexózokból szacharóz és keményítő képződik. A szénhidrátok mellett lipidek és fehérjék is fejlődhetnek nitrogénmolekulához kötődve.

Ez a körforgás létezik az algákban, a mérsékelt égövi növényekben és minden fában; ezeket a növényeket "C3 növényeknek" nevezik, amelyek a biokémiai ciklus legfontosabb köztes testei, amelyek három szénatomos (C3) molekulával rendelkeznek.

Ebben a fázisban a klorofill egy foton elnyelése után 41 kcal/mol energiával rendelkezik, amelynek egy része hővé vagy fluoreszcenciává alakul. Az izotóp nyomjelzők (18O) alkalmazása azt mutatta, hogy a folyamat során felszabaduló oxigén nem az elnyelt szén-dioxidból, hanem a lebomlott vízből származik.

A fotoszintézis főleg a növények leveleiben és ritkán (soha) a szárban stb. Egy tipikus levél részei a következők: felső és alsó epidermisz;

• mezofill;
• érköteg (vénák);
• sztóma.

Ha a felső és alsó felhám sejtjei nem kloroplasztok, a fotoszintézis nem megy végbe. Valójában elsősorban a levél többi részének védelmét szolgálják.

A sztómák főként az epidermisz alsó részén található lyukak, amelyek lehetővé teszik a levegő (CO és O2) cseréjét. A levélben található érkötegek (vagy erek) a növény szállítórendszerének részét képezik, szükség szerint mozgatják a vizet és a tápanyagokat a növény körül. A mezofil sejtekben kloroplasztok vannak, és ez a fotoszintézis helye.

A fotoszintézis mechanizmusa nagyon összetett. Ezek a folyamatok azonban a biológiában különösen fontosak. Erős fény hatására a kloroplasztiszok (a növényi sejt klorofillt tartalmazó részei) fotoszintézisen mennek keresztül, és a szén-dioxidot (CO) édesvízzel egyesítve C6H12O6 cukrot képeznek.

A reakció során C6H12O5 keményítővé alakulnak át, egy négyzetdeciméter levélfelületre átlagosan napi 0,2 g keményítő. Az egész műveletet erős oxigénfelszabadulás kíséri.

Valójában a fotoszintézis folyamata főként egy vízmolekula fotolíziséből áll.

Ennek a folyamatnak a képlete:

6 H 2 O + 6 CO 2 + fény = 6 O 2 + C 6 H 12 O 6

Víz + szén-dioxid + fény = oxigén + glükóz

• H 2 O = víz
• CO 2 = szén-dioxid
• O2 = oxigén
• C 6 H 12 O 6 = glükóz

Lefordítva ez a folyamat azt jelenti: egy növénynek hat molekula vízre + hat molekula szén-dioxidra és fényre van szüksége a reakcióhoz. Ennek eredményeként hat oxigén- és glükózmolekula képződik egy kémiai folyamat során. A glükóz az glükóz, amelyet a növény kiindulási anyagként használ a zsírok és fehérjék szintéziséhez. A hat oxigénmolekula csak egy „szükséges rossz” a növény számára, amelyet körülvevő sejtjein keresztül juttat a környezetbe.

Mint már említettük, a legtöbb zöld növényben a szénhidrátok a fotoszintézis legfontosabb közvetlen szerves termékei. A növények kevés szabad glükózt termelnek; ehelyett a glükóz egységeket kombinálják keményítővé, vagy fruktózzal, egy másik cukorral kombinálva szacharózt képeznek.

A fotoszintézis nem csak szénhidrátokat termel ahogy egykor gondolták, hanem:

• aminosavak;
• fehérjék;
• lipidek (vagy zsírok);
• pigmentek és a zöld szövetek egyéb szerves komponensei.

Az ásványi anyagok adják az ezen vegyületek képződéséhez szükséges elemeket (pl. nitrogén, N; foszfor, P; kén, S).

Kémiai kötések szakadnak meg az oxigén (O) és a szén (C), a hidrogén (H), a nitrogén és a kén között, és új vegyületek keletkeznek olyan termékekben, amelyek oxigéngázt (O2) és szerves vegyületeket tartalmaznak. Az oxigén közötti kötések megszakításáraés más elemek (például vízben, nitrátban és szulfátban) több energiát igényelnek, mint amennyi felszabadul, amikor új kötések képződnek a termékekben. Ez a kötési energia különbség a fotoszintézis során előállított szerves termékekben kémiai energiaként tárolt fényenergia nagy részét. További energia tárolódik, amikor egyszerű molekulákból összetett molekulákat hozunk létre.

A fotoszintézis sebességét befolyásoló tényezők

A fotoszintézis sebességét az oxigéntermelés sebessége határozza meg vagy a zöld növényi szövet tömegére (vagy területére), vagy a teljes klorofill egységnyi tömegére.

A fény mennyisége, a szén-dioxid-ellátás, a hőmérséklet, a vízellátás és az ásványi anyagok elérhetősége a legfontosabb környezeti tényezők, amelyek befolyásolják a szárazföldi növények fotoszintetikus reakciójának sebességét. Gyorsaságát a növényfajok és élettani állapota is meghatározza, így egészségi állapota, érettsége és virágzása.

A fotoszintézis kizárólag a növény kloroplasztiszában (görögül klór = zöld, lapszerű) megy végbe. A kloroplasztok túlnyomórészt a palántákban találhatók, de a szivacsos szövetekben is. A lap alján blokkoló cellák találhatók, amelyek koordinálják a gázcserét. A CO 2 kívülről áramlik az intercelluláris sejtekbe.

A fotoszintézishez szükséges víz, a növényt belülről a xilémen keresztül a sejtekbe szállítja. A zöld klorofill biztosítja a napfény elnyelését. Miután a szén-dioxid és a víz oxigénné és glükózzá alakul, a körülzáró sejtek kinyílnak és oxigént bocsátanak ki a környezetbe. A glükóz a sejtben marad, és a növény többek között keményítővé alakítja. Erőssége a poliszacharid glükózéhoz hasonlítható, és csak kismértékben oldódik, így még nagy vízveszteség esetén is a növényi maradványok erőssége.

A fotoszintézis jelentősége a biológiában

A levél által kapott fény 20%-a visszaverődik, 10%-a áthalad és 70%-a ténylegesen elnyelődik, aminek 20%-a hő hatására eloszlik, 48%-a fluoreszcencia hatására elvész. Körülbelül 2% marad a fotoszintézisre.

Ennek a folyamatnak köszönhetően a növények pótolhatatlan szerepet töltenek be a Föld felszínén; valójában a zöld növények bizonyos baktériumcsoportokkal az egyedüli élőlények, amelyek ásványi elemekből képesek szerves anyagokat előállítani. Becslések szerint évente 20 milliárd tonna szenet kötnek meg a szárazföldi növények a légkörben lévő szén-dioxidból és 15 milliárd tonna szenet az algák.

A zöld növények a fő elsődleges termelők, az élelmiszerlánc első láncszemei; a nem klorofil növények, valamint a növényevők és húsevők (beleértve az embert is) teljes mértékben a fotoszintetikus reakciótól függenek.

A fotoszintézis egyszerűsített meghatározása célja, hogy a napból származó fényenergiát kémiai energiává alakítsa át. Ezt a fotonikus szénhidrát bioszintézist szén-dioxid-CO2-ból állítják elő fényenergia felhasználásával.

Vagyis a fotoszintézis a klorofill növények kémiai tevékenységének (szintézisének) eredménye, amelyek alapvető biokémiai szerves anyagokat állítanak elő vízből és ásványi sókból, mivel a kloroplasztiszok képesek megragadni a nap energiájának egy részét.