Фотосинтез

Фотосинтез

История фотосинтеза.

В протягом тисячоліть люди вважали, що харчується рослина лише завдяки коріння, поглинаючи з допомогою всі необхідні речовини з грунту. Перевірити цю точку зору взявся на початку XIX століття голландський натураліст Ян Ван Гельмонт. Він зважив землю в горщику і посадив туди втеча верби. П’ять років він поливав деревце, та був висушив землі і зважив неї і рослина. Іва важила п’ять кілограм, а вагу землі змінився всього сталася на кілька сотень грамів. Висновок ученого був такий — рослини отримують живильні речовини не з грунту, та якщо з води.

На двоє століть у науці утвердилася теорія водного живлення рослин. Листя, у цій теорії, лише допомагали рослині випаровувати надмірну вологу.

К самому несподіваного, але правильному припущенню про повітряному харчуванні рослин вчені дійшла лише до початку XIX століття. Важливу роль цього процесу зіграло відкриття, досконале англійським хіміком Джозефом Прістлі в 1771 року. Він поставив досвід, у результаті якого він дійшов висновку: рослини очищають повітря і роблять його придатним дихання. Пізніше з’ясувалося: для здобуття права рослина очищало повітря, необхідний світло.

Десять років через вчені зрозуміли, що рослина непросто перетворює вуглекислий газ кисень. Вуглекислий газ необхідний рослинам життю, вона є їм справжньої їжею (разом із водою і мінеральними солями).

Воздушное харчування рослин називається фотосинтезом. Кисень у процесі фотосинтезу виділяється як незвичного продукту.

Миллиарды років тому за землі було вільного кисню. Весь кисень, яким дихають майже будь-які живі істоти нашої планети, виділено рослинами у процесі фотосинтезу. Фотосинтез зумів змінити вся суть нашої планети!

Начиная з 70-х років минулого століття, великі успіхи у сфері фотосинтезу були одержані Росії. Роботами російських вчених Пуриевича, Іванівського, Риктера, Іванова, Костычева прокуратура вивчила чимало сторін цього процесу .

Значение фотосинтезу не усвідомлювалося до порівняно недавнього часу. Аристотель і інші вчені Греції, спостерігаючи, що життєві процеси тварин залежить від споживання їжі, вважали, що рослини видобувають свою «їжу» з грунту.

Немногим більш трьохсот років тому у одному із перших старанно продуманих біологічних експериментів голландський лікар Ян Ван Гельмонт представив докази, що ні одна грунт годує рослина. Ван Гельмонт вирощував маленьке дерево верби в глиняному горщику, додаючи нього воду.

Через п’ять років маса голок збільшилася на 74,4 кг, тоді, як маса грунту зменшилася лише з 57 грн.

В кінці XVIII століття англійський учений Джозеф Прістлі повідомив, що він «випадково виявив метод виправлення повітря, який було зіпсовано горінням свічок». 17 серпня 1771 р. Прістлі «…помістив живу гілочку м’яти в закритий посудину, у якому горіла воскова свіча», а 21 числа тієї самої місяці виявив, що «… інша свіча знову могла горіти у тому ж посудині». «Исправляющим початком, яким цих цілей користується природа, — думав Прістлі, — було рослина». Він розширив свої спостереження та скоро показав, що повітря, «исправляемый» рослиною, ні «не підхожим для мыши».

Опыты Прістлі вперше дозволили пояснити, чому повітря Землі залишається «чистим» і може підтримувати життя, попри горіння незліченних вогнів і крижаний подих безлічі живих організмів. Він завжди казав: «Завдяки цим відкриттям переконані, що рослини ростуть недаремно, а очищують і облагороджують нашу атмосферу».

Позднее голландський лікар Ян Ингенхауз (1730−1799) підтвердив роботу Прістлі і показав, що повітря «виправляється» лише з сонячному світу, де лише зеленими частинами рослини. У 1796 року Ингенхауз припустив, що вуглекислота розкладається при фотосинтезі на З повагою та О2, а О2 виділяється як газу. У наслідок було знайдено, що співвідношення атомів вуглецю, водню і кисню в сахарах і крохмалі таке, що перший атом вуглецю посідає одну молекулу води, потім і вказує слово «вуглеводи». Вважалося загальноприйнятим, що вуглеводи утворюються з З повагою та Н2О, а О2 виділяється з вуглекислоти. Це дуже розумна гіпотеза була широко визнана, але, як пізніше з’ясувалося, у неї цілком неверной.

Исследователем, який спростував цю загальноприйняту теорію, був Корнеліус ван Ниль з Стамфордского університету, що він, тоді ще студентом-дипломником, досліджував метаболізм різних фотосинтезирующих бактерій. Одна група таких бактерій, саме пурпурні сірчані бактерії, відновлює З до вуглеводів, але з виділяє О2. Пурпурним сірчаним бактеріям для фотосинтезу необхідний сірководень. Через війну фотосинтезу всередині бактеріальних клітин накопичуються частки сірки. Ван Ниль виявив, що з цих бактерій рівняння фотосинтезу то, можливо записано как:

С О2 + 2Н2S світло = (CH2O) + Н2О + 2S.

Этот факт не приваблював уваги дослідників до того часу, поки ван Ниль не зробив сміливого повідомлення й не запропонував наступного сумарного рівняння фотосинтезу:

С О2 + 2Н2А світло = (CH2O) + Н2О + 2А В цьому рівнянні Н2А є або воду, або інше окисляемое речовина, наприклад, сірководень чи вільний Н2. У зелених рослин і водоростей Н2А = Н2О. Тобто ван Ниль припустив, що Н2О, а чи не вуглекислота, розкладається при фотосинтезі. Ця блискуча ідея, висунута в тридцятих років, експериментально було доведено пізніше, коли дослідники, використовую важкий ізотоп О2(18О2), простежили шлях кисню від води до газоподібного состояния:

С О2 + 2Н218О2 світло = (CH2O) + Н2О + 18О2.

Таким чином, для водоростей чи зелених рослин, які мають вода служить донором електронів, сумарне рівняння фотосинтезу записується наступним образом:

6СО2 + 12Н2О світло = C6H12O6 + 6О2 + 6Н2О.

Процессы, які у листе.

Лист здійснює три важливих процесу — фотосинтез, випаровування води та газообмін. У процесі фотосинтезу в листі із води і двоокису вуглецю під впливом сонячних променів синтезуються органічні речовини. Днем, внаслідок фотосинтезу й дихання, рослина виділяє кисень і двоокис вуглецю, а вночі - лише двоокис вуглецю, образующуюся при дыхании.

Большинство рослин здатне синтезувати хлорофіл при слабкому висвітленні. При прямому сонячному висвітленні хлорофіл синтезується быстрее.

Необходимая для фотосинтезу світлова енергія у межах поглинається тим більше коштів, ніж менше затемнений лист. Тому рослин, у процесі еволюції виробилася здатність повертати пластину аркуша до світла те щоб її у падало більше сонячних променів. Листя на рослині розташовуються те щоб не обмежувати друг друга.

Тимирязев довів, що джерелом енергії для фотосинтезу служать переважно червоні промені спектра. А ще вказує спектр поглинання хлорофілу, у найбільш інтенсивна смуга поглинання зокрема у червоною, і менше інтенсивне — в сине-фиолетовой частини.

В хлоропластах разом із хлорофілом є пігменти каротин і ксантофилл. Обидва ці пігменту поглинають сині й почасти, зелені промені і пропускають червоні і жовті. Деякі вчені приписую каротину і ксантофиллу роль екранів, захищають хлорофіл від руйнівного дії синіх лучей.

Процесс фотосинтезу складається з цілого ряду послідовних реакцій, частина яких протікає з поглинанням світловий енергії, а частина — у темряві. Стійкими остаточними продуктами фотосинтезу є вуглеводи (цукру, та був крохмаль), органічні кислоти, амінокислоти, білки.

Фотосинтез при різних умовах протікає з різною интенсивностью.

Интенсивность фотосинтезу також залежить від фази розвитку рослини. Максимальна інтенсивність фотосинтезу зокрема у фазі цветения.

Обычное зміст вуглекислоти повітря становить 0,03% за обсягом. Зменшення змісту вуглекислоти повітря знижує інтенсивність фотосинтезу. Підвищення змісту вуглекислоти до 0,5% збільшує інтенсивність фотосинтезу майже пропорційно. Проте за подальше підвищення змісту вуглекислоти, інтенсивність фотосинтезу зростає, а при 1% - рослина страдает.

Растения випаровують чи трансперируют дуже багато води. Випаровування води є одним із причин вранішнього струму. У результаті випаровування води рослиною у ньому накопичуються мінеральні речовини, й відбувається корисне для рослини зниження температури під час сонячного нагріву. Іноді трансперация знижує температуру рослини на 6о.

Растение регулює процес випаровування води з допомогою устьиц. Відкладення кутікули чи воскового нальоту на эпидерме, освіту його шерстинок та інші пристосування спрямовані до зменшення нерегульованої трансперации.

Процесс фотосинтезу і сталий протекающее подих живих клітин аркуша вимагають газообміну між внутрішніми тканинами аркуша" й атмосферою. У процесі фотосинтезу з атмосфери поглинається ассимилируемый вуглекислий на газ і повертається у атмосферу кислородом.

Применение ізотопного методу аналізу показало, що кисень, возвращаемый у повітря (16О) належить воді, а чи не вуглекислому газу повітря, у якому приобладает інший його ізотоп — 15О. При подиху живих клітин (окислювання вільним киснем органічних речовин всередині клітини до вуглекислого газу й води) необхідно надходження з атмосфери кисню й забезпечити повернення вуглекислоти. Цей газообмін й у основному здійснюється через устьичный аппарат.

Значение фотосинтезу в природе.

Фотосинтез — єдиний процес у біосфері, що веде до збільшення її вільної енергії за рахунок зовнішнього джерела. Запасена продукти фотосинтезу енергія — основний генератор для человечества.

Ежегодно в результаті фотосинтезу Землі утворюється 150 млрд. тонн органічного речовини й швидко виділяється близько 200 млн. тонн вільного кислорода.

Круговорот кисню, вуглецю та інших елементів, тих, хто в фотосинтез, підтримує сучасний склад атмосфери, необхідний життя Землі. Фотосинтез перешкоджає збільшення концентрації СО2, запобігаючи перегрів Землі внаслідок з так званого «парникового эффекта».

Поскольку зелені рослини є безпосередню чи опосередковану базу харчування від інших гетеротрофных організмів, фотосинтез задовольняє потреба у їжі всього живого на планеті. Він — найважливіша основа сільського господарства і організації лісового господарства. Хоча можливості на цього ще не великі, проте і вони, як і то мері використовуються. При підвищенні концентрації вуглекислого газу повітрі до 0,1% (проти 0,3% у природному атмосфері) вдалося, наприклад, підвищити врожайність огірків і томатів втричі.

Квадратный метр поверхні листя протягом години продукує близько грама цукру; це що означає, що це рослини, по приблизною оцінці, вилучають із атмосфери від 100 до 200 млрд. тонн З на рік. Близько 60% цієї кількості поглинають лісу, що займають 30% непокритою крижинами поверхні суші, 32% - окультурені землі, а решта 8% - рослини степів і пустельних місць, а також міст і поселков.

Зеленое рослина здатне як використовувати вуглекислий на газ і створювати цукор, а й перетворювати азотні сполуки, і з'єднання сірки в речовини, слагающие його тіло. Через кореневу систему рослина отримує розчинені в грунтової воді іони нітратів і переробляє в своїх клітинах в амінокислоти — основні компоненти всіх білкових сполук. Компоненти жирів також творяться з сполук, які виникають у процесах обміну речовин і. З жирних кислот і гліцерину виникають жири й олії, які є для рослини, переважно, запасними речовинами. У насінні приблизно 80% всіх рослин, як багатого енергією запасного речовини, містяться жири. Одержання насіння, жирів і масел відіграє у сільськогосподарській і харчової промышленности.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.