การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นได้อย่างไร การสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในพืช (ส่วนใหญ่อยู่ที่ใบ) ท่ามกลางแสง นี่เป็นกระบวนการที่สารอินทรีย์กลูโคส (น้ำตาลชนิดหนึ่ง) เกิดขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ต่อไปกลูโคสในเซลล์จะถูกแปลงเป็นแป้งซึ่งเป็นสารที่ซับซ้อนมากขึ้น ทั้งกลูโคสและแป้งเป็นคาร์โบไฮเดรต

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เพียงแต่สร้างอินทรียวัตถุเท่านั้น แต่ยังผลิตออกซิเจนเป็นผลพลอยได้อีกด้วย

คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นสารอนินทรีย์ ในขณะที่กลูโคสและแป้งเป็นสารอินทรีย์ ดังนั้นจึงมักกล่าวกันว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการสร้างสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ในแสง มีเพียงพืช ยูคาริโอตเซลล์เดียวบางชนิด และแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้นที่สามารถสังเคราะห์แสงได้ ไม่มีกระบวนการดังกล่าวในเซลล์ของสัตว์และเชื้อราดังนั้นจึงถูกบังคับให้ดูดซับสารอินทรีย์จากสิ่งแวดล้อม ในเรื่องนี้พืชเรียกว่าออโตโทรฟ ส่วนสัตว์และเชื้อราเรียกว่าเฮเทอโรโทรฟ

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ซึ่งมีคลอโรฟิลล์เม็ดสีเขียว

ดังนั้น เพื่อให้การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น คุณต้องมี:

คลอโรฟิลล์,

คาร์บอนไดออกไซด์.

ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

อินทรียฺวัตถุ,

ออกซิเจน

พืชถูกปรับให้รับแสงในไม้ล้มลุกหลายชนิด ใบจะถูกรวบรวมไว้ในรูปแบบที่เรียกว่า basal rosette เมื่อใบไม่บังซึ่งกันและกัน ต้นไม้มีลักษณะเป็นโมเสกใบไม้ซึ่งใบไม้จะเติบโตในลักษณะที่ให้ร่มเงาซึ่งกันและกันให้น้อยที่สุด ในพืช ใบสามารถหันไปทางแสงเนื่องจากการงอของก้านใบ ด้วยเหตุนี้จึงมีพืชที่ชอบร่มเงาซึ่งสามารถเติบโตได้ในที่ร่มเท่านั้น

น้ำสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเข้าสู่ใบจากรากตามลำต้นดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่พืชจะได้รับความชื้นเพียงพอ หากขาดน้ำและแร่ธาตุบางชนิด กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกยับยั้ง

คาร์บอนไดออกไซด์สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกดึงโดยตรงจากอากาศโดยใช้ใบไม้ในทางกลับกัน ออกซิเจนซึ่งผลิตโดยพืชในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกปล่อยออกสู่อากาศ การแลกเปลี่ยนก๊าซอำนวยความสะดวกโดยช่องว่างระหว่างเซลล์ (ช่องว่างระหว่างเซลล์)

สารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงบางส่วนใช้ในใบ แต่ส่วนใหญ่จะไหลเข้าสู่อวัยวะอื่นๆ ทั้งหมด และถูกแปลงเป็นสารอินทรีย์อื่นๆ ใช้ในการเผาผลาญพลังงาน และแปลงเป็นสารอาหารสำรอง

ตามชื่อที่สื่อถึง การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพื้นฐานแล้วเป็นการสังเคราะห์สารอินทรีย์ตามธรรมชาติ โดยเปลี่ยน CO2 จากบรรยากาศและน้ำให้เป็นกลูโคสและออกซิเจนอิสระ

สิ่งนี้จำเป็นต้องมีพลังงานแสงอาทิตย์

สมการทางเคมีสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยทั่วไปสามารถแสดงได้ดังนี้:

การสังเคราะห์ด้วยแสงมีสองขั้นตอน: ความมืดและแสงสว่าง ปฏิกิริยาทางเคมีของระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากปฏิกิริยาของระยะแสง แต่การสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะมืดและระยะแสงขึ้นอยู่กับกันและกัน

ระยะแสงสามารถเกิดขึ้นได้ในใบพืชโดยเฉพาะเมื่อถูกแสงแดด สำหรับความมืด จำเป็นต้องมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่พืชต้องดูดซับก๊าซจากชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง คุณลักษณะเปรียบเทียบทั้งหมดของระยะมืดและระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะแสดงไว้ด้านล่างนี้ เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงได้สร้างตารางเปรียบเทียบ "ระยะของการสังเคราะห์ด้วยแสง"

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการหลักในระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์ โปรตีนขนส่งอิเล็กตรอน ATP synthetase (เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา) และแสงแดด

นอกจากนี้ กลไกการเกิดปฏิกิริยาสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้: เมื่อแสงแดดส่องกระทบใบสีเขียวของพืช คลอโรฟิลล์อิเล็กตรอน (ประจุลบ) จะตื่นเต้นในโครงสร้าง ซึ่งเมื่อผ่านเข้าสู่สถานะแอคทีฟ จะปล่อยให้โมเลกุลของเม็ดสีและไปสิ้นสุดที่ ภายนอกไทลาคอยด์ ซึ่งเป็นเมมเบรนที่มีประจุลบเช่นกัน ในเวลาเดียวกัน โมเลกุลของคลอโรฟิลล์จะถูกออกซิไดซ์และโมเลกุลที่ถูกออกซิไดซ์แล้วจะลดลง ดังนั้นจึงดึงอิเล็กตรอนจากน้ำที่อยู่ในโครงสร้างของใบ

กระบวนการนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าโมเลกุลของน้ำสลายตัว และไอออนที่สร้างขึ้นจากโฟโตไลซิสของน้ำจะปล่อยอิเล็กตรอนและกลายเป็นอนุมูล OH ที่สามารถทำปฏิกิริยาเพิ่มเติมได้ จากนั้นอนุมูล OH ที่ทำปฏิกิริยาเหล่านี้จะรวมกันเพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำและออกซิเจนที่เต็มเปี่ยม ในกรณีนี้ ออกซิเจนอิสระจะหลุดออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาและการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้เมมเบรน thylakoid ของใบไม้ที่ด้านหนึ่งมีประจุบวก (เนื่องจากไอออน H+) และอีกด้านหนึ่ง - เป็นลบ (เนื่องจากอิเล็กตรอน) เมื่อความแตกต่างระหว่างประจุเหล่านี้ทั้งสองด้านของเมมเบรนถึงมากกว่า 200 mV โปรตอนจะผ่านช่องทางพิเศษของเอนไซม์ ATP synthetase และด้วยเหตุนี้ ADP จะถูกแปลงเป็น ATP (อันเป็นผลมาจากกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่น) และอะตอมไฮโดรเจนซึ่งถูกปล่อยออกมาจากน้ำ จะคืนตัวพา NADP+ เฉพาะให้เป็น NADP·H2 ดังที่เราเห็นแล้วว่า ผลของระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการหลักสามกระบวนการเกิดขึ้น:

1. การสังเคราะห์เอทีพี;
2. การสร้าง NADP H2;
3. การก่อตัวของออกซิเจนอิสระ

อย่างหลังถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ และ NADP H2 และ ATP มีส่วนร่วมในระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะมืดและสว่างมีลักษณะเฉพาะคือต้องใช้พลังงานจำนวนมากในส่วนของพืช แต่ระยะมืดดำเนินไปเร็วกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า ปฏิกิริยาเฟสมืดไม่ต้องการแสงแดด จึงสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งกลางวันและกลางคืน

กระบวนการหลักทั้งหมดของระยะนี้เกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ของพืช และเป็นตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงต่อเนื่องของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ ปฏิกิริยาแรกในห่วงโซ่ดังกล่าวคือการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อให้เกิดขึ้นได้อย่างราบรื่นและเร็วขึ้น ธรรมชาติได้จัดเตรียมเอนไซม์ RiBP-carboxylase ซึ่งกระตุ้นการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์

ต่อไปจะเกิดปฏิกิริยาทั้งวัฏจักรซึ่งความสมบูรณ์คือการเปลี่ยนกรดฟอสโฟกลีเซอริกเป็นกลูโคส (น้ำตาลธรรมชาติ) ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้ใช้พลังงานของ ATP และ NADP H2 ซึ่งถูกสร้างขึ้นในช่วงแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง นอกจากกลูโคสแล้ว การสังเคราะห์ด้วยแสงยังผลิตสารอื่นๆ อีกด้วย ในจำนวนนี้มีกรดอะมิโน กรดไขมัน กลีเซอรอล และนิวคลีโอไทด์หลายชนิด

ขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสง: ตารางเปรียบเทียบ

การสังเคราะห์ด้วยแสง - วิดีโอ

พลาสมิดมีสามประเภท:

• คลอโรพลาสต์- สีเขียว, ฟังก์ชั่น - การสังเคราะห์ด้วยแสง
• โครโมพลาสต์- สีแดงและสีเหลืองเป็นคลอโรพลาสต์ที่เสื่อมสภาพสามารถให้กลีบและผลไม้มีสีสันสดใส
• เม็ดเลือดขาว- ไม่มีสี มีฟังก์ชั่น - กักเก็บสาร

โครงสร้างของคลอโรพลาสต์

หุ้มด้วยเยื่อสองแผ่น เมมเบรนด้านนอกเรียบส่วนด้านในมีผลพลอยได้ด้านใน - ไทลาคอยด์ เรียกว่ากองไทลาคอยด์สั้น ๆ ธัญพืชพวกเขาเพิ่มพื้นที่ของเยื่อหุ้มชั้นในเพื่อรองรับเอนไซม์สังเคราะห์แสงให้ได้มากที่สุด

สภาพแวดล้อมภายในของคลอโรพลาสต์เรียกว่าสโตรมา ประกอบด้วย DNA แบบวงกลมและไรโบโซม เนื่องจากคลอโรพลาสต์สร้างส่วนหนึ่งของโปรตีนอย่างอิสระ จึงเรียกว่าออร์แกเนลล์กึ่งอิสระ (เชื่อกันว่าพลาสมิดเคยเป็นแบคทีเรียอิสระซึ่งถูกดูดซึมโดยเซลล์ขนาดใหญ่ แต่ไม่ถูกย่อย)

การสังเคราะห์ด้วยแสง (อย่างง่าย)

ในใบไม้สีเขียวท่ามกลางแสง
ในคลอโรพลาสต์โดยใช้คลอโรฟิลล์
จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
กลูโคสและออกซิเจนถูกสังเคราะห์ขึ้น

การสังเคราะห์ด้วยแสง (ความยากปานกลาง)

1. เฟสแสง
เกิดขึ้นในแสงในแกรนาของคลอโรพลาสต์ ภายใต้อิทธิพลของแสง การสลายตัว (โฟโตไลซิส) ของน้ำเกิดขึ้นทำให้เกิดออกซิเจนซึ่งถูกปล่อยออกมารวมถึงอะตอมไฮโดรเจน (NADP-H) และพลังงาน ATP ซึ่งใช้ในระยะต่อไป

2. ระยะมืด
เกิดขึ้นทั้งในแสงสว่างและความมืด (ไม่จำเป็นต้องใช้แสง) ในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ จากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้รับจากสิ่งแวดล้อมและอะตอมไฮโดรเจนที่ได้รับในระยะก่อนหน้า กลูโคสจะถูกสังเคราะห์โดยใช้พลังงานของ ATP ที่ได้รับในระยะก่อนหน้า

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่มีโมเลกุลดีเอ็นเอ
1) ไรโบโซม
2) คลอโรพลาสต์
3) ศูนย์เซลล์
4) กอลจิคอมเพล็กซ์

คำตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ในการสังเคราะห์อะตอมไฮโดรเจนของสารใดมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสงในช่วงมืด?
1) NADP-2H
2) กลูโคส
3) เอทีพี
4) น้ำ

คำตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ออร์แกเนลล์ของเซลล์ใดมี DNA
1) แวคิวโอล
2) ไรโบโซม
3) คลอโรพลาสต์
4) ไลโซโซม

คำตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ในเซลล์ การสังเคราะห์กลูโคสปฐมภูมิเกิดขึ้นที่
1) ไมโตคอนเดรีย
2) ตาข่ายเอนโดพลาสซึม
3) กอลจิคอมเพล็กซ์
4) คลอโรพลาสต์

คำตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด โมเลกุลออกซิเจนในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นเนื่องจากการสลายตัวของโมเลกุล
1) คาร์บอนไดออกไซด์
2) กลูโคส
3) เอทีพี
4) น้ำ

คำตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นหนึ่งในการเชื่อมโยงที่สำคัญในวัฏจักรคาร์บอนในชีวมณฑลเนื่องจากในระหว่างนั้น
1) พืชดูดซับคาร์บอนจากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตเข้าสู่สิ่งมีชีวิต
2) พืชปล่อยออกซิเจนออกสู่ชั้นบรรยากาศ
3) สิ่งมีชีวิตปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างการหายใจ
4) การผลิตภาคอุตสาหกรรมเติมบรรยากาศด้วยคาร์บอนไดออกไซด์

คำตอบ

เลือกหนึ่งตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ข้อความต่อไปนี้เกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสงถูกต้องหรือไม่ ก) ในระยะแสง พลังงานของแสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะเคมีของกลูโคส B) ปฏิกิริยาเฟสมืดเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ ซึ่งโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไป
1) A เท่านั้นที่ถูกต้อง
2) มีเพียง B เท่านั้นที่ถูกต้อง
3) การตัดสินทั้งสองถูกต้อง
4) การตัดสินทั้งสองไม่ถูกต้อง

คำตอบ

คลอโรพลาสต์
1. คุณลักษณะทั้งหมดต่อไปนี้ ยกเว้น 2 คุณลักษณะ สามารถใช้เพื่ออธิบายโครงสร้างและหน้าที่ของคลอโรพลาสต์ได้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น
2) มีโมเลกุล DNA แบบปิดของตัวเอง
3) เป็นออร์แกเนลล์กึ่งอิสระ
4) สร้างแกนหมุน
5) เติมน้ำนมเซลล์ด้วยซูโครส

คำตอบ

2. เลือกคุณสมบัติสามประการของโครงสร้างและหน้าที่ของคลอโรพลาสต์
1) เยื่อหุ้มภายในก่อตัวเป็นคริสเต
2) ปฏิกิริยาหลายอย่างเกิดขึ้นในธัญพืช
3) การสังเคราะห์กลูโคสเกิดขึ้นในนั้น
4) เป็นที่ตั้งของการสังเคราะห์ไขมัน
5) ประกอบด้วยอนุภาคสองชนิดที่แตกต่างกัน
6) ออร์แกเนลล์เมมเบรนสองชั้น

คำตอบ

3. เลือกคำตอบที่ถูกต้องสามข้อจากหกข้อแล้วจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ กระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ของเซลล์พืช:
1) การไฮโดรไลซิสของโพลีแซ็กคาไรด์
2) การสลายของกรดไพรูวิก
3) โฟโตไลซิสของน้ำ
4) การสลายไขมันออกเป็นกรดไขมันและกลีเซอรอล
5) การสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต
6) การสังเคราะห์เอทีพี

คำตอบ

ยกเว้นคลอโรพลาสต์
1. คำศัพท์ต่อไปนี้ ยกเว้นสองคำ ใช้เพื่ออธิบายพลาสติด ระบุคำสองคำที่ "หลุด" ออกจากรายการทั่วไปและจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ในตาราง
1) เม็ดสี
2) ไกลโคคาลิกซ์
3) กรานา
4) คริสต้า
5) ไทลาคอยด์

คำตอบ

2. คุณลักษณะทั้งหมดยกเว้นสองข้อต่อไปนี้สามารถใช้เพื่ออธิบายคลอโรพลาสต์ได้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) ออร์แกเนลล์เมมเบรนสองชั้น
2) ใช้พลังงานแสงเพื่อสร้างสารอินทรีย์
3) เยื่อหุ้มภายในก่อตัวเป็นคริสเต
4) การสังเคราะห์กลูโคสเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มคริสเต
5) วัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

คำตอบ

สโตรมา-ไทลาคอยด์
สร้างความสอดคล้องระหว่างกระบวนการและการแปลในคลอโรพลาสต์: 1) สโตรมา 2) ไทลาคอยด์ เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ตรงกับตัวอักษร
ก) การใช้เอทีพี
B) โฟโตไลซิสของน้ำ
B) การกระตุ้นคลอโรฟิลล์
D) การก่อตัวของเพนโตส
D) การถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปตามสายโซ่ของเอนไซม์

คำตอบ

1. คุณลักษณะที่ระบุไว้ด้านล่าง ยกเว้นสองรายการ ใช้เพื่ออธิบายโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ออร์แกเนลล์ที่บรรยายไว้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้

2) สะสมโมเลกุล ATP
3) ให้การสังเคราะห์ด้วยแสง

5) มีเอกราชกึ่งหนึ่ง

คำตอบ

2. คุณลักษณะทั้งหมดที่ระบุไว้ด้านล่าง ยกเว้นสองคุณลักษณะ สามารถใช้เพื่ออธิบายออร์แกเนลล์ของเซลล์ดังแสดงในรูปได้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) ออร์แกเนลล์เมมเบรนเดี่ยว
2) ประกอบด้วยคริสเตและโครมาติน
3) มี DNA แบบวงกลม
4) สังเคราะห์โปรตีนของตัวเอง
5) มีความสามารถในการแบ่งแยก

คำตอบ

คุณลักษณะที่แสดงด้านล่าง ยกเว้นสองรายการ ใช้เพื่ออธิบายโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ออร์แกเนลล์ที่อธิบายไว้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) แบ่งโพลีเมอร์ชีวภาพออกเป็นโมโนเมอร์
2) สะสมโมเลกุล ATP
3) ให้การสังเคราะห์ด้วยแสง
4) หมายถึงออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรนสองชั้น
5) มีเอกราชกึ่งหนึ่ง

คำตอบ

แสงสว่าง
1. เลือกคำตอบที่ถูกต้องสองข้อจากห้าข้อแล้วจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ ในช่วงระยะแสงของการสังเคราะห์แสงในเซลล์
1) ออกซิเจนเกิดขึ้นจากการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำ
2) คาร์โบไฮเดรตสังเคราะห์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
3) การเกิดพอลิเมอไรเซชันของโมเลกุลกลูโคสเกิดขึ้นจนเกิดเป็นแป้ง
4) โมเลกุล ATP ถูกสังเคราะห์
5) พลังงานของโมเลกุล ATP ถูกใช้ไปกับการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต

คำตอบ

2. ระบุข้อความที่ถูกต้องสามข้อความจากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ในตาราง ในช่วงระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดขึ้น
1) โฟโตไลซิสของน้ำ


4) การเชื่อมต่อไฮโดรเจนกับตัวขนส่ง NADP+

คำตอบ

ยกเว้นแสง
1. สัญญาณทั้งหมดด้านล่าง ยกเว้นสองสัญญาณ สามารถใช้เพื่อกำหนดกระบวนการของระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) โฟโตไลซิสของน้ำ
2) การลดคาร์บอนไดออกไซด์เป็นกลูโคส
3) การสังเคราะห์โมเลกุล ATP โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์
4) การก่อตัวของโมเลกุลออกซิเจน
5) การใช้พลังงานของโมเลกุล ATP ในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต

คำตอบ

2. คุณลักษณะทั้งหมดที่ระบุไว้ด้านล่าง ยกเว้นสองคุณลักษณะ สามารถใช้เพื่ออธิบายระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) เกิดผลพลอยได้ - ออกซิเจน
2) เกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์
3) การจับตัวของคาร์บอนไดออกไซด์
4) การสังเคราะห์เอทีพี
5) โฟโตไลซิสของน้ำ

คำตอบ

3. คุณลักษณะทั้งหมดที่ระบุไว้ด้านล่าง ยกเว้นสองคุณลักษณะ ใช้เพื่ออธิบายขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสงดังแสดงในรูป ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ ที่เวทีนี้
1) การสังเคราะห์กลูโคสเกิดขึ้น
2) วัฏจักรคาลวินเริ่มต้นขึ้น
3) ATP ถูกสังเคราะห์
4) โฟโตไลซิสของน้ำเกิดขึ้น
5) ไฮโดรเจนรวมกับ NADP

คำตอบ

มืด
เลือกสามตัวเลือก ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงมีลักษณะเฉพาะคือ
1) การเกิดขึ้นของกระบวนการบนเยื่อหุ้มภายในของคลอโรพลาสต์
2) การสังเคราะห์กลูโคส
3) การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
4) กระบวนการของกระบวนการในสโตรมาของคลอโรพลาสต์
5) การปรากฏตัวของโฟโตไลซิสของน้ำ
6) การสร้าง ATP

คำตอบ

มืดยกเว้น
1. แนวคิดด้านล่างนี้ ยกเว้นสองแนวคิด ใช้เพื่ออธิบายระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง ระบุแนวคิดสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้

2) โฟโตไลซิส
3) ออกซิเดชันของ NADP 2H
4) กรานา
5) สโตรมา

คำตอบ

2. คุณลักษณะทั้งหมดที่ระบุไว้ด้านล่าง ยกเว้นสองคุณลักษณะ ใช้เพื่ออธิบายระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้
1) การสร้างออกซิเจน
2) การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
3) การใช้พลังงานเอทีพี
4) การสังเคราะห์กลูโคส
5) การกระตุ้นคลอโรฟิลล์

คำตอบ

สว่างมืด
1. สร้างความสอดคล้องระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและระยะที่เกิดขึ้น: 1) แสง 2) ความมืด เขียนหมายเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ถูกต้อง
A) การก่อรูปของโมเลกุล NADP-2H
B) การปล่อยออกซิเจน
B) การสังเคราะห์โมโนแซ็กคาไรด์
D) การสังเคราะห์โมเลกุล ATP
D) การเติมคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นคาร์โบไฮเดรต

คำตอบ

2. สร้างความสอดคล้องระหว่างลักษณะและระยะของการสังเคราะห์ด้วยแสง: 1) แสง 2) ความมืด เขียนหมายเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ถูกต้อง
ก) โฟโตไลซิสของน้ำ
B) การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
B) การแยกโมเลกุล ATP
D) การกระตุ้นคลอโรฟิลล์ด้วยควอนตัมแสง
D) การสังเคราะห์กลูโคส

คำตอบ

3. สร้างความสอดคล้องระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและระยะที่เกิดขึ้น: 1) แสง 2) ความมืด เขียนหมายเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ถูกต้อง
A) การก่อรูปของโมเลกุล NADP*2H
B) การปล่อยออกซิเจน
B) การสังเคราะห์กลูโคส
D) การสังเคราะห์โมเลกุล ATP
D) การลดคาร์บอนไดออกไซด์

คำตอบ

4. สร้างความสอดคล้องระหว่างกระบวนการและระยะของการสังเคราะห์ด้วยแสง: 1) แสง 2) ความมืด เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ตรงกับตัวอักษร
A) การเกิดพอลิเมอไรเซชันของกลูโคส
B) การจับกับคาร์บอนไดออกไซด์
B) การสังเคราะห์ ATP
D) โฟโตไลซิสของน้ำ
D) การก่อตัวของอะตอมไฮโดรเจน
E) การสังเคราะห์กลูโคส

คำตอบ

5. สร้างความสอดคล้องระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสงและคุณลักษณะ: 1) แสง 2) ความมืด เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ตรงกับตัวอักษร
A) โฟโตไลซิสของน้ำเกิดขึ้น
B) ATP เกิดขึ้น
B) ออกซิเจนถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
D) ดำเนินการใช้พลังงาน ATP
D) ปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในแสงสว่างและในความมืด

คำตอบ

6 ส. สร้างความสอดคล้องระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสงและคุณลักษณะ: 1) แสง 2) ความมืด เขียนตัวเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ตรงกับตัวอักษร
A) การฟื้นฟู NADP+
B) การลำเลียงไฮโดรเจนไอออนผ่านเมมเบรน
B) เกิดขึ้นในแกรนาของคลอโรพลาสต์
D) สังเคราะห์โมเลกุลคาร์โบไฮเดรต
D) คลอโรฟิลล์อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น
E) ใช้พลังงาน ATP

คำตอบ

การขึ้นรูป 7:
ก) การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้น
B) การแปลง NADP-2R ไปเป็น NADP+
B) ออกซิเดชันของ NADPH
D) ออกซิเจนโมเลกุลเกิดขึ้น
D) กระบวนการเกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์

ลำดับต่อมา
1. สร้างลำดับกระบวนการที่ถูกต้องที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง จดตัวเลขตามที่ระบุไว้ในตาราง
1) การใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
2) การสร้างออกซิเจน
3) การสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต
4) การสังเคราะห์โมเลกุล ATP
5) การกระตุ้นของคลอโรฟิลล์

คำตอบ

2. สร้างลำดับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ถูกต้อง
1) การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงาน ATP
2) การก่อตัวของคลอโรฟิลล์อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้น
3) การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
4) การก่อตัวของแป้ง
5) การแปลงพลังงาน ATP เป็นพลังงานกลูโคส

คำตอบ

3. สร้างลำดับของกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เขียนลำดับตัวเลขที่สอดคล้องกัน
1) การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
2) การสลาย ATP และการปล่อยพลังงาน
3) การสังเคราะห์กลูโคส
4) การสังเคราะห์โมเลกุล ATP
5) การกระตุ้นคลอโรฟิลล์

คำตอบ

การสังเคราะห์แสง
เลือกออร์แกเนลล์ของเซลล์และโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
1) ไลโซโซม
2) คลอโรพลาสต์
3) ไทลาคอยด์
4) ธัญพืช
5) แวคิวโอล
6) ไรโบโซม

คำตอบ

การสังเคราะห์แสงยกเว้น
คุณลักษณะทั้งหมดยกเว้นสองข้อต่อไปนี้สามารถใช้เพื่ออธิบายกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ระบุลักษณะสองประการที่ "หลุดออกไป" จากรายการทั่วไป และจดตัวเลขตามที่ระบุไว้ในคำตอบของคุณ
1) ใช้พลังงานแสงเพื่อดำเนินกระบวนการ
2) กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อมีเอนไซม์
3) บทบาทสำคัญในกระบวนการนี้เป็นของโมเลกุลคลอโรฟิลล์
4) กระบวนการนี้มาพร้อมกับการสลายตัวของโมเลกุลกลูโคส
5) กระบวนการนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นในเซลล์โปรคาริโอต

คำตอบ

วิเคราะห์ตาราง กรอกข้อมูลลงในเซลล์ว่างของตารางโดยใช้แนวคิดและคำศัพท์ที่ให้ไว้ในรายการ สำหรับแต่ละเซลล์ที่มีตัวอักษร ให้เลือกคำที่เหมาะสมจากรายการที่ให้ไว้
1) เยื่อหุ้มไทลาคอยด์
2) เฟสแสง
3) การตรึงคาร์บอนอนินทรีย์
4) การสังเคราะห์ด้วยแสงของน้ำ
5) เฟสมืด
6) ไซโตพลาสซึมของเซลล์

คำตอบ

วิเคราะห์ตาราง “ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง” สำหรับตัวอักษรแต่ละตัว ให้เลือกคำที่เกี่ยวข้องจากรายการที่ให้ไว้
1) ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น
2) ออกซิเดชันของ NADP-2H
3) เยื่อหุ้มไทลาคอยด์
4) ไกลโคไลซิส
5) การเติมคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเพนโตส
6) การสร้างออกซิเจน
7) การก่อตัวของไรบูโลสไดฟอสเฟตและกลูโคส
8) การสังเคราะห์ 38 ATP

คำตอบ

แทรกคำศัพท์ที่ขาดหายไปจากรายการที่เสนอลงในข้อความ "การสังเคราะห์สารอินทรีย์ในพืช" โดยใช้สัญลักษณ์ตัวเลข จดตัวเลขที่เลือกไว้ตามลำดับตัวอักษร พืชเก็บพลังงานที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ในรูปของสารอินทรีย์ สารเหล่านี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นในช่วง __________ (A) กระบวนการนี้เกิดขึ้นในเซลล์ใบใน __________ (B) - พลาสติดสีเขียวพิเศษ ประกอบด้วยสารสีเขียวพิเศษ – __________ (B) ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการก่อตัวของสารอินทรีย์นอกเหนือจากน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์คือ __________ (D)
รายการคำศัพท์:
1) การหายใจ
2) การระเหย
3) เม็ดเลือดขาว
4) อาหาร
5) แสง
6) การสังเคราะห์ด้วยแสง
7) คลอโรพลาสต์
8) คลอโรฟิลล์

คำตอบ

สร้างความสอดคล้องระหว่างขั้นตอนของกระบวนการและกระบวนการ: 1) การสังเคราะห์ด้วยแสง 2) การสังเคราะห์โปรตีน เขียนหมายเลข 1 และ 2 ตามลำดับที่ถูกต้อง
ก) ปล่อยออกซิเจนอิสระ
B) การก่อตัวของพันธะเปปไทด์ระหว่างกรดอะมิโน
B) การสังเคราะห์ mRNA บน DNA
D) กระบวนการแปล
D) การฟื้นฟูคาร์โบไฮเดรต
E) การแปลง NADP+ ไปเป็น NADP 2H

คำตอบ

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

พืชได้รับน้ำและแร่ธาตุจากราก ใบไม้ให้สารอาหารอินทรีย์แก่พืช ต่างจากรากตรงที่ไม่ได้อยู่ในดิน แต่อยู่ในอากาศดังนั้นจึงไม่ได้ให้ดิน แต่เป็นสารอาหารในอากาศ

จากประวัติการศึกษาโภชนาการทางอากาศของพืช

ความรู้เรื่องธาตุอาหารพืชค่อยๆสะสม ประมาณ 350 ปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ แจน เฮลมอนต์ ทดลองเกี่ยวกับการศึกษาธาตุอาหารพืชเป็นครั้งแรก เขาปลูกต้นวิลโลว์ในหม้อดินที่เต็มไปด้วยดิน โดยเติมแต่น้ำเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ชั่งน้ำหนักใบไม้ที่ร่วงหล่นอย่างระมัดระวัง หลังจากผ่านไปห้าปี มวลของต้นวิลโลว์และใบไม้ที่ร่วงหล่นเพิ่มขึ้น 74.5 กก. และมวลของดินลดลงเพียง 57 กรัม จากนี้ Helmont ได้ข้อสรุปว่าสารทั้งหมดในพืชไม่ได้เกิดขึ้นจากดิน แต่มาจากน้ำ ความคิดเห็นที่ว่าพืชมีขนาดเพิ่มขึ้นเพียงเพราะน้ำยังคงอยู่จนถึงปลายศตวรรษที่ 18

ในปี พ.ศ. 2314 โจเซฟ พรีสต์ลีย์ นักเคมีชาวอังกฤษ ศึกษาคาร์บอนไดออกไซด์ หรือที่เขาเรียกว่า “อากาศเสีย” และค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง หากคุณจุดเทียนแล้วคลุมด้วยฝาแก้ว หลังจากนั้นเทียนจะไหม้เล็กน้อยก็จะดับลง หนูที่อยู่ใต้ฝากระโปรงเริ่มหายใจไม่ออก อย่างไรก็ตามหากคุณวางกิ่งมิ้นต์ไว้ใต้หมวกด้วยเมาส์ หนูจะไม่หายใจไม่ออกและยังมีชีวิตอยู่ต่อไป ซึ่งหมายความว่าพืช "แก้ไข" อากาศที่เน่าเสียจากการหายใจของสัตว์นั่นคือพวกมันเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกซิเจน

ในปี 1862 นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน Julius Sachs พิสูจน์ผ่านการทดลองว่าพืชสีเขียวไม่เพียงแต่ผลิตออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังสร้างสารอินทรีย์ที่ทำหน้าที่เป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งหมดอีกด้วย

การสังเคราะห์ด้วยแสง

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพืชสีเขียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นคือการมีคลอโรพลาสต์ที่มีคลอโรฟิลล์อยู่ในเซลล์ คลอโรฟิลล์มีคุณสมบัติในการจับแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานที่จำเป็นสำหรับการสร้างสารอินทรีย์ กระบวนการสร้างอินทรียวัตถุจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง (แสงกรีก pbo1os) ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เพียงแต่สร้างสารอินทรีย์ - น้ำตาลเท่านั้น แต่ยังมีการปล่อยออกซิเจนด้วย

แผนผังกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้:

น้ำถูกรากดูดซับและเคลื่อนผ่านระบบนำไฟฟ้าของรากและลำต้นไปยังใบ คาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบของอากาศ มันเข้าสู่ใบผ่านปากใบเปิด การดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยโครงสร้างของใบ: พื้นผิวเรียบของใบมีดซึ่งเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับอากาศและการมีปากใบจำนวนมากในผิวหนัง

น้ำตาลที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกแปลงเป็นแป้ง แป้งเป็นสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายในน้ำ สามารถตรวจพบ Kgo ได้อย่างง่ายดายโดยใช้สารละลายไอโอดีน

หลักฐานการเกิดแป้งในใบที่โดนแสง

ให้เราพิสูจน์ว่าในใบสีเขียวของพืชแป้งนั้นเกิดขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ หากต้องการทำเช่นนี้ ให้พิจารณาการทดลองที่ครั้งหนึ่งเคยทำโดย Julius Sachs

ต้นไม้ในบ้าน (เจอเรเนียมหรือพริมโรส) จะถูกเก็บไว้ในที่มืดเป็นเวลาสองวันเพื่อให้แป้งทั้งหมดถูกใช้หมดไปในกระบวนการสำคัญ จากนั้นใบหลายใบจะถูกปิดทั้งสองด้านด้วยกระดาษสีดำเพื่อให้ครอบคลุมเพียงบางส่วนเท่านั้น ในระหว่างวัน ต้นไม้จะได้รับแสงสว่าง และในเวลากลางคืนจะมีการส่องสว่างเพิ่มเติมโดยใช้โคมไฟตั้งโต๊ะ

หลังจากผ่านไปหนึ่งวันใบไม้ที่อยู่ระหว่างการศึกษาจะถูกตัดออก หากต้องการทราบว่าแป้งในใบส่วนใดก่อตัวขึ้น ให้ต้มใบในน้ำ (เพื่อทำให้เมล็ดแป้งพองขึ้น) แล้วนำไปแช่ในแอลกอฮอล์ร้อน (คลอโรฟิลล์ละลายและใบเปลี่ยนสี) จากนั้นใบจะถูกล้างในน้ำและบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีนอ่อน ๆ ดังนั้นบริเวณใบไม้ที่ถูกแสงจะได้สีฟ้าจากการกระทำของไอโอดีน ซึ่งหมายความว่าแป้งถูกสร้างขึ้นในเซลล์ของส่วนที่ส่องสว่างของใบไม้ ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเกิดขึ้นเฉพาะในแสงเท่านั้น

หลักฐานความต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

เพื่อพิสูจน์ว่าคาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นต่อการก่อตัวของแป้งในใบ ในบ้านจึงถูกเก็บในที่มืดก่อน จากนั้นนำใบหนึ่งใบใส่ขวดใส่น้ำมะนาวเล็กน้อย ขวดปิดด้วยสำลีพันก้าน พืชได้รับแสง น้ำมะนาวจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ไว้จึงไม่อยู่ในขวด ใบไม้ถูกตัดออกและตรวจดูว่ามีแป้งหรือไม่ เช่นเดียวกับการทดลองครั้งก่อน เก็บไว้ในน้ำร้อนและแอลกอฮอล์ และบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีน อย่างไรก็ตามในกรณีนี้ผลลัพธ์ของการทดสอบจะแตกต่างออกไป: ใบไม้ไม่เปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินเพราะว่า ไม่มีแป้ง ดังนั้นสำหรับการก่อตัวของแป้ง นอกจากแสงและน้ำแล้ว ยังจำเป็นต้องมีคาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย

ดังนั้นเราจึงตอบคำถามว่าพืชได้รับอาหารอะไรจากอากาศ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ จำเป็นสำหรับการก่อตัวของอินทรียวัตถุ

สิ่งมีชีวิตที่สร้างสารอินทรีย์เพื่อสร้างร่างกายอย่างอิสระเรียกว่าออโตโทรฟามเนส (รถยนต์กรีก - ตัวมันเอง ถ้วยรางวัล - อาหาร)

หลักฐานการผลิตออกซิเจนระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

เพื่อพิสูจน์ว่าในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะปล่อยออกซิเจนออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก ให้พิจารณาการทดลองกับพืชน้ำเอโลเดีย หน่อของ Elodea จะถูกจุ่มลงในภาชนะที่มีน้ำและมีกรวยอยู่ด้านบน วางหลอดทดลองที่เต็มไปด้วยน้ำที่ปลายกรวย พืชได้รับแสงเป็นเวลาสองถึงสามวัน เมื่ออยู่ภายใต้แสง เอโลเดียจะทำให้เกิดฟองก๊าซ พวกมันสะสมที่ด้านบนของหลอดทดลองเพื่อแทนที่น้ำ เพื่อที่จะค้นหาว่าเป็นก๊าซชนิดใด ให้นำหลอดทดลองออกอย่างระมัดระวังและมีเศษที่คุกรุ่นอยู่เข้าไป สะเก็ดไฟกระพริบอย่างสดใส ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนสะสมอยู่ในขวดเพื่อสนับสนุนการเผาไหม้

บทบาทจักรวาลของพืช

พืชที่มีคลอโรฟิลล์สามารถดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ดังนั้น K.A. Timiryazev เรียกบทบาทของพวกเขาในจักรวาลโลก พลังงานแสงอาทิตย์บางส่วนที่เก็บไว้ในอินทรียวัตถุสามารถเก็บไว้ได้เป็นเวลานาน ถ่านหิน พีท น้ำมันเกิดจากสารที่ในสมัยทางธรณีวิทยาโบราณถูกสร้างขึ้นโดยพืชสีเขียวและดูดซับพลังงานของดวงอาทิตย์ โดยการเผาวัสดุที่ติดไฟได้ตามธรรมชาติ บุคคลจะปล่อยพลังงานที่พืชสีเขียวเก็บไว้เมื่อหลายล้านปีก่อน

การสังเคราะห์ด้วยแสงที่ไม่ใช่คลอโรฟิลล์

การแปลเชิงพื้นที่

การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์: ออร์แกเนลล์เมมเบรนสองชั้นที่แยกได้ของเซลล์ คลอโรพลาสต์สามารถพบได้ในเซลล์ของผลไม้และลำต้น แต่อวัยวะหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งปรับให้เข้ากับลักษณะทางกายวิภาคคือใบไม้ ในใบเนื้อเยื่อพาเรงไคมาของรั้วเหล็กมีคลอโรพลาสต์มากที่สุด ในพืชอวบน้ำบางชนิดที่มีใบเสื่อม (เช่น กระบองเพชร) กิจกรรมการสังเคราะห์แสงหลักจะสัมพันธ์กับก้าน

แสงสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกจับได้เต็มที่มากขึ้นเนื่องจากรูปร่างของใบไม้แบน ซึ่งมีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูง น้ำถูกส่งจากรากผ่านเครือข่ายหลอดเลือดที่พัฒนาแล้ว (หลอดเลือดดำใบ) คาร์บอนไดออกไซด์เข้ามาบางส่วนโดยการแพร่กระจายผ่านหนังกำพร้าและหนังกำพร้า แต่ส่วนใหญ่จะแพร่กระจายเข้าสู่ใบผ่านปากใบและผ่านใบผ่านช่องว่างระหว่างเซลล์ พืชที่ทำการสังเคราะห์ด้วยแสง CAM ได้พัฒนากลไกพิเศษสำหรับการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์อย่างแข็งขัน

พื้นที่ภายในของคลอโรพลาสต์เต็มไปด้วยสารไม่มีสี (สโตรมา) และถูกเยื่อหุ้ม (ลาเมลลา) ทะลุผ่าน ซึ่งเมื่อเชื่อมต่อถึงกันจะเกิดเป็นไทลาคอยด์ ซึ่งจะถูกจัดกลุ่มเป็นกอง ๆ ที่เรียกว่ากรานา พื้นที่ภายในไทลาคอยด์ถูกแยกออกจากกันและไม่สื่อสารกับสโตรมาส่วนที่เหลือ สันนิษฐานว่าพื้นที่ภายในของไทลาคอยด์ทั้งหมดสื่อสารกัน ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นถูกจำกัดอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ การตรึง CO 2 แบบออโตโทรฟิคเกิดขึ้นในสโตรมา

คลอโรพลาสต์มี DNA, RNA, ไรโบโซม (ชนิด 70) ของตัวเอง และเกิดการสังเคราะห์โปรตีน (แม้ว่ากระบวนการนี้จะถูกควบคุมจากนิวเคลียสก็ตาม) พวกมันจะไม่สังเคราะห์ขึ้นอีก แต่เกิดจากการหารอันก่อนหน้า ทั้งหมดนี้ทำให้สามารถพิจารณาว่าพวกมันเป็นผู้สืบทอดของไซยาโนแบคทีเรียอิสระที่กลายมาเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ยูคาริโอตในระหว่างกระบวนการสร้างซิมไบโอเจเนซิส

ระบบภาพถ่าย I

คอมเพล็กซ์การเก็บเกี่ยวแสง I มีโมเลกุลคลอโรฟิลล์ประมาณ 200 โมเลกุล

ในศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบภาพถ่ายระบบแรกจะมีคลอโรฟิลล์ a ในปริมาณเล็กน้อยซึ่งมีการดูดซึมสูงสุดที่ 700 นาโนเมตร (P700) หลังจากการกระตุ้นด้วยควอนตัมแสง มันจะคืนตัวรับหลัก - คลอโรฟิลล์เอ ซึ่งจะคืนตัวรับรอง (วิตามิน K 1 หรือฟิลโลควิโนน) หลังจากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังเฟอร์ดอกซินซึ่งจะลด NADP โดยใช้เอนไซม์ ferredoxin-NADP reductase

โปรตีนพลาสโทไซยานินซึ่งลดลงในคอมเพล็กซ์ b 6 f จะถูกส่งไปยังศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบภาพถ่ายชุดแรกจากด้านข้างของช่องอินทราไทลาคอยด์ และถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยัง P700 ที่ถูกออกซิไดซ์

การขนส่งอิเล็กตรอนแบบ Cyclic และ Pseudocyclic

นอกเหนือจากเส้นทางอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่วงจรโดยสมบูรณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว ยังมีการค้นพบเส้นทางแบบไซคลิกและไซคลิกหลอกอีกด้วย

สาระสำคัญของวิถีวงจรคือ เฟอร์ดอกซิน แทนที่จะลด NADP จะลดพลาสโตควิโนน ซึ่งจะส่งกลับไปยังคอมเพล็กซ์ b 6 f ซึ่งส่งผลให้มีการไล่ระดับโปรตอนใหญ่ขึ้นและมี ATP มากขึ้น แต่ไม่มี NADPH

ในวิถีทางเทียมไซคลิก เฟอร์ดอกซินจะลดออกซิเจน ซึ่งจะถูกแปลงเป็นน้ำเพิ่มเติม และสามารถใช้ในระบบภาพถ่าย II ในกรณีนี้ NADPH จะไม่เกิดขึ้นเช่นกัน

เวทีมืด

ในระยะมืดด้วยการมีส่วนร่วมของ ATP และ NADPH CO 2 จะลดลงเป็นกลูโคส (C 6 H 12 O 6) แม้ว่ากระบวนการนี้ไม่จำเป็นต้องใช้แสง แต่ก็มีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมด้วย

การสังเคราะห์ด้วยแสง C 3 วัฏจักรคาลวิน

ขั้นตอนที่สามเกี่ยวข้องกับโมเลกุล PHA 5 โมเลกุล ซึ่งผ่านการก่อตัวของสารประกอบ 4-, 5-, 6- และ 7-คาร์บอน รวมกันเป็น 3 5-คาร์บอนไรบูโลส-1,5-ไบฟอสเฟต ซึ่งต้องใช้ 3ATP

ในที่สุด จำเป็นต้องมี PHA สองตัวสำหรับการสังเคราะห์กลูโคส ในการสร้างโมเลกุลใดโมเลกุลหนึ่งนั้น จำเป็นต้องมีการปฏิวัติ 6 รอบ, 6 CO 2, 12 NADPH และ 18 ATP

การสังเคราะห์ด้วยแสง C4

บทความหลัก: วงจร Hatch-Slack-Karpilov, การสังเคราะห์ด้วยแสง C4

ที่ความเข้มข้นต่ำของ CO 2 ที่ละลายในสโตรมา ไรบูโลส ไบฟอสเฟต คาร์บอกซีเลสจะเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาออกซิเดชันของไรบูโลส-1,5-ไบฟอสเฟต และสลายตัวเป็นกรด 3-ฟอสโฟกลีเซอริก และกรดฟอสโฟไกลโคลิก ซึ่งถูกบังคับให้ใช้ในกระบวนการหายใจด้วยแสง .

เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของ CO2 พืชประเภท 4 C เปลี่ยนลักษณะทางกายวิภาคของใบ วัฏจักรคาลวินเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์เปลือกของมัดหลอดเลือด ในเซลล์มีโซฟิลล์ ภายใต้การกระทำของ PEP คาร์บอกซิเลส ฟอสโฟอีนอลไพรูเวตจะถูกเติมคาร์บอกซิเลตให้กลายเป็นกรดออกซาโลอะซิติก ซึ่งถูกเปลี่ยนเป็นมาเลตหรือแอสปาร์เตต และขนส่งไปยังเซลล์ของเปลือก จะถูกดีคาร์บอกซีเลตไปเป็นไพรูเวต และจะถูกส่งกลับไปยังเซลล์มีโซฟิลล์

ด้วยค่า 4 การสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้มาพร้อมกับการสูญเสียไรบูโลส-1,5-ไบฟอสเฟตจากวัฏจักรคาลวิน ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพมากกว่า อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นต้องใช้ ATP 18 แต่ 30 ATP สำหรับการสังเคราะห์กลูโคส 1 โมเลกุล สิ่งนี้เป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลในเขตร้อน ซึ่งสภาพอากาศร้อนจำเป็นต้องปิดปากใบ ซึ่งป้องกันไม่ให้ CO 2 เข้าไปในใบ เช่นเดียวกับกลยุทธ์การใช้ชีวิตแบบหางเสือ

การสังเคราะห์แสงนั่นเอง

ต่อมาพบว่านอกจากจะปล่อยออกซิเจนแล้ว พืชยังดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และสังเคราะห์อินทรียวัตถุในแสงด้วยการมีส่วนร่วมของน้ำ ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน โรเบิร์ต เมเยอร์ตั้งสมมติฐานว่าพืชแปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานของพันธะเคมี W. Pfeffer เรียกกระบวนการนี้ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง

คลอโรฟิลล์ถูกแยกได้ครั้งแรกโดย P. J. Peltier และ J. Caventou M.S. Tsvet สามารถแยกเม็ดสีและศึกษาแยกกันโดยใช้วิธีโครมาโตกราฟีที่เขาสร้างขึ้น สเปกตรัมการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์ได้รับการศึกษาโดย K. A. Timiryazev ผู้พัฒนาหลักการของ Mayer แสดงให้เห็นว่ามันเป็นรังสีดูดกลืนที่ทำให้สามารถเพิ่มพลังงานของระบบได้ สร้างพันธะ C-C พลังงานสูงแทนพันธะ C-O และ O-H ที่อ่อนแอ ( ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าในการสังเคราะห์ด้วยแสงจะใช้รังสีสีเหลืองซึ่งไม่ถูกดูดซับโดยเม็ดสีของใบ) สิ่งนี้ทำได้ด้วยวิธีที่เขาสร้างขึ้นสำหรับการบัญชีสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยอาศัย CO 2 ที่ถูกดูดซับ: ในระหว่างการทดลองส่องสว่างพืชด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน (สีต่างกัน) ปรากฎว่าความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นพร้อมกับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์ .

ธรรมชาติรีดอกซ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสง (ทั้งออกซิเจนและอะออกซิเจน) ได้รับการตั้งสมมติฐานโดย Cornelis van Niel ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนในการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นเกิดขึ้นจากน้ำทั้งหมด ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทดลองโดย A.P. Vinogradov ในการทดลองโดยใช้ฉลากไอโซโทป Robert Hill พบว่ากระบวนการออกซิเดชันของน้ำ (และการปล่อยออกซิเจน) และการดูดกลืน CO 2 สามารถแยกออกจากกันได้ W.D. Arnon ได้สร้างกลไกระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง และเมลวิน คาลวินได้เปิดเผยแก่นแท้ของกระบวนการดูดซึม CO 2 โดยใช้ไอโซโทปคาร์บอนในช่วงปลายทศวรรษ 1940 ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล

ข้อเท็จจริงอื่น ๆ

ดูสิ่งนี้ด้วย

วรรณกรรม

• ฮอล ดี., เรา เค.การสังเคราะห์ด้วยแสง: การแปล จากอังกฤษ - อ.: มีร์, 2526.
• สรีรวิทยาของพืช / เอ็ด ศาสตราจารย์ Ermakova I.P. - M.: Academy, 2550
• อณูชีววิทยาของเซลล์ / Albertis B., Bray D. et al. ใน 3 ฉบับ - ม.: มีร์, 1994
• รูบิน เอ.บี.ชีวฟิสิกส์ ใน 2 ฉบับ - อ.: สำนักพิมพ์. มหาวิทยาลัยมอสโกและวิทยาศาสตร์ 2547
• Chernavskaya N. M. ,