Fotosüntees: määratlus, protsess, tegurid, funktsioonid, tulemused, reaktsioonid

Fotosüntees on taimede poolt läbi viidud biokeemiline protsess toiduainete, näiteks süsivesikute moodustamiseks.

Eriti taimedes, mis sisaldavad leherohelisi aineid või mida tavaliselt nimetatakse klorofülliks.

Nagu me kõik teame, on taimed teatud tüüpi elusolendid. Erinevalt teistest elusolenditest saavad need taimed olulise sünteesi käigus ise toitu toota.

See reaktsioon või fotosünteesi stimulatsioon võib toimuda mitmete tegurite, sealhulgas klorofülli ja päikesevalguse tõttu.

Ühe elusolendi tüübina võivad taimed või taimed tõepoolest vastata muude elusolendite nõuetele ja omadustele.

Need omadused või seisundid, nagu hingamine, liikumine ja paljunemine.

Kuid üks asi eristab seda taimedest ja muudest elusolenditest, näiteks inimestest ja loomadest.

Nimelt taimede võimega ise toitu valmistada.

Taimed on autotroofsed organismid, kes saavad fotosünteesi käigus ise toitu valmistada.

Nagu eespool kirjeldatud, on fotosüntees keemiline reaktsioon, mis toimub päikesevalguse abil taimedele vajaliku toidu tootmiseks.

1. Fotosüntees

Indoneesia suures sõnaraamatus (KBBI) on fotosüntees päikesevalguse energia kasutamine Seda teevad rohelised taimed või bakterid, et muuta süsinikdioksiid ja vesi süsivesikuteks.

Samal ajal on fotosünteesi üldine määratlus protsess, kus taimed teevad ise toitu valguse või päikesevalguse abil.

2. Fotosünteesi avastamine

Fotosüntees on protsess, mille käigus saavad taimed ja mõned muud elusorganismid energiat allikast. Allikaks on siin tavaliselt päikesevalgus.

Kuigi see oluline protsess on avastatud aegade algusest peale, on kõik selle olemasolust täielikult teadlikud ja see avastati alles 1800. aastatel.

Selle fotosünteesi loodusnähtuse avastamisele on rohkem kui 200 aasta jooksul kaasa aidanud mitmed erinevad teadlased.

Siin on mõned figuurid, kes avastasid fotosünteesi protsessi, teiste hulgas:

Jan Baptista

Osalise fotosünteesi avastas 1600. aastatel Jan Baptista van Helmont nimeline teadlane.

Ta oli nii Belgia keemik kui ka füsioloog ja arst.

Helmont on viimase viie aasta jooksul läbi viinud katseid, milles osalesid potid. Maad kasutades. Ja on paigutatud ka kontrollitud keskkonda.

Pajupuud hoolikalt ja joota 5 aastat.

Oma eksperimendi lõpus jõudis Helmont järeldusele, et puude kasv tuleneb veest saadud toitainetest.

Helmonti järeldus on kõige täpsem, kuid ka tema katsed tõestavad, et vesi aitab taimede kasvule kaasa.

Joseph Priestley

Joseph Priestley oli teadlane, kes aitas kaasa ka fotosünteesi avastamisele.

Ta sündis 1733. aastal ja hiljem sai temast keemik, minister, loodusfilosoof, koolitaja ja poliitikateoreetik.

Joseph Priestley läbi viidud katsete hulka kuulus süüdatud küünla asetamine suletud purki.

Seejärel, 1774. aastal, avaldati nende katsete tulemused tema raamatus pealkirjaga "Erinevate veeliikide katsed ja vaatlused, I köide".

Kuigi Priestley ei teadnud tol ajal, tõestas katse, et õhk sisaldab hapnikku.

Jan Ingenhousz

Jan Ingenhousz on veel üks teadlane, kes aitas kaasa ka fotosünteesi avastamisele.

Ta oli Hollandi keemik, bioloog ja füsioloog, kes viis 1770. aastate lõpus läbi olulisi katseid, mis tõestasid, et taimed toodavad hapnikku.

Seejärel asetas Ingenhousz uputatud taime päikese kätte ja seejärel varju.

Siis märkas ta pisikesi mulli, mida taimed olid päikese käes viibides tekitanud.

Selleks ajaks, kui need on viidud värvimulli, mida see taim enam ei tooda.

Seejärel jõudis Ingenhousz järeldusele, et taimed võivad hapniku tootmiseks kasutada valgust.

Jean Senebier

Aastal 1796 oli Šveitsi botaanik, preester ja loodusteadlane Jean Senebier väidab, et taimed neelavad päikesevalgust kasutades süsinikdioksiidi ja vabastavad hapnikku päike.

1800. aastate alguses andis Nicolas-Theodore de Saussure ka teavet selle kohta, et kuigi taimed vajavad süsinikku dioksiidi, kasvava taimemassi suurenemine ei ole ainult süsinikdioksiidi, vaid ka süsinikdioksiidi tulemus vee imendumine.

Julius Robert Mayer

1840. aastatel teatas saksa arst ja füüsik Julius Robert Mayer, et energiat ei saa luua ega hävitada.

Seda tuntakse termodünaamika esimese seadusena. Ta tegi ettepaneku, et taimed muundaksid valgusenergia keemiliseks energiaks.

Julius Sachs

Aastatel 1862-1864 uuris Julius Sachs, kuidas tärklist valguse mõjul toodetakse ja kuidas see on seotud klorofülliga.

See pani teda lõpuks fotosünteesi üldvõrrandi üles kirjutama (6CO2 + 6H2O2 → (valguse energiaga) C6H12O6 + 6O2 /).

3. Fotosünteesi funktsioon

Siin on mõned fotosünteesi teostavate taimede funktsioonid või eesmärgid, sealhulgas järgmised:

1. Glükoosi tootmine

Esimese fotosünteesi ülesanne on valmistada glükoosina toiduaine Seejärel kasutatakse seda põhikütusena ja seejärel töödeldakse uuesti toiduaineks, mida saab tarbida muud.

Töödeldud protsessi tulemus on taimedes sisalduva valgu ja rasva vormis.

Need töödeldud ained toovad siis kasu ka inimestele ja loomadele tarbimiseks.

2. Toota O2 ja vähendada CO2

Fotosünteesi protsess, mis nõuab süsinikdioksiidi, võib tegelikult aidata meil vähendada süsinikdioksiidi taset keskkonnas.

Ja nagu me juba teame, on fotosünteesiprotsessi üks olulisemaid saadusi hapnik.

Hapnik on peamine vajadus inimeste ja muude elusolendite järele, ilma hapniku või puhta õhuta ei jää inimesed ja muud elusolendid ellu.

3. Toota kivisütt

Taimede fotosüntees, kui taim oli veel elus, osutus selliseks teha taimejäänused, mis on aastaid maasse mattunud, võivad muutuda kivisüsi.

See on ka tänapäeva elus väga oluline, arvestades, et kivisöel on palju funktsioone ja mitmesuguseid eeliseid.

Seega peaksime püüdma jätkata meid ümbritsevas keskkonnas leiduvate taimede säilitamist.

4. Fotosünteesi protsess taimedes

Taimedel on autotroofid. Autotroofidel endil on tähendus, et nad suudavad toitu sünteesida otse anorgaanilistest ühenditest.

Toiduks vajaliku suhkru ja hapniku tootmiseks saavad taimed kasutada süsinikdioksiidi ja vett.

Selle protsessi läbiviimiseks kuluv energia pärineb fotosünteesi protsessist.

Järgmine on fotosünteesi reaktsiooni võrrand glükoosi tootmisel:

Glükoosi võib kasutada teiste orgaaniliste ühendite, näiteks tselluloosi, moodustamisel ja seda võib kasutada ka kütusena.

See protsess toimub rakulise hingamise kaudu, mis toimub nii loomadel kui ka taimedel.

Üldiselt on rakuhingamises toimuv reaktsioon vastupidine ülaltoodud võrrandile.

Hingamisel reageerivad suhkur (glükoos) ja muud ühendid hapnikuga, tekitades süsinikdioksiidi, vett ja keemilist energiat.

Seejärel haaravad taimed valgust klorofüllina tuntud pigmendi abil. See pigment annab taimele rohelise värvi.

Klorofülli esineb organellides, mida nimetatakse kloroplastideks. See klorofüll toimib valguse neelajana, mida hiljem kasutatakse fotosünteesi protsessis.

Kuigi kõik taime kehaosad, millel on roheline värv, sisaldavad kloroplasti, toodetakse suurem osa või enamus energiat lehtedes.

Lehe sees on mitmesugused rakukihid, mida nimetatakse mesofülliks ja mis sisaldavad pool miljonit kloroplastit ruutmillimeetri kohta.

Seejärel kantakse valgus läbi epidermise värvitu või läbipaistva kihi mesofülli, kus toimub suurem osa fotosünteesi protsessist.

Lehtede pind on üldiselt kaetud vahaküünenahaga, mis on veekindel, vältimaks päikesevalguse imendumist ja vee liigset aurustumist.

5. Fotosüntees vetikates ja bakterites

Vetikad koosnevad mitmest mitmerakulisest vetikast, näiteks vetikatest kuni ainult ühest rakust koosnevateks mikroskoopilisteks vetikateks.

Kuigi vetikad pole nii keerulised kui maataimed, toimub mõlema fotosüntees samal viisil.

Kuna aga vetikate kloroplastides on erinevat tüüpi pigmente, varieeruvad ka neelatava valguse lainepikkused.

Kõik vetikad võivad toota hapnikku, millest enamik on autotroofsed.

Ainult väikesel osal on heterotroofid, mis tähendab, et need sõltuvad materjalidest, mida teised organismid võivad toota.

Oma toidu valmistamiseks vajavad taimed päikesevalgust, vett ja õhku. Taimede lehtedes olev roheline aine võib iga päev neelata päikesevalgust.

Taimed kasutavad päikesevalgust, mis muundub õhust süsinikdioksiidiks, ja mullast saadud vett, mis muundatakse juba suhkrut sisaldavaks toiduks.

Enne fotosünteesi toimumist saavad protsessi hiljem läbi viia ainult rohelised taimed, kuna rohelistel taimedel on klorofüll.

Vähe sellest, fotosünteesi saab läbi viia ka päikesevalguse ajal.

Lisaks päikesevalgusele vajavad taimed fotosünteesi keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks ka vett ja süsinikdioksiidi.

Taimed võivad õhku sattuda süsinikdioksiidi (CO2), mis hiljem siseneb taime lehtedesse läbi stomaatide või lehesuudmete.

Mis puutub vette (H2O), saab seda ainult taimede juurte kaudu, mis hiljem lehtedele kanduvad taimede varte kaudu.

Kui päikesevalgus langeb lehe pinnale, haarab klorofüll sellest päikesevalgusest energiat.

Püütud valgus läbib seejärel epidermise läbipaistva kihi. Ja siis läks tagasi mesofülli juurde. Suurem osa fotosünteesi protsessist toimub mesofüllis.

Seejärel kasutatakse energiat vee muundamiseks suhkruks või glükoosiks (C6H12O6) ja hapnikuks (O2). Pärast seda saavad fotosünteesiprotsessi tulemused taimedele toiduks.

Kui taimed vabastavad toodetud hapniku stomaatide kaudu. See hapnik eraldub seejärel vabasse õhku, et seda saaks sisse hingata kõik elusolendid, näiteks inimesed ja loomad.

6. Fotosünteesi mõjutavad tegurid

Fotosünteesi protsessi võivad mõjutada 4 tegurit, mida taimed vajavad fotosünteesi protsessi läbiviimiseks.

Nende hulka kuuluvad klorofüll, päikesevalgus, vesi ja süsinikdioksiid. Järgnevalt pakume üksikasjalikumat selgitust fotosünteesi iga komponendi ja nende tähenduse kohta. Loe lähemalt allpool:

1. Klorofüll

Fotosünteesiprotsessi läbiviimiseks peavad taimedel olema klorofüll või see, mida me tavaliselt teame kui leherohelist ainet.

Klorofülli määratlus KBBI järgi on roheline taimne aine (eriti lehtedes), mis on fotosünteesi protsessis kõige olulisem.

Organismid või taimed, millel puudub klorofüll, ei suuda fotosünteesi protsessi läbi viia. Vahepeal on klorofülli sisaldavad taimed autotroofsed.

Need on organismid, kes saavad fotosünteesi käigus ise toitu toota.

2. Päikesevalgus

Üks olulisemaid fotosünteetilisi tegureid on päikesevalguse olemasolu.

Kui päikesevalgust pole, siis ei saa rohelised taimed seda fotosünteesi protsessi läbi viia.

Loomulikult saab see fotosünteesi protsess toimuda ainult päeval, kui päike paistab.

Päikesevalguse intensiivsusel on suur mõju fotosünteesi protsessile.

Mida suurem on päikese valguse intensiivsus, seda rohkem energiat tekib. Nii et fotosünteesi protsess toimub kiiremini ja vastupidi.

3. Vesi (H2O)

Fotosünteesireaktsioonide läbiviimisel vajavad need taimed ühe tegurina või koostisosana ka vett või H2O.

Kui vett pole, võib fotosünteesi protsess takistada. Vett saab ainult juurte abil, mis imavad vett läbi mulla.

Veepuudus põua ajal võib põhjustada taimede stomata sulgemist. See võib põhjustada süsinikdioksiidi imendumise vähenemist.

Ja võib ka fotosünteesi protsessi pärssida. Seetõttu on fotosünteesi käigus vaja vett.

4. Süsinikdioksiid (CO2)

Fotosünteesi läbiviimiseks vajavad taimed mitte ainult vett, vaid ka süsinikdioksiidi või CO2.

Süsinikdioksiid on fotosünteesi käigus oluline komponent. Taimed võivad õhus leiduvat süsinikdioksiidi saada stomaatide kaudu.

Ja sealhulgas inimeste või loomade ülejäänud hingamise tulemused.

Mida rohkem on õhus süsinikdioksiidi, seda rohkem saavad taimed kasutada fotosünteesi protsessi läbiviimiseks süsinikdioksiidi.

5. Fotosünteesi reaktsioon

Üldiselt kasutavad taimed glükoosi või suhkru tootmiseks süsinikdioksiidi ja vett samuti fotosünteesi käigus päikesevalguse abil toiduna vajalik hapnik päike.

Järgnev on fotosünteesi reaktsiooni võrrand.

6H2O + 6CO2 + valgus → C6H12O6 + 6O2

Teave:

H2O = vesi
CO2 = süsinikdioksiid
C6H12O6 = suhkur või glükoos
O2 = hapnik

7. Fotosünteesi protsess või reaktsioon

Fotosünteesi protsessis või reaktsioonis on kahte tüüpi, nimelt reaktsioon valgusele ja pimedusele.

Järgnev on fotosünteesi reaktsioon:

7.1 Valgusreaktsioonid

Valgusreaktsioonid tekivad grana tülakoidmembraanis.

Grana on türakoidmembraanist moodustatud struktuur, mis moodustub stroomas, mis on üks kloroplasti ruumidest.

Granas on klorofüll kui pigment, mis mängib rolli käimasolevas fotosünteesi protsessis.

Valgusreaktsiooni nimetatakse fotolüüsiks, kuna toimub valgusenergia neeldumise protsess ja veemolekulide lagunemine hapnikuks ja vesinikuks.

7.2 Tume reaktsioon

Tume reaktsioon toimub stroomas. See reaktsioon moodustab suhkru õhust saadud CO2 põhikomponentidest ja valgusreaktsioonil saadud energiast.

See ei vaja enam päikesevalgust, kuid selline reaktsioon ei saa toimuda, kui valgustsüklit pole toimunud. Kuna kasutatud energia tuleb valgusreaktsioonidest.

Pimedas reaktsioonis on kahte tüüpi tsükleid, nimelt Calin-Bensoni tsükkel ja luugi-lõtku tsükkel.

Aastal Calin-Bensoni tsükkel, toodab taim kolme süsinikuaatomite arvuga ühendeid, nimelt 3-fosfoglütseraatühendeid.

Seda tsüklit aitab suuresti ensüümide olemasolu rubisco.

Luuk-lõtv tsüklis toodavad taimed nelja süsinikuaatomiga ühendeid.

Ensüümid, mis selles teises tsüklis rolli mängivad, on fosfoenoolpüruvaadi karboksülaas.

Pimetsükli lõpp-produkt on glükoos, mida taimed kasutavad oma tegevuseks või mida hoitakse energia- või toiduvarudena.

Fotosünteesiprotsessi on kahte tüüpi. Nimelt hapnikuga fotosüntees ja anoksügeenne fotosüntees. Siin on täielik selgitus:

1. Hapnikufotosüntees

Hapnikufotosüntees on kõige levinum protsess ja seda täheldatakse taimedel, vetikatel ja ka tsüanobakteritel.

Hapniku fotosünteesi käigus kannab valgus elektronenergia edasi mis tuleb veest (H2O) süsinikdioksiidiks (CO2) ja lõpuks tekib süsivesikud.

Selles ülekandeprotsessis CO2 "redutseeritakse" või see võtab vastu elektrone, samuti vesi "oksüdeerub" või kaotab elektrone.

Nii et lõpuks tekib hapnik koos süsivesikutega.

Hapniku fotosünteesi ülesanne on tasakaalustada hingamist, mis on vajalik süsinikdioksiidi juuresolekul hiljem toodavad seda kõik hingavad organismid ja antakse hapnikuna õhku tagasi tasuta.

Oma 1998. aasta artiklis „Sissejuhatus fotosünteesi ja selle rakendustesse“ Wim Vermaas, professor Arizona osariigi ülikooli hinnangul kuluks "hapnikuva fotosünteesita õhus olev hapnik mõne tuhande piires" aasta. "

2. Anoksügeenne fotosüntees

Teisest küljest kasutatakse anoksügeense fotosünteesi korral muid elektronidoonoreid kui vesi. See protsess toimub tavaliselt sellistes bakterites nagu purpurbakterid ja rohelised väävelbakterid.

See hapnikuvaba fotosüntees ei tooda hapnikku, nii et Wisconsini Madisoni ülikooli botaanika professor David Baum ütles:

See, mida toodetakse, sõltub elektronidoonorist.

Näiteks on baktereid, mis kasutavad lõhnavaid munagaase, nimelt vesiniksulfiidi ja väävlit tahkete ainete tootmiseks kõrvalproduktidena.

8. Fotosüntees Keemiline reaktsioon

Olulises sünteesireaktsioonis muundatakse päikesest tulev energia energia keemiliseks energiaks.

See keemiline energia salvestatakse glükoosi (suhkru) kujul.

Glükoosi, hapniku ja vee tootmiseks kasutatakse süsinikdioksiidi, vett ja päikesevalgust.

Selle fotosünteesi protsessi keemiline võrrand on:

6CO2 + 12H2O + päikesevalgus → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Kui vaatame ülaltoodud reaktsiooni, siis protsessis kulub 6 süsinikdioksiidi (6CO2) ja 12 vett (12H2O) molekuli.

Mis puutub glükoosi (C6H12O6), siis toodetakse kuus hapniku (6O2) molekuli ja ka kuus vee (6H2O) molekuli.

Samuti võime seda võrrandit lihtsustada järgmiselt:

6CO2 + 12H2O + valgus → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O.

8.1 Keemiliste reaktsioonide tüübid

Tüüpide endi osas saab neid keemilisi reaktsioone rühmitada nende sarnasuste põhjal. Eesmärgiga hõlbustada õppeprotsessi.

Üks nende klassifitseerimisel kasutatud süsteem põhineb aatomite keemiliste reaktsioonide käigus ümberkorraldamise viisil. Siin on täielik ülevaade ...

A. Reaktsiooni ühendamine

See rühm võib tekkida kahe aine vahel või võib toimida rohkem ja moodustada siis teise aine

Näiteks reageerivad vesinik ja hapnik ja toodavad vett, nimelt 2H2 + O2 → 2H2O

B. Lagunemisreaktsioon

See teine ​​rühm võib tekkida siis, kui üks aine laguneb ja sellest saab üks aine, või seda võib olla ka rohkem

Näiteks: 2NH3 → N2 + 3H2

C. Asendusreaktsioon

Vahepeal võib viimane rühm tekkida siis, kui üks aatom asendab ühendis teise aatomi.

Näiteks: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2. Selles reaktsioonis asendab Mg Cl.

Seega lühike ülevaade, mille seekord saame edasi anda. Loodetavasti saab ülaltoodud ülevaateid kasutada õppematerjalina.