РОГАТИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ КОЛЕДЖ © 2012

1. ХЕМОСИНТЕЗ 2. ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ ФОТОСИНТЕЗУ 3. ФАЗИ ФОТОСИНТЕЗУ 4. ГЛОБАЛЬНА РОЛЬ ФОТОСИНТЕЗУ

Хемосинтез – процес створення органічних речовин, внаслідок окислення неорганічних Характерний для деяких груп бактерій: залізобактерій, сіркобактерій, нітрифікуючих бактерій Відкритий С. М. Виноградським в 1887 р.

До сіркобактерій відносять багато фототрофних пурпурових і зелених бактерії, деякі ціанобактерії, а також ряд нефотосинтезуючих бактерій, які мешкають в прісних і солоних водах. Енергію для синтезу органічних речовин вони отримують, окислюючи сірководень: Ці бактерії здатні окислювати двовалентне залізо до тривалентного й використовувати при цьому енергію на засвоєння вуглецю з вуглекислого газу або карбонатів. Вони відіграють велику роль у кругообігу заліза в природі. Завдяки їх життєдіяльності на дні боліт і морів утворюється кількість відкладених руд заліза і марганцю. Ці бактерії окислюють аміак до азотистої кислоти або її самої далі до азотної кислоти. Нітрифікація проходить в дві стадії, які здійснюються різними мікроорганізмами. Перша стадія – окислення аміаку до азотистої кислоти, яке здійснюють нітрозні бактерії (за наступним механізмом: NH 3 + O 2 + НАДН 2 = NH 2 OH + +H 2 OOH + НАД + NH 2 OH = (HNO) + 2e + 2H+ (HNO) = N 2 O NH 2 OH + O 2 = NO -2 + H 2 O + H + Друга стадія – окислення аніону азотистої кислоти до аніону азотної, що здійснюється нітратними бактеріями

ХЕМОСИНТЕЗ У СІРКОБАКТІРКЕРІЙ

ФОТОСИНТЕЗ – ПРОЦЕС СТВОРЕННЯ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН (ГЛЮКОЗИ, ЯКА ТРАНСФОРМУЄТЬСЯ В КРОХМАЛЬ) З ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ І ВОДИ ЗА РАХУНОК ПЕРЕТВОРЕННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕНЕРГІЮ ХІМІЧНИХ ЗВЯЗКІВ, ЯКИЙ ВІДБУВАЄТЬСЯ НА МЕМБРАНАХ ТИЛАКОЇДІВ ХЛОРОПЛАСТА РОСЛИННИХ КЛІТИН, А ТАКОЖ ДЕЯКИХ БАКТЕРІЙ ТА НАЙПРОСТІШИХ

Бельгійський природодослідник Ян-Батіста ван Гельмонт за результатами своїх дослідів зробив висновок, що рослинна маса збільшується, виключно, тільки за рахунок води, тоді як ґрунт в цьому процесі участі не бере 1 день Вагаверби 5 фунтів Вагаґрунту200фунтів через 5 років Вагаверби 169 фунтів Вагаґрунту199фунтів

Англійський хімік звернув увагу на «псування» повітря в герметичній посудині свічкою (повітря переставало бути здатним підтримувати горіння, поміщені в нього тварини задихалися), що горіла, і «виправлення» його рослинами. Прістлі зробив висновок, що рослини виділяють кисень, необхідний для дихання і горіння, проте не відзначив, що для цього рослинам потрібне світло

Голандський лікар Ян Інгенгаузпідчас експериментау Голандський лікар Ян Інгенгауз підчас експериментау зясував, що рослини здатні виділяти кисень лише при наявності сонячного світла, і що тільки їх зелені ділянки здатні забезпечити виділення кисню

Швейцарський вчений Жан Сенебе довів, що крім виділення кисню, рослини поглинають вуглекислий газ і синтезують на світлі органічну речовину

Французький фізіолог Жан Батіст Буссенго та швейцарський біохімік Ніколя-Теодор де Соссюр підчас лабораторних досліджень дійшли висновку, що вода також використовується рослинами в процесі фотосинтезу

Французькі вчені Пєр Жозеф Пелетьє і Жозеф Бєнеме Каванту вперше виділили з листків зелену речовину – хлорофіл

Юліус Роберт фон Майер на підставі закону збереження енергії постулював, що рослини перетворюють енергію сонячного світла в енергію хімічних зв'язків

Німецький ботанік Юліус фон Сакс довів, що співвідношення обємів поглиненого рослинами вуглекислого газу і виділеного кисню становить 1:1, а також продемонстрував утворення зерен крохмалю в процесі фотосинтезу

Німецький хімік, ботанік Вільгельм Пфеффер назвав процес створення рослинами органічної речовини за допомогою сонячного світла – фотосинтезом

Климент Аркадійович Тімірязев показав, що фотосинтез проходить з найбільшою інтенсивністю в тих ділянках сонячного спектру, де знаходяться максимуми поглинання їх хлорофілом

Американський фізіолог Деніел Ізраел Арнон встановив механізм світлової стадії фотосинтезу

Американський біохімік Мелвін Елліс Калвін описав суть процесу (реакції темнової фази фотосинтезу) асиміляції CO 2 з використанням ізотопів вуглецю

ВІДЕОФІЛЬМ ВІДКРИТТЯ ФОТОСИНТЕЗУ

РОЗРІЗНЯЮТЬ ДЕКІЛЬКА РІЗНОВИДІВ ХЛОРОФІЛУ

ТИП Хлорофіл a Хлорофіл b Хлорофіл c1 Хлорофіл c2 Хлорофіл d Молекулярна формула C 55 H 72 O 5 N 4 Mg C 55 H 70 O 6 N 4 Mg C 35 H 30 O 5 N 4 Mg C 35 H 28 O 5 N 4 Mg C 54 H 70 O 6 N 4 Mg C3 група -CH=CH 2 -CHO C7 група -CH 3 -CHO C8 група -CH 2 CH 3 -CH=CH 2 -CH 2 CH 3 C17 група -CH 2 CH 2 COO- -CH=CHCOOH C17-C18 сполука ОдинарнаОдинарнаПодвійнаПодвійнаОдинарна Наявні в Універсально Переважно рослини Різноманітні водорості Ціанобактерії

Для більш повнішого використання світла, яке попадає на листки, енергія фотонів підсилюється молекулами фотосистеми і передаеться до одної молекули хлорофілу – реакційного центру, який і приймає участь в фотохімічних реакціях

ядро СВІТЛОВА ФАЗА ПОЧИНАЄТЬСЯ З ДІЇ ФОТОНУ СВІТЛА НА АТОМИ МОЛЕКУЛ ХЛОРОФІЛУ, ЯКІ ПЕРЕХОДЯТЬ В ЗБУДЖЕНИЙ СТАН – ЕЛЕКТОНИ ПОЧИНАЮТЬ ШВИДШЕ ОБЕРТАТИСЯ ПО СВОЇХ ОРБІТАХ, А З ОСТАННЬОЇ ОРБІТИ ЕЛЕКТРОН ВІДРИВАЄТЬСЯ І ПЕРЕХОДИТЬ НА ЗОВНІ МЕМБРАНИ ХЛОРОПЛАСТА е е е е Мембрана хлоропласта

НАСТУПНИЙ ЕТАП – РОЗКЛАД (ФОТОЛІЗ) ВОДИ, ВНАСЛІДОК ЯКОГО ЕЛЕКТРОНИ ВІДНОВЛЮЮТЬ МОЛЕУЛУ ХЛОРОФІЛУ, ПРОТОНИ ВОДНЮ НАКОПИЧУЮТЬСЯ НА ВНУТРІШНІЙ МЕМБРАНІ ХЛОРОПЛАСТА, А ІОНИ ГІДРОКСИЛУ НЕСТІЙКІ ( ВНУТРІШНІЙ МЕМБРАНІ ХЛОРОПЛАСТА, А ІОНИ ГІДРОКСИЛУ НЕСТІЙКІ (їм також необхідні – ТОМУ УТВОРЮЄТЬСЯ ВОДА І КИСЕНЬЯКИЙ ВИДІЛЯЄТЬСЯ В АТМОСФЕРУ электрони) – ТОМУ УТВОРЮЄТЬСЯ ВОДА І КИСЕНЬ, ЯКИЙ ВИДІЛЯЄТЬСЯ В АТМОСФЕРУ Н 2 О ОН - + Н + 4ОН 2 Н 2 О + О 2

КОЛИ ПРОТОНИ ВОДНЮ НАКОПИЧУЮТЬСЯ НА ВНУТРІШНІЙ МЕМБРАНІ ТИЛАКОЇДА, А ЕЛЕКТРОНИ НА ЗОВНІШНІЙ РАЗОМ З НАДФ, ВИНИКАЄ РІЗНИЦЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПОТЕНЦІАЛІВ, І ПРОТОНИ ВОДНЮ, ЧЕРЕЗ КАНАЛ ФЕРМЕНТУ АТФ -СИНТЕТАЗИ, РУХАЮТЬСЯ ДО ЕЛЕКТРОНІВ, УТВОРЮЮЧИ АТОМИ ВОДНЮ, А ТАКОЖ СИНТЕЗУЮТЬСЯ МОЛЕКУЛИ АТФ; водень приєднується до НАДФ, утворюючи НАДФ*Н Н+Н+ е- 12 АТФ-синтетаза АТФ ФОТОСИСТЕМА І Н+Н+

Мембрана тилакоїда Фотон світла Хлорофіл АТФ-синтетази АТФ АТФ Ланцюг цитохромів Вода (Н 2 О) Вода (Н 2 О) ОН- + Н + Фосфорилювання НАДФ НАДФ* + Н+ НАДФ*Н АТФ Електрон ТИЛАКОЇД СТРОМА 4ОН 2Н 2 О + О 2

В ТЕМНОВІЙ ФАЗІ ВІДБУВАЄТЬСЯ БЕЗПОСЕРЕДНІЙ СИНТЕЗ ГЛЮКОЗИ, ЯКА ТРАНСФОРМУЄТЬСЯ В КРОХМАЛЬ, ЗА УЧАСТЮ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ, АТОМІВ ВОДНЮ, ЕНЕРГІЇ АТФ ТА ДІЯЛЬНОСТІ ФЕРМЕНТІВ – ЦИКЛК КАЛВІНА (для синтезу 1 молекули глюкози потрібні 12 молекул НАДФН та 18 молекул АТФ, які утворюються під час фотохімічних реакцій фотосинтезу) СПРОЩЕНЕ РІВНЯННЯ ТЕМНОВОЇ ФАЗИ ФОТОСИНТЕЗУ 6СО Н С 6 Н 12 О 6 + 6Н 2 О

ЗАГАЛЬНЕ РІВНЯННЯ ФОТОСИНТЕЗУ 6СО 2 + 6Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 ЦИКЛКАЛВІНА СВІТЛО СВІТЛО ГЛЮКОЗА ГЛЮКОЗА РЕАКЦІЇ СВІТЛОВОЇ ФАЗИ РЕАКЦІЇ СВІТЛОВОЇ ФАЗИ

ПЕРЕТВОРЕННЯ СВІТЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ В ХІМІЧНУ ВИДІЛЕННЯ КИСНЮ В АТМОСФЕРУ СИНТЕЗ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ ФОРМУВАННЯ З КИСНЮ ОЗОНОВОГО ШАРУ КОНТРОЛЬ ВМІСТУ СО 2 В АТМОСФЕРІ

ЩОРІЧНО ВСІМА ФОТОСИНТЕЗУЮЧИМИ ОРГАНІЗМАМИ: ЩОРІЧНО ВСІМА ФОТОСИНТЕЗУЮЧИМИ ОРГАНІЗМАМИ: СИНТЕЗУЄТЬСЯ ПОНАД 17 0 млрд. т. ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ; - СИНТЕЗУЄТЬСЯ ПОНАД 17 0 млрд. т. ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ; - ПОГЛИНАЄТЬСЯ 200 млрд. т. ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ; - ВИДІЛЯЄТЬСЯ В АТМОСФЕРУ 20 0 млрд. т. КИСНЮ; - АКУМУЛЮЄТЬСЯ В ОРГАНІЧНІЙ РЕЧОВИНІ 3 х кДж ЕНЕРГІЇ ВІДНОВЛЕННЯ ОДНОЇ МОЛЕКУЛИ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ ДО ГЛЮКОЗИ, ПОТРЕБУЄ ДІЇ 8-9 КВАНТІВ СВІТЛА(один квант світла вловлюється 400 молекулами хлорофілу ) ВІДНОВЛЕННЯ ОДНОЇ МОЛЕКУЛИ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ ДО ГЛЮКОЗИ, ПОТРЕБУЄ ДІЇ 8-9 КВАНТІВ СВІТЛА (один квант світла вловлюється 400 молекулами хлорофілу ) ЗА ОДНУ ГОДИНУ 1 М 2 ЛИСТКОВОЇ ПЛАСТИНКИ СТВОРЮЄ 1 г ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ ЗА ОДНУ ГОДИНУ 1 М 2 ЛИСТКОВОЇ ПЛАСТИНКИ СТВОРЮЄ 1 г ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ людина використовує близько 7% продуктів фотосинтезу в їжу, як корм для тварин і у вигляді палива і будівельних матеріалів людина використовує близько 7% продуктів фотосинтезу в їжу, як корм для тварин і у вигляді палива і будівельних матеріалів

За добу людина масою 60 кг споживає 430 г кисню, а одна 25- річна тополя за рік поглинає 42 кг вуглекислого газу. Скільки таких дерев необхідно для забезпечення киснем однієї людини на рік? За добу людина масою 60 кг споживає 430 г кисню, а одна 25- річна тополя за рік поглинає 42 кг вуглекислого газу. Скільки таких дерев необхідно для забезпечення киснем однієї людини на рік?

За добу людина масою 60 кг споживає 430 г кисню, а одна 25-річна тополя за рік поглинає 42 кг вуглекислого газу. На скільки вистачить людині кисню, виділеного одним деревом? За добу людина масою 60 кг споживає 430 г кисню, а одна 25-річна тополя за рік поглинає 42 кг вуглекислого газу. На скільки вистачить людині кисню, виділеного одним деревом? Вивчити матеріал з підручника – л. 2, ст , § Вивчити матеріал з підручника – л. 2, ст , § 25-26

P.S. Коли робота над презентацією була завершена, я випадково натрапив на цікаве відео – слимак елізія має здатність до фотосинтезу! (деталі на сайті

A