Фотосинтез: темнова фаза.
Хемосинтез
Чи можлива темнова фаза фотосинтезу
без світлової?
ТЕМА 2. КЛІТИНА – СТРУКТУРНА-ФУНКЦІОНАЛЬНА ОДИНИЦЯ ОРГАНІЗМІВ
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Темнова фаза фотосинтезу
Ознаки темнової фази:
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Унаслідок реакцій циклу Кальвіна утворюється глюкоза – кінцевий продукт фотосинтезу
Темнова фаза фотосинтезу
Послідовність реакцій темнової фази з’ясував американський науковець М. Кальвін зі своїми співробітниками. На його честь комплекс цих біохімічних реакцій назвали циклом Кальвіна.
За це відкриття М. Кальвін 1961 року став лауреатом Нобелівської премії з хімії
Для включення однієї молекули вуглекислого газу у склад глюкози цикл споживає дві молекули НАДФ ∙ Н і три молекули АТФ
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Темнова фаза фотосинтезу
ЦІКАВО ЗНАТИ !
Рибулозобісфосфаткарбоксилаза – ключовий фермент темнової фази фотосинтезу. Його вважають найпоширенішим білком на планеті – загальна маса RuBisCo в біосфері оцінюється приблизно у 40 млрд тонн. Ймовірно, фермент з’явився близько 4 млрд років тому. У листках рослин RuBisCo становить від 30 до 50 % усіх розчинних білків. Завдяки вирішальній ролі у фіксації CO2 цей фермент є об’єктом досліджень у галузі генетичної інженерії. Модифікація генів, які його кодують, дає змогу підвищити ефективність фотосинтезу, що може сприяти збільшенню врожайності рослин. Один з напрямів - введення в клітини рослин генів мікроорганізмів і водоростей (наприклад, червоної водорості галдерії), які кодують високоактивні варіанти RuBisCo
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Темнова фаза фотосинтезу
Підсумкове рівняння обох фаз фотосинтезу має такий вигляд:
Глюкоза, яка належить до моносахаридів, є формою акумуляції хімічної енергії. Під час її розщеплення та остаточного окиснення в мітохондріях звільняється енергія, що витрачається на потреби організму. Крім того, з глюкози в клітинах рослин можуть синтезуватися полісахариди (наприклад, крохмаль), які можуть відкладатися в клітині про запас
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Процеси фотосинтезу в різних груп прокаріотів
У ціанобактерій фотосинтез відбувається так само, як і в зелених рослин чи водоростей, – за участі двох фотосистем – І та ІІ. Під час світлової фази у них відбувається фотоліз води та виділення молекулярного кисню
Поміркуйте, з якою саме фотосистемою водоростей і рослин – І чи ІІ – можна
порівняти фотосистему в цих прокаріотів
На відміну від ціанобактерій, у пурпурових бактерій, зелених сірчаних бактерій, деяких архей є лише одна фотосистема. Тому під час фотосинтезу в них кисень не виділяється
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Значення фотосинтезу для існування біосфери
Завдяки фотосинтезу фотосинтезувальні організми вловлюють світлову енергію Сонця і перетворюють її на енергію хімічних зв’язків синтезованих ними вуглеводів
Коли організми-гетеротрофи споживають живих автотрофів або їхні рештки, то разом з їжею отримують і енергію
Отже, рослини є своєрідними посередниками в надходженні енергії сонячного світла до інших мешканців нашої планети, які не можуть її використовувати безпосередньо для забезпечення процесів пластичного обміну
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Значення фотосинтезу для існування біосфери
Зелені рослини, водорості та ціанобактерії, здійснюючи фотосинтез, поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень, тим самим вони підтримують сталий газовий склад атмосфери
Рослини є своєрідною біохімічною лабораторією, здатною створювати органічні речовини з неорганічних
Установіть зв’язки між світловою та темновою фазами фотосинтезу
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Значення фотосинтезу для існування біосфери
Щорічно завдяки фотосинтезу на Землі творюється понад 200 млрд тонн газуватого кисню
За рік рослинний світ Землі продукує близько 1017 кДж енергії, що значно перевищує кількість енергії корисних копалин, яке споживає за рік людство
ЦІКАВО ЗНАТИ !
Існує показник ефективності фотосинтезу. Він показує, яку частку світлової енергії фотосинтезувальні організми здатні перетворювати на хімічну енергію синтезованих органічних сполук. Однією з найефективніших у цьому плані культурних рослин є цукрова тростина: вона засвоює близько 7–8 % світлової енергії. Для порівняння, у більшості культурних рослин цей показник становить лише 1–2 %
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Значення фотосинтезу для існування біосфери
Продуктивність фотосинтезу зростає за умов кращого водопостачання рослин, їхнього оптимального освітлення, забезпечення вуглекислим газом, завдяки селекції сортів, спрямованій на підвищення ефективності фотосинтезу тощо
ЦІКАВО ЗНАТИ !
Важливою особливістю фотосинтезу є те, що він може здійснюватися не лише за сонячного освітлення, а й за штучного. Це дозволяє в умовах теплиць регулювати тривалість й інтенсивність освітлення, а відповідно – й продуктивність рослин. Але слід пам’ятати, що підвищення інтенсивності освітлення забезпечує підвищення продуктивності рослин лише до певної межі, після якої цей показник не зростає
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Хемосинтез
Хемосинтезувальні організми, або хемотрофи на відміну від фотосинтезувальних, для синтезу органічних сполук використовують енергію, яка звільняється під час окиснення неорганічних речовин
Сергій Миколайович Виноградський (1856–1953). Народився у м. Києві, де в університеті Святого Володимира (нині – Київський національний університет імені Тараса Шевченка) розпочав свою біологічну освіту. Відкрив процес хемосинтезу, досліджував процеси колообігу Нітрогену в природі
Поміркуйте, що спільного і відмінного між процесами хемосинтезу і фотосинтезу
УЗАГАЛЬНЕННЯ
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
УЗАГАЛЬНЕННЯ
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
УЗАГАЛЬНЕННЯ
Поміркуйте
1. Яке значення має світло для перебігу темнової фази фотосинтезу?
2. Яке біологічне значення хемосинтезу в природі?
3. Чи обов’язкова наявність світла для здійснення хемосинтезу?
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез
Домашнє завдання
Опрацюйте
параграф 24, вивчіть основні терміни
§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез