Автотрофное питание. Фотосинтез

Слайд 1. Автотрофное питание. Фотосинтез

Механизмы преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей

Слайд 2. Кто такие автотрофы?

Автотрофы — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических.

Выделяют две группы:

1. Фотоавтотрофы: используют энергию света (растения, цианобактерии).

2. Хемоавтотрофы: используют энергию окисления неорганических соединений (серобактерии, железобактерии).

Слайд 3. Хлоропласт — арена фотосинтеза

Двойная мембрана (наружная и внутренняя)

Тилакоиды — дисковидные структуры, собранные в граны

Строма — внутреннее жидкое содержимое

Собственная ДНК и рибосомы 70S-типа

Слайд 4. Пигменты фотосинтеза

Основные пигменты ($a$ и $b$). Поглощают кванты света в сине-фиолетовой и красной частях спектра, отражая зеленый свет.

Вспомогательные пигменты (оранжевые, желтые). Расширяют спектр поглощения и защищают хлорофилл от фоторазрушения.

Слайд 5. Световая фаза

Протекает на мембранах тилакоидов при обязательном участии солнечного света.

Фотолиз воды: $2H_{2}O\stackrel{h\nu }{\to }4H^{+}+4e^{-}+O_2\uparrow$ и возбуждение электронов хлорофилла.

Синтез АТФ и восстановление НАДФ до $\text{НАДФ}\cdot H_2$ для следующего этапа.

Слайд 6. Темновая фаза (Цикл Кальвина)

Протекает в строме хлоропласта независимо от наличия света.

Основные этапы:

— Фиксация углекислого газа ($C{O}_2$);

— Использование АТФ и $\text{НАДФ}\cdot H_2$ из световой фазы;

— Синтез глюкозы ($C_6{H}_{12}{O}_6$) и других органических веществ.

Слайд 7. Сравнение фаз фотосинтеза

Слайд 8. Факторы интенсивности

Скорость растет с освещенностью до порога насыщения.

Концентрация $C{O}_2$ часто является лимитирующим фактором.

Оптимум $20-30^{\circ }C$, при перегреве ферменты денатурируют.

Дефицит влаги ведет к закрытию устьиц и прекращению доступа $C{O}_2$.

Слайд 9. Космическая роль фотосинтеза

Создание первичного органического вещества для всех цепей питания

Накопление в атмосфере кислорода для аэробного дыхания

Формирование озонового экрана ($O_3$), защищающего Землю от УФ-излучения

Поддержание баланса газов и предотвращение парникового эффекта

Аккумуляция энергии солнца в ископаемом топливе (уголь, нефть, газ)

Слайд 10. Итоги занятия

Фотосинтез — ключевой процесс биосферы по превращению энергии света в энергию связей.

Процесс делится на световую (на тилакоидах) и темновую (в строме) фазы.

Главные продукты — глюкоза и побочный продукт в виде кислорода.

Эффективность фотосинтеза зависит от экологических факторов среды.

Растения являются основой жизни, обеспечивая планету энергией и кислородом.