Hogyan alakul az energia napfény a fotoszintézis világos és sötét fázisában a glükóz kémiai kötéseinek energiájába? Magyarázza el a választ.

Válasz

A fotoszintézis könnyű fázisában a napfény energiája gerjesztett elektronok energiájává alakul át, majd a gerjesztett elektronok energiája ATP és NADPH-H2 energiává alakul. A fotoszintézis sötét fázisában az ATP és a NADP-H2 energiája átalakul a glükóz kémiai kötéseinek energiájává.

Mi történik a fotoszintézis fényfázisában?

Válasz

A fény energiája által gerjesztett klorofill elektronok elektron transzportláncokon mennek keresztül, energiájuk az ATP-ben és a NADPH-H2-ben tárolódik. A víz fotolízise bekövetkezik, oxigén szabadul fel.

Melyek a fő folyamatok a fotoszintézis sötét fázisában?

Válasz

A légkörből nyert szén-dioxidból és a könnyű fázisban nyert hidrogénből glükóz képződik a könnyű fázisban nyert ATP energiájának köszönhetően.

Mi a klorofill funkciója egy növényi sejtben?

Válasz

A klorofill részt vesz a fotoszintézis folyamatában: a fényfázisban a klorofill elnyeli a fényt, a klorofill elektron fényenergiát kap, elszakad és az elektrontranszportlánc mentén halad.

Mi az elektronok szerepe a klorofill molekulákban a fotoszintézisben?

Válasz

A napfény által gerjesztett klorofillelektronok áthaladnak az elektrontranszportláncokon, és energiájukat az ATP és a NADP-H2 képződéséhez adják.

A fotoszintézis mely szakaszában képződik a szabad oxigén?

Válasz

Könnyű fázisban, a víz fotolízise során.

A fotoszintézis mely szakaszában zajlik az ATP szintézis?

Válasz

A fényfázisban.

Milyen anyag szolgál oxigénforrásként a fotoszintézis során?

Válasz

Víz (oxigén szabadul fel a víz fotolízise során).

A fotoszintézis sebessége korlátozó (korlátozó) tényezőktől függ, amelyek között fény, szén-dioxid koncentráció, hőmérséklet bocsát ki. Miért korlátozzák ezek a tényezők a fotoszintetikus reakciókat?

Válasz

A fény szükséges a klorofill gerjesztéséhez, energiát szolgáltat a fotoszintézis folyamatához. A szén-dioxidra a fotoszintézis sötét fázisában van szükség, glükóz szintetizálódik belőle. A hőmérsékletváltozás az enzimek denaturációjához vezet, a fotoszintézis reakciók lelassulnak.

A növényekben milyen anyagcsere-reakciók esetén a szén-dioxid a szénhidrátok szintézisének kiinduló anyaga?

Válasz

A fotoszintézis reakcióiban.

A növények leveleiben a fotoszintézis folyamata intenzív. Érett és éretlen gyümölcsökben fordul elő? Magyarázza el a választ.

Válasz

A fotoszintézis a fénynek kitett növények zöld részein megy végbe. Így a fotoszintézis a zöld gyümölcsök bőrében megy végbe. A fotoszintézis az érett (nem zöld) gyümölcs belsejében és héjában nem fordul elő.

Széles körben ismert, hogy a Nap az égitest (csillag), és a napenergia valójában létfontosságú tevékenységének eredménye. A rajta zajló folyamatok hatalmas energiát szabadítanak fel, hihetetlen sebességgel dobva ki bolygónk felé. A napfény energiájának felhasználása az emberek tudatosan és öntudatlanul is történnek. A Nap sugaraiban úszva nem gondoljuk, hogy ennek a csillagnak az energiája számos fontos folyamatot indít el testünkben (például a D-vitamin termelődik a bőrünkben); ennek köszönhetően a fotoszintézis a növényekben fordul elő; a természetben a víz körforgása is "az ő kézimunkája". Természetesnek vesszük. De ez csak egy része a napenergia életünkben betöltött szerepének.

A napenergia gyakorlati felhasználása

A legegyszerűbb és mindenki számára legismertebb a napenergia felhasználása - használata modern számológépekben (nagyon kompakt napelemeken) és háztartási igényekhez (száraz gyümölcsök, víz melegítése az ország utcai zuhanytartályában). A nap hője által felmelegített levegő mozgása biztosítja a szellőztető rendszer és a kémények működését. A napsugarakat párologtatóként használják a tengervíz sótalanításához. A nap a műholdak, valamint a világűr tanulmányozására használt járművek hosszú távú működésének egyik fő energiaforrása. Az elektromos autók egyre inkább bekerülnek az életünkbe.

A nap energiájának vétele és átalakítása

A napenergia háromféle sugárhullám formájában éri el bolygónkat: ultraibolya, fény és infravörös.

Napenergia felhasználása elsősorban hő vagy villamos energia előállítására irányul. A tudósok által kifejlesztett speciális felületre hulló infravörös hullámok válnak szükségessé.

Tehát a hő kinyerése céljából egy kollektort, amely elnyeli az infravörös hullámokat, egy tároló eszközt, amely felhalmozza, és egy hőcserélőt, amelyben a fűtés zajlik.

Elektromos energia előállításakor speciális fotocellákat használnak. Abszorbeálják a fénysugarakat, és a megfelelő berendezések ezeket a sugarakat villamos energiává alakítják.

Hogyan használjuk a napenergiát feldolgozásához az erőmű típusa szerint osztható fel. Hatan vannak.

Első három: torony (fekete torony formájában a szerkezet, benne víz és tükrök vannak körülötte), parabolikus (a belső tükrökkel ellátott műholdas antennákhoz hasonlítanak), edény alakúak (küllemükben úgy néznek ki, mint egy fémfa, amelynek tükrökből levelei vannak). Kombinálhatók, mivel ugyanaz a működési elvük: megfognak bizonyos mennyiségű fényt, egy tárolóba irányítják azt egy folyadékkal, amely felmelegít és gőzt bocsát ki, amelyet viszont áramtermelésre használnak.

Negyedik - berendezés fotocellákkal. A legismertebb típus, mivel méretei az igénytől függően változhatnak. A kis napelemeket a magánháztartások, a nagyobbakat az ipari igények kielégítésére használják. A működés elve az, hogy a napsugarakból villamos energiát kell előállítani, amelyet a fénysejt elnyel a benne lévő potenciálkülönbség miatt.

Az ötödik - vákuum. Szerkezetileg ez egy kerek üvegtetővel borított telek, amelynek belsejében egy turbinával ellátott torony található. A működési elv abban áll, hogy a tető alatt felmelegítik a talajt, és a hőmérsékletkülönbség miatt megjelenik a léghuzat. A turbina lapátjai forognak és energiát termelnek.

Sokan találkoztunk napelemekkel ilyen vagy olyan módon. Valaki napelemeket használt vagy használ háztartási célú áramtermelésre, valaki egy kis napelem segítségével feltölti kedvenc eszközét a terepen, és valaki biztosan látott már egy kis napelemet egy mikrokalkulátoron. Néhányan még szerencsésen meglátogatták.

De gondolt-e valaha arra, hogy hogyan történik a napenergia elektromos energiává történő átalakításának folyamata? Milyen fizikai jelenség áll mindezek a napelemek munkája mögött? Térjünk rá a fizikára és értsük meg részletesen a generációs folyamatot.

A kezdetektől fogva nyilvánvaló, hogy az energiaforrás itt a napfény, vagy tudományos értelemben a napsugárzás fotonjainak köszönhetően nyerhető. Ezeket a fotonokat úgy lehet elképzelni, mint a Nap felől folyamatosan mozgó áramot elemi részecskék, amelyek mindegyikének van energiája, és ezért a teljes fényáram valamiféle energiát hordoz.

A Nap minden négyzetméteréből 63 MW energia bocsát ki folyamatosan sugárzás formájában! Ennek a sugárzásnak a maximális intenzitása a látható spektrum tartományára esik -.

Tehát a tudósok megállapították, hogy a napfény áramlásának energiasűrűsége a Naptól a Földig 149 600 000 kilométer távolságra, miután áthaladt a légkörön, és bolygónk felszínére érve átlagosan körülbelül 900 watt négyzetméterenként .

Itt elfogadhatja ezt az energiát, és megpróbálhat áramot nyerni belőle, vagyis átalakíthatja a nap fényáramának energiáját mozgó töltött részecskék energiájává, más szóval: energiává.

A fény villamos energiává történő átalakításához szükségünk van fotoelektromos átalakító... Az ilyen átalakítók nagyon elterjedtek, a szabad kereskedelemben megtalálhatók, ezek az úgynevezett napelemek - fotovoltaikus átalakítók szilíciumból kivágott lemezek formájában.

A legjobbak monokristályosak, körülbelül 18% -os hatékonysággal rendelkeznek, vagyis ha a nap fotonáramának energiasűrűsége 900 W / m2, akkor számíthat arra, hogy 160 W villamos energiát kap egy négyzetméterből. ilyen cellákból összeállított akkumulátor.

A "fotoelektromos effektus" nevű jelenség itt működik. Fotoelektromos hatás vagy fotoelektromos hatás - Ez a jelenség az anyag elektronkibocsátása (az a jelenség, hogy elektronokat szakítanak ki egy anyag atomjairól) fény vagy bármely más elektromágneses sugárzás hatására.

Még 1900-ban Max Planck, a kvantumfizika atyja azt javasolta, hogy a fényt külön részek vagy kvantumok bocsássák ki és szívják el, amelyeket később, 1926-ban Gilbert Lewis kémikus "fotonoknak" nevezne.

Minden fotonnak van energiája, amelyet az E \u003d hv képlettel határozhatunk meg - Planck állandója szorozva a sugárzási frekvenciával.

Max Planck elképzelésének megfelelően az a jelenség, amelyet Hertz 1887-ben fedezett fel, majd 1888 és 1890 között Stoletov alaposan kivizsgálta. Alekszandr Stoletov kísérleti úton tanulmányozta a fotoelektromos hatást, és megállapította a fotoelektromos hatás három törvényét (Stoletov törvényei):

A fotokatódon beeső elektromágneses sugárzás állandó spektrális összetételével a telítettségű fotovezeték arányos a katód sugárzási sebességével (különben: a katódból 1 másodperc alatt kiütött fotoelektronok száma egyenesen arányos a sugárzás intenzitásával).

A fotoelektronok maximális kezdeti sebessége nem függ a beeső fény intenzitásától, hanem csak annak frekvenciája határozza meg.

Minden anyag esetében a fotoelektromos hatás piros szegélye, vagyis a fény minimális gyakorisága (az anyag kémiai jellegétől és a felület állapotától függően), amely alatt a fotoeffektus lehetetlen.

Később, 1905-ben, Einstein tisztázni fogja a fotoelektromos hatás elméletét. Megmutatja, hogy a fény kvantelmélete, valamint az energia megmaradásának és átalakításának törvénye tökéletesen megmagyarázza, hogy mi történik és mi figyelhető meg. Einstein felírta a fotoelektromos effektus egyenletét, amelyért 1921-ben elnyerte a Nobel-díjat:

Munkafunkciók És itt van a minimális munka, amelyet egy elektronnak el kell végeznie ahhoz, hogy egy anyag atomja elmaradjon. A második tag az elektron kinetikus energiája a kilépés után.

Vagyis a fotont elnyeli az atom elektronja, aminek következtében az atom kinetikus energiája az elnyelt foton energiájának mennyiségével növekszik.

Ennek az energiának egy részét az elektron atomból való kilépésére fordítják, az elektron elhagyja az atomot, és lehetőséget kap a szabad mozgásra. Az irányban mozgó elektronok pedig nem más, mint elektromos áram vagy fényáram. Ennek eredményeként beszélhetünk egy EMF megjelenéséről egy anyagban a fotoelektromos hatás eredményeként.

Vagyis a napelem a benne ható fotoelektromos hatásnak köszönhetően működik. De hol mozognak a "kiütött" elektronok a fotoelektromos átalakítóban? A fotovoltaikus átalakító vagy a napelem vagy a fotocella tehát a fotoelektromos hatás szokatlan módon jelentkezik benne, ez egy belső fotoelektromos hatás, és még külön neve is van "szelep fotoelektromos hatás".

A napfény hatása alatt p-n kereszteződésegy félvezető esetén fotoelektromos hatás lép fel, és megjelenik egy emf, de az elektronok nem hagyják el a fotocellát, minden a blokkoló rétegben történik, amikor az elektronok elhagyják a test egyik részét, átjutva annak egy másik részébe.

A földkéregben lévő szilícium tömegének 30% -a, ezért mindenhol felhasználják. A félvezetők sajátossága általában az, hogy nem vezetők és nem is dielektrikumok, vezetőképességük a szennyeződések koncentrációjától, a hőmérséklettől és a sugárzás hatásától függ.

A félvezető sávrése több elektronvolt, és ez csak az energiakülönbség az atomok vegyérték-sávjának felső szintje, amelyből az elektronokat kihúzzák, és a vezetősáv alsó szintje között. A szilícium sávszélessége 1,12 eV - éppen arra van szükség, amely a napsugárzás elnyeléséhez szükséges.

Tehát, pn kereszteződés. A fotocellában doppingolt szilíciumrétegek pn-csatlakozást képeznek. Itt energiagátat kapunk az elektronok számára, elhagyják a vegyérték sávot és csak egy irányban mozognak, a lyukak ellentétes irányban mozognak. Így nyerik a napelemben lévő áramot, vagyis a napfényből villamos energia keletkezik.

A fotonok hatásának kitett Pn-csomópont nem engedi, hogy a töltéshordozók - elektronok és lyukak - eltérően mozogjanak, mint csak egy irányban, elválnak és a gát ellentétes oldalán végeznek. És amikor a felső és az alsó elektródán keresztül kapcsolódik a terhelési körhöz, a fotovoltaikus átalakító napfény hatására létrejön a külső áramkörben.

Tankönyv a 10-11

III. Fejezet A sejtek energiaellátása

Bármely élő szervezet, akárcsak az egyes sejtek, nyitott rendszer, vagyis anyagot és energiát cserél a környezettel. A szervezetben előforduló enzimatikus anyagcsere-reakciók teljes halmazát metabolizmusnak nevezzük (a görög "metabololból" - átalakulás). Az anyagcsere összekapcsolt asszimilációs reakciókból áll - nagy molekulájú vegyületek (fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok, lipidek) szintéziséből és disszimilációból - az energia átalakításával járó szerves anyagok lebontásából és oxidációjából. Az asszimiláció, más néven plasztikai csere, lehetetlen a disszimiláció (energiacsere) eredményeként felszabaduló energia nélkül. A disszimiláció viszont nem következik be a plasztikus anyagcsere eredményeként képződő enzimek nélkül.

A létfontosságú tevékenység bármilyen megnyilvánulása (a víz és a benne oldott szervetlen vegyületek abszorpciója, szerves anyagok szintézise, \u200b\u200ba polimerek monomerekké történő feldarabolása, hőtermelés, mozgás stb.) Energiaigényt igényel.

A bolygónkat élő minden élőlény fő energiaforrása a napfény energiája. Közvetlenül azonban csak zöld növények sejtjei, egysejtű algák, zöld és lila baktériumok használják. Ezek a sejtek a napfény energiájának köszönhetően képesek szintetizálni a szerves anyagokat - szénhidrátokat, zsírokat, fehérjéket, nukleinsavakat. A fényenergia felhasználásakor bekövetkező bioszintézist fotoszintézisnek nevezzük. A fotoszintézisre képes organizmusokat fotoautotrófnak nevezzük.

A fotoszintézis kiinduló anyagai a víz, a Föld légkörének szén-dioxidja, valamint a nitrogén, a foszfor, a víztestek és a talaj szervetlen sói. A nitrogén forrása a légköri nitrogén (N 2) molekulái is, amelyeket a talajban és főleg hüvelyesek gyökércsomóiban élő baktériumok asszimilálnak. Ugyanakkor a gáznemű nitrogén átjut az ammónia molekula - NH 3 - összetételébe, amelyet később aminosavak, fehérjék, nukleinsavak és más nitrogéntartalmú vegyületek szintézisére használnak fel. A csomóbaktériumok és a hüvelyesek szükségük van egymásra. Közös, kölcsönösen előnyös létezés különböző típusok az organizmusokat szimbiózisnak nevezzük.

A fototautrofák mellett néhány baktérium (hidrogén, nitrifikáló, kén baktérium stb.) Szervetlen anyagokból is képes szerves anyagok szintetizálására. Ezt a szintézist a szervetlen anyagok oxidációja során felszabaduló energia miatt hajtják végre. Kemoautotrófoknak nevezik őket. A kemoszintézis folyamatát S. N. Vinogradskiy orosz mikrobiológus fedezte fel 1887-ben.

Bolygónk minden élőlényét, amely nem képes szerves vegyületekből szintetizálni szerves anyagokat, heterotrófoknak nevezzük. Minden állat és ember a növények által tárolt nap energiájából él, átalakítva újonnan szintetizált szerves vegyületek kémiai kötéseinek energiájává.

Meg kell jegyezni, hogy a fotoszintetikus és a kemoszintetikus organizmusok is képesek energiát nyerni a szerves anyagok oxidációja miatt. A heterotrófok azonban kívülről készen kapják ezeket az anyagokat, az autotrófok pedig szervetlen vegyületekből szintetizálják őket.

A fotoszintetikus sejtek, felszívva a légkör szén-dioxidját, oxigént bocsátanak ki belőle. Mielőtt a fotoszintetikus sejtek megjelentek volna bolygónkon, a Föld légkörében oxigénhiány volt. A fotoszintetikus organizmusok megjelenésével a légkör fokozatos oxigénnel történő feltöltése új típusú energiarendszerrel rendelkező sejtek megjelenéséhez vezetett. Ezek olyan sejtek voltak, amelyek kész szerves vegyületek, főleg szénhidrátok és zsírok oxidálásával, a légköri oxigén oxidálószerként való részvételével termelnek energiát. A szerves vegyületek oxidálásakor energia szabadul fel.

A légkör oxigénnel történő telítettségének eredményeként olyan aerob sejtek keletkeztek, amelyek oxigént használhatnak energiához.

11. § Fotoszintézis. A fényenergia átalakítása kémiai kötések energiájává

Az első sejtek, amelyek képesek felhasználni a napfény energiáját, körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt jelentek meg a Földön, az archeausi korban. Ezek cianobaktériumok voltak (a görög "cyanos" -ból - kék). Fosszíliáikat a Föld történelmének erre az időszakára visszanyúló pala-rétegekben találták meg. További mintegy 1,5 milliárd évre volt szükség a Föld légkörének oxigénnel való telítettségéhez és az aerob sejtek megjelenéséhez.

Nyilvánvaló, hogy a növények és más fotoszintetikus organizmusok szerepe a bolygónk életének fejlődésében és fenntartásában rendkívül nagy: a napfény energiáját szerves vegyületek kémiai kötéseinek energiájává alakítják, amelyet aztán minden más élőlény felhasznál; oxigénnel telítik a Föld légkörét, amely a szerves anyagok oxidációját szolgálja, és ily módon kivonja a bennük tárolt kémiai energiát az aerob sejtekből; Végül bizonyos növényfajok a nitrogénmegkötő baktériumokkal szimbiózisban gáznemű légköri nitrogént vezetnek be az ammónia molekulák, sói és szerves nitrogéntartalmú vegyületeinek összetételébe.

A zöld növények szerepét a bolygó életében aligha lehet túlbecsülni. A Föld zöld borításának megőrzése és kibővítése kritikus fontosságú minden olyan élőlény számára, amely bolygónkat lakja.

A fényenergia tárolása biológiai "akkumulátorokban". A napsugár egy fényhullámot hordoz különböző hosszúságú... A növények fény "antennák" segítségével (ezek elsősorban klorofill molekulák) elnyelik a spektrum vörös és kék részének fényhullámait. A klorofill késedelem nélkül továbbítja a hullámokat a spektrum zöld részén, ezért a növények zöld színűek.

A fényenergia segítségével a klorofill molekulában lévő elektron egy magasabb energiaszintre kerül. Ez a nagy energiájú elektron, akárcsak a lépések, végigugrik az elektronhordozók láncán, energiát vesztve. Ebben az esetben az elektronok energiáját egyfajta biológiai "akkumulátorok" "töltésére" fordítják. Anélkül, hogy elmélyedne kémiai tulajdonságok szerkezetük, tegyük fel, hogy egyikük az adenozin-trifoszfát, amelyet adenozin-trifoszfátnak (rövidítve - ATP) is neveznek. Mint már említettük a 6. §-ban, az ATP három egymáshoz kapcsolt foszforsavmaradékot tartalmaz, amelyek az adenozinhoz kapcsolódnak. Az ATP-t sematikusan az alábbi képlettel írhatjuk le: adenozin-F-F ~ F, ahol F jelentése foszforsavmaradék. A második és a harmadik terminális foszfát közötti kémiai kötésben energia tárolódik, amelyet az elektron felad (az ilyen speciális kémiai kötést hullámos vonal ábrázolja). Ez annak a ténynek a következménye, hogy amikor az elektron energiáját átadja adenozin-difoszfátnak (adenozin-FF, ADP), egy másik foszfátot adnak hozzá: ADP + F + E → ATP, ahol E az ATP-ben tárolt elektronenergia . Amikor az ATP-t az adenozin-trifoszfatáz (ATPáz) enzim hasítja, a terminális foszfát lehasad és energia szabadul fel:

Egy növényi sejtben az ATP energiát a víz és a sók szállítására, a sejtosztódásra, a növekedésre és a mozgásra használják (ne felejtsük el, hogyan fordul a napraforgó feje a Nap után).

Az ATP energiája szükséges a növényekben lévő glükóz, keményítő, cellulóz és más szerves vegyületek szintéziséhez. A szerves anyagok növényekben történő szintéziséhez azonban még egy biológiai "akkumulátorra" van szükség, amely a fény energiáját tárolja. Ennek az akkumulátornak hosszú, nehezen kimondható neve van: nikotin-amid-adenin-dinukleotid-foszfát (rövidítve NADP, kiejtve "over-ef"). Ez a vegyület helyreállított nagy energiájú formában létezik: NADPH (ejtsd: over-ef-ash).

Ennek a vegyületnek az energiahiányos oxidált formája a NADP + (kifejezetten effektív plusz). Egy hidrogénatom és egy elektron elvesztésével az NADP-H NADP + -né alakul, és a szén-dioxidot (vízmolekulák részvételével) glükóz C 6 H 12 0 6-ra redukálja; a hiányzó protonokat (H +) a vizes közegből veszik. Egyszerűsített formában ez a folyamat kémiai egyenletként írható:

Ha azonban szén-dioxidot és vizet keverünk, glükóz nem képződik. Ehhez nem csak a NADP-H helyreállító erejére, hanem az ATP energiájára és a CO2-t megkötő vegyület energiájára is szükség van, amelyet a glükózszintézis közbenső szakaszában használnak, valamint számos enzimet - ennek a folyamatnak a biológiai katalizátorát.

A víz fotolízise. Hogyan keletkezik az oxigén a fotoszintézis során? Az a tény, hogy a fény energiáját egy vízmolekula hasadására - fotolízisre - is fordítják. Ebben az esetben protonok (H +), elektronok (O és szabad oxigén:

A fotolízis során keletkező elektronok klorofillal pótolják veszteségeiket (mint mondják, kitöltik a klorofillban keletkezett "lyukat"). Az elektronok egy része protonok részvételével redukálja a NADP + -ot NADP-H-ra. Az oxigén ennek a reakciónak a mellékterméke (19. ábra). Amint a glükózszintézis teljes egyenletéből kitűnik, oxigén szabadul fel.

Amikor a növények a napfényből származó energiát használják fel, nincs szükségük oxigénre. Napfény hiányában azonban a növények aerobá válnak. Éjszaka sötétben oxigént fogyasztanak, és oxidálják a glükózt, a fruktózt, a keményítőt és más, nappal tárolt vegyületeket, olyanokká válva, mint az állatok.

A fotoszintézis világos és sötét fázisai. A fotoszintézis során különbséget tesznek a világos és a sötét fázis között. A növények megvilágításakor a fényenergia átalakul az ATP és a NADP-H kémiai kötések energiájává. Ezeknek a vegyületeknek az energiája könnyen felszabadul és felhasználható a növényi sejtekben különféle célokra, elsősorban glükóz és más szerves vegyületek szintézisére. Ezért a fotoszintézis kezdeti szakaszát fényfázisnak nevezzük. Napfény vagy mesterséges fény megvilágítása nélkül, amelynek spektrumában vörös és kék sugarak vannak, az ATP és a NADP-H szintézise a növényi sejtben nem következik be. Amikor azonban az ATP és NADPH molekulák már felhalmozódtak a növényi sejtekben, a glükózszintézis sötétben is bekövetkezhet, a fény részvétele nélkül. Ezekhez a biokémiai reakciókhoz nincs szükség megvilágításra, mivel ezek már el vannak látva a biológiai "akkumulátorokban" tárolt fény energiával. A fotoszintézis ezen szakaszát tempó fázisnak nevezzük.

Ábra: 19. A fotoszintézis sémája

A fotoszintézis minden reakciója kloroplasztokban fordul elő - megvastagodott ovális vagy kerek formációkban, amelyek egy növényi sejt citoplazmájában találhatók (a kloroplasztokról röviden a 9. §-ban már volt szó). Minden sejt 40-50 kloroplasztot tartalmaz. A kloroplasztokat kívülről kettős membrán határolja, és bennük vékony lapos tasakok vannak - tilakoidok, amelyeket szintén membránok kötnek le. A tilakoidok klorofillt, elektronhordozókat és a fotoszintézis könnyű fázisában résztvevő összes enzimet, valamint ADP-t, ATP-t, NADP + -ot és NADP-H-t tartalmaznak. Tilakoidok tucatjait szorosan csomagolják gránáknak nevezett halmokban. A szemcsék közötti belső térben - a kloroplasztikák sztrómájában - olyan enzimek helyezkednek el, amelyek a fotoszintézis könnyű fázisának termékei - az ATP és a NADPH - energiájának köszönhetően részt vesznek a CO2 glükózsá történő redukciójában. Következésképpen a fotoszintézis sötét fázisának reakciói a sztrómában fordulnak elő, szorosan kapcsolódva a tilakoidokban kialakuló világos fázishoz. A fotoszintézis világos és sötét fázisát sematikusan mutatjuk be a 19. ábrán.

A kloroplasztok saját genetikai berendezéssel rendelkeznek - DNS-molekulákkal és autonóm módon szaporodnak a sejtekben. Úgy gondolják, hogy több mint 1,5 milliárd évvel ezelőtt szabad mikroorganizmusok voltak, amelyek a növényi sejtek szimbiontjává váltak.

1. Magyarázza el, miért mondjuk azt, hogy a nap eredetileg biztosítja az energiát a földi élethez.
2. Magyarázza el, miért használják a szén-dioxidot és a vizet a fotoszintézis során, és mi a fotoszintézis melléktermékének, azaz az oxigén forrása!
3. Hogyan kapcsolódnak egymáshoz a fotoszintézis és az élelemellátás problémái a világ lakosságának?
4. Miért a fotoszintézis során a levélre hulló napfény energiája szerves vegyületekben tárolt energiává alakul át csak körülbelül 1% -os hatékonysággal? Mi a többi energia sorsa?
5. Töltse ki az asztalt.