Quelles substances sont utilisées dans le processus de photosynthèse. Le processus de photosynthèse chez les plantes
Photosynthèse est le processus de synthèse de substances organiques à partir de substances inorganiques en utilisant l'énergie lumineuse. Dans la grande majorité des cas, la photosynthèse est réalisée par les plantes à l'aide d'organites cellulaires comme chloroplastes contenant du pigment vert chlorophylle.
Si les plantes n'étaient pas capables de synthétiser la matière organique, presque tous les autres organismes sur Terre n'auraient rien à manger, puisque les animaux, les champignons et de nombreuses bactéries ne peuvent pas synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques. Ils n'absorbent que les prêts à l'emploi, les divisent en plus simples, à partir desquels ils assemblent à nouveau des complexes, mais déjà caractéristiques de leur corps.
C’est le cas si l’on parle très brièvement de la photosynthèse et de son rôle. Pour comprendre la photosynthèse, il faut en dire plus : quelles substances inorganiques spécifiques sont utilisées, comment se produit la synthèse ?
La photosynthèse nécessite deux substances inorganiques : le dioxyde de carbone (CO 2) et l'eau (H 2 O). Le premier est absorbé depuis l’air par les parties aériennes des plantes, principalement par l’intermédiaire des stomates. L'eau provient du sol, d'où elle est acheminée vers les cellules photosynthétiques par le système conducteur de la plante. De plus, la photosynthèse nécessite l’énergie des photons (hν), mais ceux-ci ne peuvent être attribués à la matière.
Au total, la photosynthèse produit de la matière organique et de l'oxygène (O2). Généralement, la matière organique désigne le plus souvent le glucose (C 6 H 12 O 6).
Composés organiques pour la plupart sont constitués d’atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. On les trouve dans le dioxyde de carbone et l'eau. Cependant, lors de la photosynthèse, de l'oxygène est libéré. Ses atomes proviennent de l'eau.
En bref et de manière générale, l'équation de la réaction de la photosynthèse s'écrit généralement comme suit :
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Mais cette équation ne reflète pas l’essence de la photosynthèse et ne la rend pas compréhensible. Regardez, bien que l'équation soit équilibrée, le nombre total d'atomes dans l'oxygène libre est de 12. Mais nous avons dit qu'ils viennent de l'eau, et il n'y en a que 6.
En fait, la photosynthèse se déroule en deux phases. Le premier s'appelle lumière, deuxième - sombre. De tels noms sont dus au fait que la lumière n'est nécessaire que pour la phase claire, la phase sombre est indépendante de sa présence, mais cela ne signifie pas qu'elle se produit dans l'obscurité. La phase claire se produit sur les membranes des thylakoïdes du chloroplaste et la phase sombre se produit dans le stroma du chloroplaste.
Pendant la phase lumineuse, la liaison du CO 2 ne se produit pas. Il n'y a que la capture énergie solaire complexes de chlorophylle, le stockant dans l'ATP, utilisant l'énergie pour réduire le NADP en NADP*H 2. Le flux d'énergie de la chlorophylle excitée par la lumière est assuré par des électrons transmis le long de la chaîne de transport d'électrons des enzymes intégrées aux membranes thylakoïdes.
L'hydrogène pour le NADP est extrait de l'eau qui, sous l'influence lumière du soleil se décompose en atomes d'oxygène, en protons d'hydrogène et en électrons. Ce processus est appelé photolyse. L'oxygène de l'eau n'est pas nécessaire à la photosynthèse. Les atomes d'oxygène de deux molécules d'eau se combinent pour former de l'oxygène moléculaire. L’équation de réaction pour la phase légère de la photosynthèse ressemble brièvement à ceci :
H 2 O + (ADP+P) + NADP → ATP + NADP*H 2 + ½O 2
Ainsi, la libération d'oxygène se produit pendant la phase légère de la photosynthèse. Le nombre de molécules d'ATP synthétisées à partir de l'ADP et de l'acide phosphorique par photolyse d'une molécule d'eau peut être différent : une ou deux.
Ainsi, l'ATP et le NADP*H 2 passent de la phase claire à la phase sombre. Ici, l'énergie du premier et le pouvoir réducteur du second sont dépensés pour lier le dioxyde de carbone. Cette étape de la photosynthèse ne peut pas être expliquée de manière simple et concise car elle ne se déroule pas de telle manière que six molécules de CO 2 se combinent à l'hydrogène libéré par les molécules de NADP*H 2 pour former du glucose :
6CO 2 + 6NADP*H 2 →C 6 H 12 O 6 + 6NADP
(la réaction se produit avec une dépense d'énergie ATP, qui se décompose en ADP et acide phosphorique).
La réaction donnée n’est qu’une simplification pour la rendre plus facile à comprendre. En fait, les molécules de dioxyde de carbone se lient une à une, rejoignant ainsi la substance organique à cinq carbones déjà préparée. Une substance organique instable à six carbones se forme, qui se décompose en molécules de glucides à trois carbones. Certaines de ces molécules sont utilisées pour resynthétiser la substance originale à cinq carbones afin de lier le CO 2 . Cette resynthèse est assurée Cycle de Calvin. Une minorité de molécules glucidiques contenant trois atomes de carbone sortent du cycle. Toutes les autres substances organiques (glucides, graisses, protéines) sont synthétisées à partir d'elles et d'autres substances.
Autrement dit, ce sont les sucres à trois carbones, et non le glucose, qui sortent de la phase sombre de la photosynthèse.
Les plantes convertissent la lumière du soleil en énergie chimique stockée en deux étapes : elles captent d’abord l’énergie du soleil, puis l’utilisent pour fixer le carbone afin de former des molécules organiques.
Plantes vertes - les biologistes les appellent autotrophes- la base de la vie sur la planète. Presque toutes les chaînes alimentaires commencent par les plantes. Ils convertissent l'énergie qui leur tombe sous forme de lumière solaire en énergie stockée dans les glucides ( cm. Molécules biologiques), dont la plus importante est le sucre glucose à six carbones. Ce processus de conversion d'énergie est appelé photosynthèse. D'autres organismes vivants accèdent à cette énergie en mangeant des plantes. Cela crée une chaîne alimentaire qui soutient l’écosystème planétaire.
De plus, l’air que nous respirons est saturé d’oxygène grâce à la photosynthèse. L’équation globale de la photosynthèse ressemble à ceci :
eau + dioxyde de carbone + lumière → glucides + oxygène
Les plantes absorbent le dioxyde de carbone produit lors de la respiration et libèrent de l'oxygène, un déchet des plantes ( cm. Glycolyse et respiration). De plus, la photosynthèse joue rôle vital dans le cycle du carbone dans la nature.
Il semble surprenant que, malgré l’importance de la photosynthèse, les scientifiques n’aient pas commencé à l’étudier aussi longtemps. Après l'expérience de Van Helmont, réalisée au XVIIe siècle, il y a eu une accalmie et ce n'est qu'en 1905 que le physiologiste végétal anglais Frederick Blackman (1866-1947) a mené des recherches et établi les processus fondamentaux de la photosynthèse. Il a montré que la photosynthèse commence dans des conditions de faible luminosité, que le taux de photosynthèse augmente avec l'augmentation du flux lumineux, mais qu'à partir d'un certain niveau, de nouvelles augmentations de l'éclairage n'entraînent plus une augmentation de l'activité photosynthétique. Blackman a montré que l’augmentation de la température dans des conditions de faible luminosité n’avait aucun effet sur le taux de photosynthèse, mais que lorsque la température et la lumière augmentaient simultanément, le taux de photosynthèse augmentait beaucoup plus qu’avec une augmentation de la lumière seule.
À partir de ces expériences, Blackman a conclu que deux processus se produisaient : l’un dépendait fortement du niveau de lumière mais pas de la température, tandis que l’autre était fortement influencé par la température, quel que soit le niveau de lumière. Cette idée a constitué la base idées modernes sur la photosynthèse. Les deux processus sont parfois appelés réactions « claires » et « sombres », ce qui n’est pas tout à fait exact, car il s’est avéré que même si les réactions de la phase « sombre » se produisent en l’absence de lumière, elles nécessitent des produits de la « lumière ». phase.
La photosynthèse commence lorsque les photons émis par le soleil pénètrent dans des molécules pigmentaires spéciales trouvées dans la feuille - molécules chlorophylle. La chlorophylle se trouve dans les cellules des feuilles et dans les membranes des organites cellulaires chloroplastes(ce sont eux qui donnent à la feuille sa couleur verte). Le processus de capture d'énergie se compose de deux étapes et s'effectue dans des amas séparés de molécules - ces amas sont généralement appelés Photosystème I Et Photosystème II. Les numéros de cluster reflètent l'ordre dans lequel ces processus ont été découverts, et c'est l'une des bizarreries scientifiques amusantes, puisque dans la feuille, les réactions dans le photosystème II se produisent en premier, et ensuite seulement dans le photosystème I.
Lorsqu'un photon entre en collision avec 250 à 400 molécules du photosystème II, l'énergie augmente brusquement et est transférée à la molécule de chlorophylle. À ce stade, deux réactions chimiques se produisent : la molécule de chlorophylle perd deux électrons (qui sont acceptés par une autre molécule, appelée accepteur d’électrons) et la molécule d’eau se divise. Les électrons des deux atomes d’hydrogène qui faisaient partie de la molécule d’eau remplacent les deux électrons perdus par la chlorophylle.
Après cela, les électrons de haute énergie (« rapides ») sont transférés les uns aux autres comme une patate chaude par les porteurs moléculaires assemblés en chaîne. Dans ce cas, une partie de l'énergie va à la formation de la molécule d'adénosine triphosphate (ATP), l'un des principaux vecteurs énergétiques de la cellule ( cm. Molécules biologiques). Pendant ce temps, une molécule de chlorophylle du photosystème I légèrement différente absorbe l’énergie du photon et donne un électron à une autre molécule acceptrice. Cet électron est remplacé dans la chlorophylle par un électron arrivé le long de la chaîne des porteurs du photosystème II. L'énergie de l'électron du photosystème I et les ions hydrogène précédemment formés lors de la division d'une molécule d'eau sont utilisés pour former le NADP-H, une autre molécule porteuse.
À la suite du processus de capture de la lumière, l'énergie de deux photons est stockée dans les molécules utilisées par la cellule pour effectuer des réactions et une molécule d'oxygène supplémentaire est formée. (Je remarque qu'à la suite d'un autre processus beaucoup moins efficace impliquant seul le photosystème I, des molécules d'ATP se forment également.) Une fois l'énergie solaire absorbée et stockée, c'est au tour de la formation de glucides. Le mécanisme de base de la synthèse des glucides dans les plantes a été découvert par Melvin Calvin, qui a réalisé dans les années 1940 une série d’expériences devenues classiques. Calvin et ses collaborateurs ont cultivé ces algues en présence de dioxyde de carbone contenant du carbone 14 radioactif. Ils ont pu établir les réactions chimiques de la phase sombre en interrompant la photosynthèse à différentes étapes.
Le cycle de conversion de l'énergie solaire en glucides - appelé cycle de Calvin - est similaire au cycle de Krebs ( cm. Glycolyse et respiration : Il s’agit également d’une série de réactions chimiques qui commencent par la combinaison d’une molécule entrante avec une molécule « auxiliaire », suivie du déclenchement d’autres réactions chimiques. Ces réactions conduisent à la formation produit final et en même temps, ils reproduisent la molécule « auxiliaire », et le cycle recommence. Dans le cycle de Calvin, le rôle d'une telle molécule « auxiliaire » est joué par le sucre ribulose diphosphate (RDP) à cinq carbones. Le cycle de Calvin commence par la combinaison de molécules de dioxyde de carbone avec le RDP. En raison de l'énergie solaire stockée sous forme d'ATP et de NADP-H, des réactions chimiques de fixation du carbone se produisent d'abord pour former des glucides, puis des réactions de reconstruction du diphosphate de ribulose se produisent. Durant les six tours du cycle, six atomes de carbone sont incorporés aux molécules des précurseurs du glucose et d’autres glucides. Ce cycle de réactions chimiques se poursuivra tant que l’énergie sera fournie. Grâce à ce cycle, l’énergie du soleil devient disponible pour les organismes vivants.
Dans la plupart des plantes, le cycle de Calvin décrit ci-dessus se produit, dans lequel le dioxyde de carbone, participant directement aux réactions, se lie au diphosphate de ribulose. Ces plantes sont appelées plantes C 3 car le complexe dioxyde de carbone-ribulose diphosphate est décomposé en deux molécules plus petites, chacune constituée de trois atomes de carbone. Certaines plantes (comme le maïs et la canne à sucre, ainsi que de nombreuses graminées tropicales, notamment les mauvaises herbes rampantes) fonctionnent différemment. Le fait est que le dioxyde de carbone pénètre normalement par des trous à la surface de la feuille, appelés stomates. À hautes températures les stomates se ferment, protégeant la plante d'une perte excessive d'humidité. Chez les plantes C 3, lorsque les stomates sont fermés, l'apport de dioxyde de carbone s'arrête également, ce qui entraîne un ralentissement de la photosynthèse et une modification des réactions photosynthétiques. Dans le cas du maïs, le dioxyde de carbone se fixe à une molécule à trois carbones à la surface de la feuille, puis se déplace vers l'intérieur de la feuille, où le dioxyde de carbone est libéré et le cycle de Calvin commence. Grâce à ce processus assez complexe, la photosynthèse du maïs se produit même par temps très chaud et sec. Nous appelons les plantes dans lesquelles ce processus se produit des plantes C 4, car le dioxyde de carbone est transporté sous la forme d'une molécule à quatre carbones au début du cycle. Les plantes C 3 sont pour la plupart des plantes. climat tempéré, et les plantes C 4 poussent principalement sous les tropiques.
Hypothèse de Van Niel
Le processus de photosynthèse est décrit par la réaction chimique suivante :
CO 2 + H 2 O + lumière → glucides + O 2
Au début du 20e siècle, on croyait que l'oxygène libéré lors de la photosynthèse était le résultat de la dégradation du dioxyde de carbone. Ce point de vue a été réfuté dans les années 1930 par Cornelis Bernardus Van Niel (1897-1986), alors étudiant diplômé à l'université de Stanford en Californie. Il a étudié la bactérie soufrée pourpre (photo), qui a besoin de sulfure d'hydrogène (H 2 S) pour la photosynthèse et libère du soufre atomique comme sous-produit. Pour ces bactéries, l'équation de la photosynthèse ressemble à ceci :
CO 2 + H 2 S + lumière → glucides + 2S.
En se basant sur la similitude de ces deux processus, Van Niel a suggéré que dans la photosynthèse ordinaire, la source d'oxygène n'est pas le dioxyde de carbone, mais l'eau, puisque chez les bactéries soufrées, qui métabolisent le soufre au lieu de l'oxygène, la photosynthèse restitue ce soufre, qui est un sous-produit. produit de réactions photosynthétiques. L'explication moderne et détaillée de la photosynthèse confirme cette conjecture : la première étape du processus photosynthétique (réalisé dans le Photosystème II) est la division d'une molécule d'eau.
Il existe trois types de plastes :
- chloroplastes- vert, fonction - photosynthèse
- chromoplastes- le rouge et le jaune, sont des chloroplastes délabrés, peuvent donner des couleurs vives aux pétales et aux fruits.
- leucoplastes- incolore, fonction - stockage de substances.
La structure des chloroplastes
Recouvert de deux membranes. La membrane externe est lisse, la membrane interne présente des excroissances vers l'intérieur - des thylakoïdes. Les piles de thylakoïdes courts sont appelées céréales, ils augmentent la surface de la membrane interne afin d'accueillir un maximum d'enzymes photosynthétiques.
L'environnement interne du chloroplaste est appelé le stroma. Il contient de l'ADN circulaire et des ribosomes, grâce auxquels les chloroplastes composent indépendamment une partie de leurs protéines, c'est pourquoi ils sont appelés organites semi-autonomes. (On pense que les plastes étaient auparavant des bactéries libres qui étaient absorbées par une grande cellule, mais non digérées.)
Photosynthèse (simple)
Dans les feuilles vertes à la lumière
Dans les chloroplastes utilisant la chlorophylle
Du dioxyde de carbone et de l'eau
Le glucose et l'oxygène sont synthétisés.
Photosynthèse (difficulté moyenne)
1. Phase lumineuse.
Se produit à la lumière dans le grana des chloroplastes. Sous l'influence de la lumière, la décomposition (photolyse) de l'eau se produit, produisant de l'oxygène qui est libéré, ainsi que des atomes d'hydrogène (NADP-H) et de l'énergie ATP, qui sont utilisés dans l'étape suivante.
2. Phase sombre.
Se produit à la fois à la lumière et dans l'obscurité (la lumière n'est pas nécessaire), dans le stroma des chloroplastes. À partir du dioxyde de carbone obtenu à partir de environnement et les atomes d'hydrogène obtenus à l'étape précédente, le glucose est synthétisé grâce à l'énergie de l'ATP obtenue à l'étape précédente.
Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Organite cellulaire contenant une molécule d'ADN
1) ribosome
2) chloroplaste
3) centre cellulaire
4) Complexe de Golgi
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Dans la synthèse de quelle substance les atomes d’hydrogène participent-ils à la phase sombre de la photosynthèse ?
1) NADP-2H
2) glucose
3)ATP
4) l'eau
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Quel organite cellulaire contient de l'ADN ?
1) vacuole
2) ribosomes
3) chloroplaste
4) lysosome
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Dans les cellules, la synthèse primaire du glucose se produit dans
1) mitochondries
2) réticulum endoplasmique
3) Complexe de Golgi
4) chloroplastes
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Les molécules d'oxygène pendant la photosynthèse se forment en raison de la décomposition des molécules
1) dioxyde de carbone
2) glucose
3)ATP
4) l'eau
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Le processus de photosynthèse doit être considéré comme l'un des maillons importants du cycle du carbone dans la biosphère, car au cours de son
1) les plantes absorbent le carbone de nature inanimée en direct
2) les plantes libèrent de l’oxygène dans l’atmosphère
3) les organismes libèrent du dioxyde de carbone pendant la respiration
4) la production industrielle reconstitue l’atmosphère en dioxyde de carbone
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Les affirmations suivantes concernant la photosynthèse sont-elles correctes ? A) Dans la phase lumineuse, l'énergie de la lumière est convertie en énergie liaisons chimiques glucose. B) Des réactions en phase sombre se produisent sur les membranes thylakoïdes, dans lesquelles pénètrent les molécules de dioxyde de carbone.
1) seul A est correct
2) seul B est correct
3) les deux jugements sont corrects
4) les deux jugements sont incorrects
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CHLOROPLAST
1. Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire la structure et les fonctions du chloroplaste. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) est un organite à double membrane
2) possède sa propre molécule d’ADN fermée
3) est un organite semi-autonome
4) forme la broche
5) rempli de sève cellulaire avec du saccharose
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2. Sélectionnez trois caractéristiques de la structure et des fonctions des chloroplastes
1) les membranes internes forment des crêtes
2) de nombreuses réactions se produisent dans les grains
3) la synthèse du glucose s'y produit
4) sont le site de la synthèse des lipides
5) composé de deux particules différentes
6) organites à double membrane
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3. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Les processus suivants se produisent dans les chloroplastes des cellules végétales :
1) hydrolyse des polysaccharides
2) dégradation de l'acide pyruvique
3) photolyse de l'eau
4) décomposition des graisses en acides gras et glycérol
5) synthèse des glucides
6) synthèse d'ATP
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CHLOROPLASTES SAUF
1. Les termes suivants, sauf deux, sont utilisés pour décrire les plastes. Identifiez deux termes qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués dans le tableau.
1) pigments
2) glycocalice
3) Grana
4) croix
5) thylakoïde
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2. Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire les chloroplastes. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) organites à double membrane
2) utiliser l'énergie lumineuse pour créer des substances organiques
3) les membranes internes forment des crêtes
4) la synthèse du glucose se produit sur les membranes des crêtes
5) les matières premières pour la synthèse des glucides sont le dioxyde de carbone et l'eau
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STROMA - THYLAKOÏDE
Établir une correspondance entre les processus et leur localisation dans les chloroplastes : 1) stroma, 2) thylakoïde. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) utilisation de l'ATP
B) photolyse de l'eau
B) stimulation de la chlorophylle
D) formation de pentose
D) transfert d'électrons le long de la chaîne enzymatique
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1. Les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire la structure et les fonctions de l'organite cellulaire représenté. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
2) accumule les molécules d'ATP
3) assure la photosynthèse
5) a une semi-autonomie
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2. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire l’organite cellulaire illustré sur la figure. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) organite monomembranaire
2) se compose de crêtes et de chromatine
3) contient de l'ADN circulaire
4) synthétise sa propre protéine
5) capable de division
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Les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire la structure et les fonctions de l'organite cellulaire représenté. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) décompose les biopolymères en monomères
2) accumule les molécules d'ATP
3) assure la photosynthèse
4) fait référence aux organites à double membrane
5) a une semi-autonomie
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LUMIÈRE
1. Choisissez deux bonnes réponses sur cinq et notez les chiffres sous lesquels elles sont indiquées. Pendant la phase lumineuse de la photosynthèse dans la cellule
1) l'oxygène se forme à la suite de la décomposition des molécules d'eau
2) les glucides sont synthétisés à partir de dioxyde de carbone et d'eau
3) la polymérisation des molécules de glucose se produit pour former de l'amidon
4) Les molécules d'ATP sont synthétisées
5) l'énergie des molécules d'ATP est dépensée pour la synthèse des glucides
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2. Identifiez trois énoncés corrects de la liste générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués dans le tableau. Pendant la phase lumineuse, la photosynthèse se produit
1) photolyse de l'eau
4) connexion hydrogène avec le transporteur NADP+
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LUMIÈRE SAUF
1. Tous les signes ci-dessous, sauf deux, peuvent être utilisés pour déterminer les processus de la phase lumineuse de la photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) photolyse de l'eau
2) réduction du dioxyde de carbone en glucose
3) synthèse de molécules d'ATP en utilisant l'énergie de la lumière solaire
4) formation d'oxygène moléculaire
5) utilisation de l'énergie des molécules d'ATP pour la synthèse des glucides
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2. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire la phase lumineuse de la photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) un sous-produit se forme - l'oxygène
2) se produit dans le stroma du chloroplaste
3) liaison du dioxyde de carbone
4) synthèse d'ATP
5) photolyse de l'eau
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3. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire l'étape de la photosynthèse illustrée sur la figure. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. À ce stade
1) la synthèse du glucose se produit
2) le cycle de Calvin commence
3) L'ATP est synthétisé
4) la photolyse de l'eau se produit
5) l'hydrogène se combine avec le NADP
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SOMBRE
Choisissez trois options. La phase sombre de la photosynthèse est caractérisée par
1) l'apparition de processus sur les membranes internes des chloroplastes
2) synthèse du glucose
3) fixation du dioxyde de carbone
4) le déroulement des processus dans le stroma des chloroplastes
5) la présence de photolyse de l'eau
6) Formation d'ATP
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FONCÉ SAUF
1. Les concepts énumérés ci-dessous, sauf deux, sont utilisés pour décrire la phase sombre de la photosynthèse. Identifiez deux concepts qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués.
2) photolyse
3) oxydation du NADP 2H
4) Gran
5) stroma
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2. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire la phase sombre de la photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) formation d'oxygène
2) fixation du dioxyde de carbone
3) utilisation de l'énergie ATP
4) synthèse du glucose
5) stimulation de la chlorophylle
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CLAIR - FONCÉ
1. Établir une correspondance entre le processus de photosynthèse et la phase dans laquelle il se produit : 1) clair, 2) sombre. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) formation de molécules NADP-2H
B) libération d'oxygène
B) synthèse des monosaccharides
D) synthèse de molécules d'ATP
D) ajout de dioxyde de carbone aux glucides
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2. Établir une correspondance entre la caractéristique et la phase de la photosynthèse : 1) claire, 2) sombre. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) photolyse de l'eau
B) fixation du dioxyde de carbone
B) division des molécules d'ATP
D) excitation de la chlorophylle par les quanta de lumière
D) synthèse du glucose
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3. Établir une correspondance entre le processus de photosynthèse et la phase dans laquelle il se produit : 1) clair, 2) sombre. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) formation de molécules NADP*2H
B) libération d'oxygène
B) synthèse du glucose
D) synthèse de molécules d'ATP
D) réduction du dioxyde de carbone
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4. Établir une correspondance entre les processus et la phase de photosynthèse : 1) clair, 2) sombre. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) polymérisation du glucose
B) liaison au dioxyde de carbone
B) Synthèse d'ATP
D) photolyse de l'eau
D) formation d'atomes d'hydrogène
E) synthèse du glucose
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5. Établir une correspondance entre les phases de la photosynthèse et leurs caractéristiques : 1) claire, 2) sombre. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) la photolyse de l'eau se produit
B) L'ATP se forme
B) l'oxygène est libéré dans l'atmosphère
D) procède à la dépense d'énergie ATP
D) les réactions peuvent se produire à la fois à la lumière et dans l'obscurité
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6 samedi. Établir une correspondance entre les phases de la photosynthèse et leurs caractéristiques : 1) claire, 2) sombre. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) restauration du NADP+
B) transport des ions hydrogène à travers la membrane
B) se produit dans le grana des chloroplastes
D) les molécules de glucides sont synthétisées
D) les électrons de la chlorophylle se déplacent vers un niveau d'énergie plus élevé
E) L'énergie ATP est consommée
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FORMATION 7 :
A) mouvement des électrons excités
B) conversion du NADP-2R en NADP+
B) oxydation du NADPH
D) de l'oxygène moléculaire se forme
D) des processus se produisent dans le stroma du chloroplaste
SUBSÉQUENCE
1. Établissez la séquence correcte des processus se produisant pendant la photosynthèse. Notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués dans le tableau.
1) Utilisation du dioxyde de carbone
2) Formation d'oxygène
3) Synthèse des glucides
4) Synthèse de molécules d'ATP
5) Excitation de la chlorophylle
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2. Établissez la séquence correcte des processus de photosynthèse.
1) conversion de l'énergie solaire en énergie ATP
2) formation d'électrons excités de la chlorophylle
3) fixation du dioxyde de carbone
4) formation d'amidon
5) conversion de l'énergie ATP en énergie glucose
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3. Établir la séquence des processus se produisant pendant la photosynthèse. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) fixation du dioxyde de carbone
2) Dégradation de l'ATP et libération d'énergie
3) synthèse du glucose
4) synthèse de molécules d'ATP
5) stimulation de la chlorophylle
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PHOTOSYNTHÈSE
Sélectionnez les organites cellulaires et leurs structures impliquées dans le processus de photosynthèse.
1) lysosomes
2) chloroplastes
3) thylakoïdes
4) céréales
5) vacuoles
6) ribosomes
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PHOTOSYNTHÈSE SAUF
Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire le processus de photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées dans votre réponse.
1) L’énergie lumineuse est utilisée pour réaliser le processus.
2) Le processus se déroule en présence d’enzymes.
3) Le rôle central dans le processus appartient à la molécule de chlorophylle.
4) Le processus s'accompagne de la dégradation de la molécule de glucose.
5) Le processus ne peut pas se produire dans les cellules procaryotes.
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Analysez le tableau. Remplissez les cellules vides du tableau en utilisant les concepts et termes donnés dans la liste. Pour chaque cellule alphabétique, sélectionnez le terme approprié dans la liste fournie.
1) membranes thylakoïdes
2) phase lumineuse
3) fixation du carbone inorganique
4) photosynthèse de l'eau
5) phase sombre
6) cytoplasme cellulaire
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Analysez le tableau « Réactions de photosynthèse ». Pour chaque lettre, sélectionnez le terme correspondant dans la liste fournie.
1) phosphorylation oxydative
2) oxydation du NADP-2H
3) membranes thylakoïdes
4) glycolyse
5) ajout de dioxyde de carbone au pentose
6) formation d'oxygène
7) formation de ribulose diphosphate et de glucose
8) synthèse de 38 ATP
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Insérer dans le texte « Synthèse de substances organiques dans une plante » les termes manquants de la liste proposée, en utilisant des notations numériques. Notez les chiffres sélectionnés dans l'ordre correspondant aux lettres. Les plantes stockent l’énergie nécessaire à leur existence sous forme de substances organiques. Ces substances sont synthétisées au cours de __________ (A). Ce processus se produit dans les cellules des feuilles de __________ (B) - plastes spéciaux Couleur verte. Ils contiennent une substance verte spéciale – __________ (B). Une condition préalable à la formation de substances organiques en plus de l'eau et du dioxyde de carbone est __________ (D).
Liste des termes :
1) respiration
2) évaporation
3) leucoplaste
4) nourriture
5) lumière
6) photosynthèse
7) chloroplaste
8) chlorophylle
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Établir une correspondance entre les étapes du processus et les processus : 1) photosynthèse, 2) biosynthèse des protéines. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) libération d'oxygène libre
B) formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés
B) synthèse de l'ARNm sur l'ADN
D) processus de traduction
D) restauration des glucides
E) conversion du NADP+ en NADP 2H
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© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019
La photosynthèse est le processus de formation de substances organiques dans les plantes vertes. La photosynthèse a créé la totalité de la masse végétale sur Terre et a saturé l’atmosphère en oxygène.
Comment la plante se nourrit-elle ?
Auparavant, les gens étaient sûrs que les plantes tiraient du sol toutes les substances nécessaires à leur nutrition. Mais une expérience a montré que ce n’est pas le cas.
Un arbre a été planté dans un pot de terre. En même temps, la masse de la terre et de l’arbre a été mesurée. Lorsque, quelques années plus tard, les deux furent à nouveau pesés, il s'avéra que la masse de la terre n'avait diminué que de quelques grammes et que la masse de la plante avait augmenté de plusieurs kilogrammes.
Seule de l'eau était ajoutée au sol. D’où viennent ces kilogrammes de masse végétale ?
Depuis les airs. Toute la matière organique des plantes est créée à partir du dioxyde de carbone atmosphérique et de l’eau du sol.
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Énergie
Les animaux et les humains mangent des plantes pour obtenir l’énergie nécessaire à la vie. Cette énergie est contenue dans les liaisons chimiques des substances organiques. D'où vient-elle?
On sait qu’une plante ne peut pas pousser normalement sans lumière. La lumière est l'énergie avec laquelle une plante construit les substances organiques de son corps.
Peu importe le type de lumière, solaire ou électrique. Tout rayon de lumière transporte de l'énergie, qui devient l'énergie des liaisons chimiques et, comme la colle, retient les atomes dans de grosses molécules de substances organiques.
Où a lieu la photosynthèse ?
La photosynthèse a lieu uniquement dans les parties vertes des plantes, ou plus précisément dans des organes spéciaux des cellules végétales - les chloroplastes.
Riz. 1. Chloroplastes au microscope.
Les chloroplastes sont un type de plaste. Ils sont toujours verts car ils contiennent une substance verte : la chlorophylle.
Le chloroplaste est séparé du reste de la cellule par une membrane et a l'apparence d'un grain. L’intérieur du chloroplaste s’appelle le stroma. C'est là que commencent les processus de photosynthèse.
Riz. 2. Structure interne chloroplaste.
Les chloroplastes sont comme une usine qui reçoit des matières premières :
- dioxyde de carbone (formule – CO₂) ;
- eau (H₂O).
L'eau provient des racines et le dioxyde de carbone provient de l'atmosphère par des trous spéciaux dans les feuilles. La lumière est l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’usine et les substances organiques qui en résultent constituent le produit.
Tout d'abord, des glucides (glucose) sont produits, mais ils forment ensuite de nombreuses substances aux odeurs et aux goûts variés que les animaux et les humains aiment tant.
À partir des chloroplastes, les substances résultantes sont transportées vers divers organes de la plante, où elles sont stockées ou utilisées.
Réaction de photosynthèse
DANS vue générale L'équation de la photosynthèse ressemble à ceci :
CO₂ + H₂O = matière organique + O₂ (oxygène)
Les plantes vertes appartiennent au groupe des autotrophes (traduit par « Je me nourris »), des organismes qui n'ont pas besoin d'autres organismes pour obtenir de l'énergie.
La fonction principale de la photosynthèse est la création de substances organiques à partir desquelles le corps végétal est construit.
Libération d'oxygène - effet secondaire processus.
Le sens de la photosynthèse
Le rôle de la photosynthèse dans la nature est extrêmement important. Merci à lui tout monde végétal planètes.
Riz. 3. Photosynthèse.
Grâce à la photosynthèse, les plantes :
- sont une source d'oxygène pour l'atmosphère ;
- convertir l'énergie du soleil en une forme accessible aux animaux et aux humains.
La vie sur Terre est devenue possible grâce à l'accumulation quantité suffisante l'oxygène dans l'atmosphère. Ni l'homme ni les animaux n'auraient pu vivre à cette époque lointaine où il n'était pas là, ou où il était peu présent.
Quelle science étudie le processus de photosynthèse ?
La photosynthèse est étudiée dans diverses sciences, mais surtout en botanique et en physiologie végétale.
La botanique est la science des plantes et l’étudie donc comme un processus vital important des plantes.
La physiologie végétale étudie la photosynthèse de manière très détaillée. Les physiologistes ont déterminé que ce processus est complexe et comporte des étapes :
- lumière;
- sombre
Cela signifie que la photosynthèse commence à la lumière mais se termine dans l’obscurité.
Qu'avons-nous appris ?
Ayant étudié ce sujet en biologie de 5e année, la photosynthèse peut être expliquée brièvement et clairement comme le processus de formation de substances organiques à partir de substances inorganiques (CO₂ et H₂O) dans les plantes. Ses caractéristiques : elle a lieu dans les plastes verts (chloroplastes), s'accompagne d'une libération d'oxygène, et s'effectue sous l'influence de la lumière.
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Comment l'énergie de la lumière solaire est-elle convertie dans les phases claires et sombres de la photosynthèse en énergie des liaisons chimiques du glucose ? Expliquez votre réponse.
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Dans la phase lumineuse de la photosynthèse, l’énergie de la lumière solaire est convertie en énergie des électrons excités, puis l’énergie des électrons excités est convertie en énergie de l’ATP et du NADP-H2. Dans la phase sombre de la photosynthèse, l'énergie de l'ATP et du NADP-H2 est convertie en énergie des liaisons chimiques du glucose.
Que se passe-t-il pendant la phase lumineuse de la photosynthèse ?
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Les électrons de la chlorophylle, excités par l'énergie lumineuse, voyagent le long des chaînes de transport d'électrons, leur énergie est stockée dans l'ATP et le NADP-H2. La photolyse de l'eau se produit et de l'oxygène est libéré.
Quels sont les principaux processus qui se produisent pendant la phase sombre de la photosynthèse ?
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À partir du dioxyde de carbone obtenu à partir de l'atmosphère et de l'hydrogène obtenu dans la phase légère, du glucose se forme grâce à l'énergie de l'ATP obtenue dans la phase légère.
Quelle est la fonction de la chlorophylle dans une cellule végétale ?
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La chlorophylle est impliquée dans le processus de photosynthèse : dans la phase lumineuse, la chlorophylle absorbe la lumière, l'électron de la chlorophylle reçoit l'énergie lumineuse, se brise et suit la chaîne de transport des électrons.
Quel rôle jouent les électrons des molécules de chlorophylle dans la photosynthèse ?
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Les électrons de la chlorophylle, excités par la lumière solaire, traversent des chaînes de transport d'électrons et cèdent leur énergie à la formation d'ATP et de NADP-H2.
À quel stade de la photosynthèse l’oxygène libre se forme-t-il ?
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En phase lumineuse, lors de la photolyse de l'eau.
Durant quelle phase de la photosynthèse se produit la synthèse d’ATP ?
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Phase de pré-éclairage.
Quelle substance sert de source d’oxygène pendant la photosynthèse ?
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Eau (l'oxygène est libéré lors de la photolyse de l'eau).
Le taux de photosynthèse dépend de facteurs limitants, notamment la lumière, la concentration de dioxyde de carbone et la température. Pourquoi ces facteurs sont-ils limitants pour les réactions de photosynthèse ?
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La lumière est nécessaire pour exciter la chlorophylle, elle fournit de l’énergie pour le processus de photosynthèse. Le dioxyde de carbone est nécessaire dans la phase sombre de la photosynthèse ; le glucose en est synthétisé. Les changements de température entraînent une dénaturation des enzymes et un ralentissement des réactions photosynthétiques.
Dans quelles réactions métaboliques chez les plantes le dioxyde de carbone est-il la matière première pour la synthèse des glucides ?
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Dans les réactions de photosynthèse.
Le processus de photosynthèse se déroule de manière intensive dans les feuilles des plantes. Est-ce que cela se produit dans les fruits mûrs et non mûrs ? Expliquez votre réponse.
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La photosynthèse se produit dans les parties vertes des plantes exposées à la lumière. Ainsi, la photosynthèse se produit dans la peau des fruits verts. La photosynthèse ne se produit pas à l’intérieur du fruit ou dans la peau des fruits mûrs (non verts).