Πώς οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί δεσμεύουν το φως με χρωστικές και φτιάχνουν γλυκόζη από CO₂ και H₂O σε δύο φάσεις, και ποιοι περιβαλλοντικοί παράγοντες ρυθμίζουν την απόδοσή τους.
Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥΒΙΟΛΟΓΙΑΕΝΟΤΗΤΑ 315 ΛΕΠΤΑ
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Η φωτοσύνθεση μετατρέπει τη φωτεινή ενέργεια σε χημική, αποθηκευμένη σε οργανικά μόρια (γλυκόζη) που φτιάχνονται από CO₂ και H₂O. Γίνεται σε φυτά, φύκη, ορισμένα βακτήρια και κυανοβακτήρια· αυτοί είναι αυτότροφοι (παραγωγοί), ενώ όσοι παίρνουν έτοιμη οργανική ύλη είναι ετερότροφοι (καταναλωτές).
Σχεδόν όλη η ζωή εξαρτάται από τη φωτοσύνθεση: τροφή μέσω των τροφικών αλυσίδων και καύσιμα (ξύλο, γαιάνθρακες, πετρέλαιο, φυσικό αέριο). Οι αποικοδομητές (βακτήρια, μύκητες) επιστρέφουν CO₂ και H₂O στους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς, άρα η ύλη κινείται κυκλικά.
Φύλλο: δύο επιδερμίδες με εφυμενίδα και ανάμεσα το μεσόφυλλο, με πολλούς χλωροπλάστες και αγγεία. Το CO₂ μπαίνει με διάχυση από τα στόματα της κάτω επιδερμίδας (που περιβάλλονται από καταφρακτικά κύτταρα), το νερό με ιόντα έρχεται από τις ρίζες μέσω των αγγείων και το O₂ βγαίνει από τα στόματα· η διαπνοή διευκολύνει την άνοδο του νερού.
Χρωστικές στα grana: χλωροφύλλες α και β (με κεντρικό άτομο Mg, απορροφούν μπλε και ερυθρή, ανακλούν την πράσινη) και καροτενοειδή (κυρίως μπλε). Η χλωροφύλλη διεγείρεται από το φως και χάνει ηλεκτρόνια προς μόρια υποδοχείς. Μόνο 0,5 έως 3,5% του φωτός που πέφτει στο φύλλο πάει στη φωτοσύνθεση.
Φωτεινή φάση (grana): διέγερση και ιονισμός χλωροφυλλών, φωτόλυση του νερού, σύνθεση ATP από ADP· το υδρογόνο δεσμεύεται από το NADP, που γίνεται NADPH, και το O₂ φεύγει στην ατμόσφαιρα.
Σκοτεινή φάση (στρώμα): το CO₂ δεσμεύεται σε πεντόζη και, με ATP και NADPH, προκύπτουν γλυκόζη, άλλες ουσίες και H₂O. Μέρος της γλυκόζης αποθηκεύεται ως άμυλο στους αμυλοπλάστες (π.χ. κόνδυλοι πατάτας).
Απόδοση (O₂ ανά μονάδα χρόνου): ανεβαίνει με τη θερμοκρασία ως περίπου 30°C και μετά πέφτει, ανεβαίνει με την ένταση του φωτός και με το CO₂ μέχρι ένα όριο, μειώνεται με την ξηρασία (κλειστά στόματα) και με την έλλειψη N και Mg (χλώρωση).
Τα φωτοσυνθετικά βακτήρια έχουν βακτηριοχλωροφύλλες και χρησιμοποιούν υδρόθειο αντί για νερό· τα κυανοφύκη φωτοσυνθέτουν όπως τα φυτά. Ο Engelmann (1881) έδειξε με τη Spirogyra ότι η ερυθρή ακτινοβολία είναι η πιο αποτελεσματική.
Πρόσωπα
S. Ruben και M. Kamen
έδειξαν με ¹⁸O ότι το O₂ προέρχεται από το νερό
T.W. Engelmann
βρήκε με τη Spirogyra ότι το ερυθρό φως αποδίδει καλύτερα
Από πού προέρχεται το O₂ που ελευθερώνεται στη φωτοσύνθεση;
Από τη φωτόλυση του νερού στη φωτεινή φάση, όχι από το CO₂. Το έδειξαν το 1941 οι Ruben και Kamen, που έδωσαν στη Χλωρέλλα νερό με το βαρύ ισότοπο ¹⁸O και το βρήκαν στο οξυγόνο που εκλυόταν.
Τι γίνεται σε κάθε φάση της φωτοσύνθεσης;
Στη φωτεινή φάση, στα grana, η φωτεινή ενέργεια δίνει ATP και NADPH, ενώ το νερό φωτολύεται και απελευθερώνεται O₂. Στη σκοτεινή φάση, στο στρώμα του χλωροπλάστη, το CO₂ δεσμεύεται σε μια πεντόζη και με ATP και NADPH σχηματίζεται γλυκόζη.
Γιατί η ξηρασία μειώνει την απόδοση της φωτοσύνθεσης;
Λείπει νερό για τη φωτεινή φάση και επιπλέον τα στόματα κλείνουν ώστε να περιοριστεί η διαπνοή, οπότε σταματά και η είσοδος του CO₂ που χρειάζεται η σκοτεινή φάση.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.