Fotosintezė
Turinys:
1. Įžanga
2. Dvi fotosintezės fazės
3. Fotosintezės veikimas
4. Chlorofilas
5. Lapų mozaika
6. Lapų sandara
7. Chloroplastai
8. Fotosintetinančios bakterijos
9. Fotosintezė jūroje
10. Translokacija
11. Transpiracija
12. Gliukozės vartojimas
13. Praktiniai darbai:
• Fotosintezės intensyvumo tyrimas
• Fotosintezės metu augalai išskiria deguonį
• Krakmolo aminograma dalinai užtamsintame lape
14. Išvada
• Biržų „Saulės“ gimnazija
Referatas:
Fotosintezė
Referatą rašė:
Virginija Grygalytė 4rb kl.
2002
Biržai
Įžanga
Augalams, kaip ir kitiems gyviems organizmams, reikia energijos, kad išliktų gyvi. Bet užuot gavę energiją iš maisto, jie gauna ją tiesiogiai iš Saulės šviesos. Šis procesas vadinamas fotosinteze, tai reiškia „sujungimas per šviesą“. Fotosintezės metu augalas savo lapais sugauna šviesos energiją ir panaudoja ją cukrui (kuris vadinamas gliukoze) gaminti iš vandens ir anglies dioksido. Gliukozė ggali būti panaudota kaip kuras arba kaip statybinis blokas augimui reikalingoms medžiagoms gaminti.
Fotosintezė – vienas svarbiausių gamtoje vykstančių procesų. Be jos negalėtų augti augalai, o be jų būtų visai mažai gyvūnų.
Augaluose, dumbliuose ir kai kuriuose kituose organizmuose fotosintezė vyksta taip:
Saulės energija + anglies dioksidas + vanduo angliavandenis + deguonis
Kadangi fotosintezė yra vienos rūšies energijos virsmas kitos rūšies energija, t.y. saulės šviesos energijos virsmas angliavandenių cheminių jungčių energija, tai ją nagrinėti pradėsime nuo energijos šaltinio – saulės radiacijos.
Saulės radiaciją ggalima apibūdinti dviem dydžiais – energijos kiekiu ir bangos ilgiu. Energija mus pasiekia fotonais.
Elektromagnetinis spektras suskirstytas pagal bangos ilgį: trumpiausios bangos – gama spinduliai, o ilgiausios – radijo bangos. Fotonų turima energija yra atvirkščiai proporcinga spinduliuojamos bangos ilgiui.
Fotosintezei panaudojama ttik dalis viso elektromagnetinio spektro – regimoji šviesa. Regimoji, arba dienos, šviesa yra įvairaus ilgio bangų spinduliavimas, kuriai praėjus pro prizmę (arba lietaus lašelius) matyti įvairaus ilgio bangos ir skirtingų spalvų šviesa.
Dvi fotosintezės fazės
Pirmoji reakcijų grandinė vadinama nuo šviesos priklausančiomis reakcijomis, nes jos negali vykti be šviesos ir nepriklauso nuo temperatūros. Antroji grandinė vadinama nuo šviesos nepriklausančiomis reakcijomis, nes jos gali vykti ir be šviesos.
Nuo šviesos priklausančios reakcijos vyksta tilakoiduose, kur yra chlorofilo bei karotinoidų. Šie pigmentai sugeria violetinę, mėlyną ir raudoną šviesą geriau negu kito bangos ilgio šviesas. Pigmentai šviesą gali sugerti, atspindėti arba perduoti vienas kitam. Vienas chlorofilas atrodo mėlynai žalias, o kitas – geltonai žalias, nes šių spalvų jie nesugeria, tik atspindi. Atspindėtą šviesą mes ir mmatome. Dėl tos pačios priežasties karotinoidai mums atrodo įvairių geltonų ir oranžinių atspalvių.
Nuo šviesos priklausančios reakcijos – tai šviesos energijos sugėrimo reakcijos. Jų metu tilakoidų membranų pigmentų sugerta energija panaudojama nedaug energijos turintiems H2O molekulės elektronams sužadinti ir atimti.
Taigi nuo šviesos priklausančių reakcijų metu sintetinami angliavandeniai.
Kaip veikia fotosintezė?
Fotosintezės metu lapai sugeria Saulės šviesą. Be to, jie siurbia šaknimis vandenį ir ima iš oro anglies dioksidą. Saulės energiją lapai naudoja vandeniliui ir anglies dioksidui paversti gliukoze. Kaip šalutinis pproduktas išsiskiria deguonis, o gliukozė išnešiojama po visą augalą. Tuo tarpu deguonis išskiriamas į orą.
Chlorofilas
Augaluose yra žaliojo pigmento (spalvotos cheminės medžiagos), vadinamo chlorofilu.
Šis pigmentas būtinas fotosintezei. Jis sugeria saulės šviesos energiją ir paverčia ją chemine energija. Tačiau sugeriama ne visa šviesos energija.
Nors saulės šviesa susideda iš įvairių spalvų mišinio, chlorofilas sugeria daugiausiai raudoną, mėlyną ir violetinę spalvą. Žalia šviesa atspindima, štai kodėl mūsų akis mato augalus žalius.
Kiti augalų pigmentai, tokie kaip geltonos arba oranžinės spalvos karotinoidai, sugeria violetinės, mėlynos ir žalios spektro dalies šviesą. Šie pigmentai gerai matomi rudenį prieš nukrentant lapams, kai chlorofilas suskyla.
Lapų mozaika
Daugumoje augalų fotosintezė vyksta lapuose. Lapai paprastai būna atgręžti į Saulę ir išsidėstę taip, kad neuždengtų vienas kito ir neužstotų Saulės šviesos. Kai kurie medžiai turi daugiau kaip milijoną lapų. Visi kartu jie sudaro didžiulį paviršių šviesai sugauti.
Lapo sandara
Lapai sudaryti iš kelių ląstelių rūšių. Pačiame viršuje yra apsauginis skaidrių ląstelių sluoksnis, vadinamas epidermiu. Žemiau šio sluoksnio pailgų statinių (polisacharidų) ląstelių sluoksnis. Jame gausu žalių chloroplastų, kuriuose vyksta fotosintezė. Žemiau statinių ląstelių yra laisvai išsidėsčiusios puriosios ląstelės, tarp kurių yra daug oro ertmių, kurios jungiasi su žiotelėmis apatinėje lapo pusėje. Gyslose esantys apytakiniai indai gabena vandenį į augalo ląsteles ir paima ggliukozę.
Chloroplastai
Fotosintezė vyksta mažytėse struktūrose, kurios vadinamos chloroplastais. Juose yra krūvelės membranų, kurios tarsi saulės kolektoriai. Šių membranų paviršiuje telkiasi chlorofilas. Saulei šviečiant pro lapą, chlorofilas sugauna jos energiją.
Dviguba chloroplasto membrana gaubia didelę centrinę sritį vadinama stroma. Stroma – tai tirpalas su daugybe fermentų. Stromos viduje esančios membranos suformuoja plokščius maišelius, vadinamus tilakoidais. Jie tam tikrose vietose sukrauti vienas ant kito į krūveles vadinamomis granomis. Tilakoidų membranose aptinkama chlorofilo ir kitų pigmentų. Tie pigmentai sugeria saulės energiją, ši pirmiausia sužadina elektronus, kurie po to panaudojami CO2 redukuoti stromoje.
Fotosintetinančios bakterijos
Augalai — nevieninteliai gyvi organizmai, vykdantys fotosintezę. Nemažai bakterijų irgi gaminasi maistą tokiu būdu. Svarbiausios iš šių paprastų gyvybės formų vadinamos cianobakterijomis. Iš į bakterijas panašių organizmų prieš milijonus metų išsivystė augalų chloroplastai.
Fotosintezė jūrose
Jūrose cianobakterijos ir mikroskopiniai dumbliai sudaro daugybę srovės nešiojamų gyvų organizmų, vadinamu fitoplanktonu, kuris aprūpina maistu beveik visus jūrų gyvūnus. Šioje dirbtinio Žemės palydovo fotografijoje matyti gausybė fitoplanktono Atlanto vandenyne. Tos sritys, kur fitoplanktono daugiausia, yra raudonos arba geltonos spalvos, o kur jo mažiausia — rožinės spalvos. Geriausiai fitoplanktonas auga maistinguose vandenyse prie pakraščių ir ašigalių.
Transpiracija
Anglies dioksidas į augalo lapus patenka pro mikroskopines angeles, vadinamas žiotelėmis. Žiotelės taip pat reguliuoja prarandamo vandens kiekį.Dienos šviesoje žiotelės pilnai atsiveria iir leidžia vandeniui garuoti. Šis vandens netekimas sukuria siurbiamąją jėgą, kuri padeda pritraukti aukštyn daugiau vandens iš šaknų. Vanduo keliauja stiebu ir lapų gyslomis oro nepraleidžiamais vamzdeliais, kurie vadinami medienos indais. Šis procesas, vadinamas trancpiracija, leidžia augalui paimti iš dirvožemio gyvybiškai svarbias maisto medžiagas.
Translokacija
Fotosintezės metu pagaminama gliukozė turi būti išnešiota po visą augalą. Bet prieš tai gliukozė paverčiama cukrumi, kuris vadinamas sacharoze. Tada sacharozė išnešiojama po visą augalą, kurios išsidėsčiusios karnienos induose. Šis procesas vadinamas translokacija.
Skirtingai nuo transpiracijos, jis gali vykti daugiau nei viena kryptimi.
Gliukozės vartojimas
Augalai vartoja gliukozę kaip energijos šaltinį, tačiau jie taip pat geba paversti ją kitomis medžiagomis. Viena iš svarbiausių šių medžiagų yra celiuliozė iš kurios statomos augalinių ląstelių sienelės. Kita medžiaga yra krakmolas; tai sėklų maisto atsargos. Skirtingai nuo gliukozės, šių medžiagų ląstelės labai didelės, dėl to jos sunkiai tirpsta.
Praktiniai darbai:
Fotosintezės intensyvumo tyrimas
Tikslas:
Nustatyti fotosintezės intensyvumo priklausomybę nuo šviesos.
Priemonės ir medžiagos:
• Ajeras;
• Soda;
• Vanduo;
• Mėgintuvėlis;
• Aukšta stiklinė;
• Stalinė lempa (200 W)
• Laikrodis;
• Termometras;
• Popieriaus juosta su padalomis;
• Folija.
Darbo eiga:
1. Mėgintuvėlį apgaubėme folija, palikdamos atvirą tik tą pusę, kuri bus apšviesta.
2. Įstatėme jį į stiklinę vandens – taip palaikysime pastovią temperatūrą mėgintuvėlyje.
3. Termometru nuolat tikriname vandens temperatūrą.
4. Prie stalinės lempos ant stalo patiesėme popieriaus juostą su skersinėmis 10 cm pločio padalomis.
5. Ant juostos padėjome
stiklinę su ajeru. Tyrimą pradėjome, kaip objektas stovi arčiausiai (per 10 cm) nuo lemputės.
6. 3-4 min. Palaukėme, kol burbuliukai ėmė skirtis vienodais tarpais, ir suskaičiavome, kiek jų išsiskyrė per 1 minutę (skaičiavome ne mažiau kaip 3 kartus).
7. Stiklinę su augalu pastūmėme ties 20 cm padala, palaukėme 5 minutes ir vėl suskaičiavome, kiek per 1 minutę išsiskyrė burbuliukų.
8. bandymą kartojome tol, kol stiklinę su ajeru nutolinome nuo šviesos šaltinio per 60 cm.
Rezultatai ir jų aptarimas:
Bandymo rezultatus surašėme į lentelę:
Atstumas nuo lempos (cm) Per 11 min. išsiskyrusių burbuliukų skaičius
Pakartojimai Vidurkis
I II III
10 26 27 30 27,66
20 16 13 14 14,33
30 11 12 9 10,66
40 7 6 7 6,66
50 5 5 4 4,66
60 4 4 4 4
Grafikas:
Išvada:
Kuo didesnis šviesos intensyvumas, tuo greičiau vyksta fotosintezė.
Fotosintezės metu augalai išskiria deguonį
Priemonės ir medžiagos:
• Žvakė;
• 1l talpos stiklainis;
• degtukai;
• augalas;
• laikrodis;
Darbo eiga:
Uždegėme žvakę ir ją uždengėme stiklainiu, apskaičiavom per kiek laiko ji užgeso.
Po to, po stiklainiu padėjome augalą – apskaičiavome per kiek laiko užgeso žvakė.
Rezultatai ir jų aptarimas:
Bandymo rezultatus surašėme į lentelę:
Laikas per kurį užgeso žvakė
Pakartojimai Vidurkis
Žvakė po stiklainiu
15,19s 16,32s 14,14s 15,22s
Žvakė ir augalėlis po stiklainiu 35,22s 32,36s 28,33s 31,97s
Pastaba: kadangi augalėlis buvo mažas – tai žvakė vis iek užgeso, nes augalas nespėjo pagaminti reikiamą kiekį deguonies.
Išvada: AAugalai išskiria deguonį, todėl žvakė ilgiau degė inde su augalu.
Krakmolo aminograma dalinai užtamsintame lape
Priemonės ir medžiagos:
• Pelargonija;
• Jodas;
• Spiritas;
• Juodas vokas;
• Peiliukas (žirklutės);
• Mėgintuvėlis;
• Spiritinė lemputė;
• Laikiklis.
Darbo eiga:
Juodame voke iškirpome apskritimą, uždėjome jį ant pelargonijos lapo. Po to, gėlę įdėjome į tamsią spintą, kad visiškai sustabdytume fotosintezės vveikimą, ir palaikėme dvi paras. Taip paruoštą augalą iškėlėme į šviesą ir palaikėme 4 valandas.
Lapą nuskynėme ir įdėjome į mėgintuvėlį, užpylėme spiritu ir kaitinome ant spiritinės lemputės. Po to, lapą nuplovėme vandeniu ir užpylėme jodo tirpalu.
Rezultatai ir jų aptarimas:
Kaitinant lapą išsiskyrė chlorofilas.
Užpilus jodo, ten kur vyko fotosintezė susidarė krakmolas, lapas nusidažė tamsia (violetine) spalva.
Išvada:
Fotosintezei vykti reikalinga šviesa, o jos metu susidaro krakmolas.
Išvada
Jei kartais atsitiktų taip, kad Saulė užgestų – mūsų Žemėje visa gyvybė, pradedant augalais, pradėtų sparčiai nykti. Nevyks fotosintezė – išnyks augalai, išnyks augalai – išnyks ir žolėdžiai gyvūnai, o po to ir plėšrūnai, tame tarpe ir mes – žmonės. Žemėje neliks nieko – tik griuvėsiai. Visą planetą valdytų tik paprasčiausios bakterijos bei virusai.
