АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Тема 3. Фотосинтез

Перш ніж приступити до вивчення цієї теми, слід освіжити в пам'яті по підручнику|посібнику| фізики вчення про світло, щоб мати певне уявлення про спектроскоп, спектр, спектр поглинання, довжину хвилі, квантову теорію та ін.

Необхідно уважно вивчити сутність процесу фотосинтезу, який властивий зеленим рослинам і відіграє виняткову роль у житті біосфери, зробити наголос на тому, що фотосинтез у вищих рослинах виник як продукт еволюційного розвитку. Паралельно з|із| ним історично існували і збереглися до наших часів і інші процеси формування органічних сполук з|із| СО₂ і води, як хемосинтез і фоторедукція у|в,біля| сучасних бактерій.

Студенти повинні знати про той вклад, який внесли у розвиток уявлень про природу фотосинтезу М.В. Ломоносов, Дж. Прістлі, Я. Інгенхоуз, Ж. Сенеб’є, Н. Соссюр та інші. Вчення про космічну роль рослини було остаточно сформульовано російським вченим-фізіологом К.А. Тімірязєвим у 1875 р. Подальше вчення про природу фотосинтезу пов’язано з працями фізіологів рослин, які дослідили залежність процесу від зовнішніх чинників – інтенсивності світла, температури, концентрації СО₂ тощо. На основі вчення про лімітуючі чинники було показано, що процес фотосинтезу включає світлові та темнові реакції. Р. Хілл у Кембріджському університеті експериментально розділив процеси виділення кисню і відновлення СО₂ при фотосинтезі, а С. Рубен і М. Камен у Каліфорнії продемонстрували, що кисень, який виділяється при фотосинтезі належить молекулі води.

Сам процес фотосинтезу – складний біологічний процес, що складається з ланцюга|цепу| реакцій (цикл Кальвіна). Слід розібратися в схемі хімізму фотосинтезу, який за сучасними уявленнями складається з: 1) приєднання СО₂ і Н₂О в процесі карбоксилування; 2) відновлення за рахунок енергії світла карбоксильованих сполук|сполучень,сполук|, що утворилися, в альдегіди; 3) полімеризація альдегідних сполук|сполучень,сполук|.

Вивчення фотосинтезу корисно проводити з ілюстрацією різноманітних форм фототрофів, які використовують енергію світла для своєї життєдіяльності, і надати класифікацію організмів за способом життя. Студенти повинні уявляти собі особливості будови листка як органа фотосинтезу, знати пристосувальні мехінізми для поглинання світла, газообміну, транспорту продуктів фотосинтезу.

Необхідно з'ясувати енергетичний бік фотосинтезу, фотосинтетичну активність радіації і коефіцієнт корисної дії фотосинтезу. Слід знати зв'язок між фотосинтезом та урожаєм і напрям сучасних досліджень в цьому питанні|направленні|.

Пігментні системи фотосинтезуючих організмів. Структурною основою фотосинтезу є|з'являються,являються| хлоропласти. Роздивіться електронно-мікроскопічну будову хлоропластів. Для фотосинтезуючих організмів характерна|вдача| єдина система пігментів, хімічна і спектральна різноманітність яких має чітке функціональне значення. Необхідно уявляти роль пігментів у поглинанні світла, передачі енергії збудження до реакційних центів фотосинтезу і їх роль в окиснювально-відновних реакціях. Треба засвоїти фізичні і хімічні властивості хлорофілу, продумати фізіологічну роль пігментів у рослинах, вивчити умови утворення і руйнування хлорофілу.

Корисно обговорити пігментні система різних еволюційних груп рослин, а також пристосування пігментного апарату|в,біля| організмів за неоднакових місце існувань.

Світлова стадія фотосинтезу. Центральним моментом при вивченні світлової стадії фотосинтезу є|з'являється,являється| реакції, які здійснюються в реакційному центрі. Необхідно, щоб у|в,біля| студента були чіткі уявлення про властивості і функцію пігментів реакційного центру, про окиснювально-відновний потенціал первинних донора і акцептора електронів. Характеризуючи компонентний склад електрон-транспортного| ланцюга|цепу| (ЕТЛ|), корисно порівняти різні з точки зору еволюції організми – бактерії, синьо-зелені водорості, вищі рослини. Студент повинен відзначити ділянки ЕТЛ|, на яких транспорт електронів вимагає витрати|затрати| енергії ззовні, та ділянки ЕТЛ|, на яких транспорт електронів відбувається|походить| спонтанно і супроводжується|супроводиться| виділенням енергії. Слід знати, як відбувається|походить| запасання енергії у формі АТФ. Ознайомитись з|із| реакцією фотолізу| води. Обговорюючи природу фотофосфорилування, корисно повернутися до будови|споруди| хлоропластів, виділити компартменти|, які утворює мембранна система органоїду, пригадати організацію ЕТЛ| у мембрані тідакоїда|, як відбувається|походить| транспорт протонів, що активується процесом транспорту електронів, а також як виникає градієнт іонів водню через мембрану тідакоїда||.

Темнова| стадія фотосинтезу. Темнова| фаза фотосинтезу – цикли процесів, зв'язані з фіксацій СО₂, відновленням і утворенням вуглеводів.

Розбираючи цикл Кальвіна, корисно всю послідовність біохімічних перетворень розділити на три фази: 1) фіксація СО₂; 2) відновлення СО₂; 3) регенерація акцептора.

Необхідно, окрім|крім| циклу Кальвіна, знати й інші шляхи|колії,дороги| відновлення СО₂ – цикл Хетча і Слека, САМ-метаболізм|.

Знайомство із|із| залежністю фотосинтезу від зовнішніх чинників|факторів| корисно почати з обговорення вчення про лімітуючі фактори. Стосовно фотосинтезу важливо|поважно| розуміння того, на які реакції фотосинтезу – світлові або темнові| – діє той або інший чинник|фактор|. Для здійснення фотосинтезу рослина повинна поглинати з|із| середовища|середи| вуглекислоту, воду і світло. І тут важливо|поважно|, щоб студенти розуміли, які є|наявний| форми пристосувань до здійснення фотосинтезу за різного вмісту|вмісті,утриманні| СО₂ або води, за неоднакового кількісного і якісного співвідношення|ставленні| освітлення. Пристосування існують на рівні рослини, листка, тканин, хлоропласту, ферментних систем. Необхідно також знати, як впливає на фотосинтез нестача СО₂, води, світла. Залежність фотосинтезу від температури корисно розібрати у зв'язку з інтенсивністю освітлення. Необхідно також мати на увазі час, протягом якого діє той або інший чинник|фактор| середовища|середи|.

Питання для самоконтролю

1. Листок як орган фотосинтезу.

2. Основні пігменти листка|аркуша|. Методи їх розділення|поділу| і фізико-хімічні|фізико-хімічні| властивості пігментів.

3. Фотофізичний етап фотосинтезу.

4. Поняття про реакційний центр і фотосинтетичну одиницю.

5. Фотохімічний етап фотосинтезу.

6. Фотоліз води (реакція Хілла).

7. Метаболізм органічних кислот у рослин родини Товстянкові (Crassulaceae).

8. Фотосинтез у посівах. Вплив на фотосинтез густини стояння рослин, способів посіву і садіння, напрямку|направлення| рядків|лавок,низок|, добрива, зрошування та інших агротехнічних прийомів.

9. Залежність фотосинтезу від зовнішніх чинників.

10. Фотосинтез і урожай.

Література. Основна: 2, 4, 5, 9, 11, 15. Додаткова: 18, 32, 34.

Дата добавления: 2015-11-25 | Просмотры: 820 | Нарушение авторских прав