A kosarad üres

Vásárlás

Darab: 0

Összesen: 0,00

0

Fotoszintézis

Fotoszintézis

A növények képesek szervetlen anyagokból (szén-dioxidból és vízből) szerves cukrot előállítani.

Biológia

Címkék

fotoszintézis, fényszakasz, sötétszakasz, kloroplasztisz, felépítő anyagcsere, autotróf, levél, fény, napfény, oxigén, szerves anyag, szén-dioxid, glükóz, napenergia, víz, szőlőcukor, oxigéntermelés, szén-dioxid megkötés, belső membrán, gránum, tilakoid, alapállomány, II. fotorendszer, I. fotorendszer, fotoszintetikus pigmentek, ATP, ATPáz, elektronszállító rendszer, glicerinsav-3-foszfát, glicerinaldehid-3-foszfát, pentóz-difoszfát, energiaátalakítás, ciklus, foton, légköri gázok, szénhidrát, Nap, anyagcsere, növény, biokémia, biológia, _javasolt

Kapcsolódó extrák

Jelenetek

A fotoszintézis lényege

  • CO₂ - Szén-dioxid. Szervetlen molekula, amelyekből a növény szerves molekulát: cukrot állít elő. A növények autotróf élőlények: képesek szervetlen anyagból szerves anyagot előállítani. A heterotróf élőlények (állatok, gombák) erre nem képesek.
  • O₂ - A fotoszintézis során melléktermékként képződik. A heterotróf élőlények oxigénigényét Földünkön a fotoszintézis fedezi.
  • fény - Részecskéi a fotonok. A fotonok energiájának felhasználásával állítja elő a növény szervetlen CO₂-ból a szerves cukrot.
  • C₆H₁₂O₆ - Szőlőcukor (glükóz). A növények CO₂-ból fényenergia felhasználásával állítják elő.
  • H₂O - A víz a talajból kerül a növénybe. A fotoszintézis során oxigénre, protonokra (H⁺) és elektronokra (e⁻) bomlik.

Levél szerkezete

  • szállítónyaláb: farész - Vizet és ásványi sókat szállít. A vizet a növény a fotoszintézis során oxigénre, protonokra (H⁺) és elektronokra (e⁻) bontja.
  • szállítónyaláb: háncsrész - Vízben oldott szerves anyagokat szállít. A fotoszintézis során termelt cukrok a háncsrészben szállítódnak a növény többi részébe.
  • gázcserenyílás - A táplálékkészítő alapszövetben zajló fotoszintézishez szükséges CO₂ ezen keresztül lép be a levélbe, és a keletkező O₂ itt távozik. Rajta keresztül párolgás is zajlik, ezért a növény a kiszáradás elkerülése érdekében képes bezárni.
  • táplálékkészítő alapszövet - Sejtjei sok zöld színtestet tartalmaznak: ezekben zajlik a fotoszintézis. Felső része oszlopos, alsó része szivacsos szerkezetű.
  • bőrszövet - Egy sejtrétegből áll. A sejtjei zöld színtestet nem tartalmaznak, kivéve a gázcserenyílások zárósejtjeit. A növény védelmét és – a gázcserenyílásokon keresztül – a környezettel való kapcsolattartást szolgálja.

Fotoszintézis

  • szállítónyaláb: farész - Vizet és ásványi sókat szállít. A vizet a növény a fotoszintézis során oxigénre, protonokra (H⁺) és elektronokra (e⁻) bontja.
  • szállítónyaláb: háncsrész - Vízben oldott szerves anyagokat szállít. A fotoszintézis során termelt cukrok a háncsrészben szállítódnak a növény többi részébe.
  • gázcserenyílás - A táplálékkészítő alapszövetben zajló fotoszintézishez szükséges CO₂ ezen keresztül lép be a levélbe, és a keletkező O₂ itt távozik. Rajta keresztül párolgás is zajlik, ezért a növény a kiszáradás elkerülése érdekében képes bezárni.
  • táplálékkészítő alapszöveti sejt - Sok zöld színtestet tartalmaz: ezekben zajlik a fotoszintézis.
  • CO₂ - Szén-dioxid. Szervetlen molekula, amelyekből a növény szerves molekulát: cukrot állít elő. A növények autotróf élőlények: képesek szervetlen anyagból szerves anyagot előállítani. A heterotróf élőlények (állatok, gombák) erre nem képesek.
  • O₂ - A fotoszintézis során melléktermékként képződik. A heterotróf élőlények oxigénigényét Földünkön a fotoszintézis fedezi.
  • fény - Részecskéi a fotonok. A fotonok energiájának felhasználásával állítja elő a növény szervetlen CO₂-ból a szerves cukrot.
  • C₆H₁₂O₆ - Szőlőcukor (glükóz). A növények CO₂-ból fényenergia felhasználásával állítják elő.
  • H₂O - A víz a talajból kerül a növénybe. A fotoszintézis során oxigénre, protonokra (H⁺) és elektronokra (e⁻) bomlik.

Sejt

  • Golgi-készülék - A fehérjék érésében játszik fontos szerepet.
  • endoplazmatikus hálózat - A sejten belül található bonyolult membránrendszer. Szerepe van a fehérjeszintézisben, a fehérjék érésében, a lipidszintézisben és bizonyos anyagok lebontásában.
  • vezikulum - A sejten belül különböző anyagok membránhólyagokba – vezikulumokba – csomagolva szállítódnak. A vezikulumok egyik típusa a lizoszóma, amelyben anyagok emésztése, fölösleges anyagok lebontása folyik.
  • sejtplazma
  • vakuólum - Sejtnedvvel telt üreg. Fontos a sejt belső nyomásának (turgorának) szabályozásában, bizonyos anyagok kiválasztásában és raktározásában.
  • zöld színtest - A fotoszintézis zajlik benne: a növény napfény energiájának felhasználásával szén-dioxidból cukrot állít elő.
  • sejtfal - Cellulózból épül fel. A sejt védelmét, alakjának megtartását és a növényi szövetek szilárdítását szolgálja.
  • sejtmag - A DNS-ből és fehérjékből álló kromatinállományt tartalmazza. Az állati, a növényi és a gombasejtek eukarióták, azaz rendelkeznek sejtmaggal. A prokarióta sejteknek (baktériumoknak) nincs sejtmagjuk, DNS-ük a sejtplazmában található.
  • sejthártya - A sejtet borító lipidmembrán.
  • sejtváz - Felelős a sejtalkotók elhelyezkedéséért, mozgatásáért, illetve – állati sejtekben, amelyeknek nincs sejtfaluk – a sejtalak megtartásáért.
  • mitokondrium - A sejt „erőművei”: szerves molekulák lebontásával ATP-molekulákat termelnek. Az ATP a sejt központi energiaszolgáltató vegyülete.

Fényszakasz

  • zöld színtest - Benne fotoszintézis zajlik: fényenergia felhasználásával CO₂-ból szőlőcukor képződik. Kettős membránja van: a belső membrán tartalmazza a fotoszintézis enzimeit.
  • belső membrán - A belső membrán betűrődésével létrejövő korong alakú membránképződmények a tilakoidok: ezek a fotoszintézis fényszakaszának kulcsenzimeit tartalmazzák. A tilakoidok egymásra pakolódva képezik az oszlopos gránumot.
  • gránum
  • tilakoid
  • alapállomány
  • tilakoid membrán - A fotoszintézis fényszakaszának kulcsenzimeit tartalmazza.
  • tilakoid belső tere
  • II. fotorendszer - Fehérjékből és fényelnyelő pigmentekből áll. 680 nanométer hullámhosszúságú fényt nyel el. Pigmentjei: klorofill-a, klorofill-b és xantofill. Reakciócentrumának központi pigmentje klorofill-a. Amikor ez a klorofill-a fotont nyel el, gerjesztett állapotba kerül, és elektront ad le, ami az elektronszállító-rendszerre kerül.
  • I. fotorendszer - Fehérjékből és fényelnyelő pigmentekből áll. 700 nanométer hullámhosszúságú fényt nyel el. Pigmentjei: klorofill-a, klorofill-b és karotin. Reakciócentrumának központi pigmentje klorofill-a. Amikor ez a klorofill-a fotont nyel el, gerjesztett állapotba kerül, és elektront ad le. Ezt az elektront az I. fotorendszer az elektronszállító rendszerről felvett elektronnal pótolja.
  • e⁻
  • H₂O - A víz a talajból kerül a növénybe. A fotoszintézis során oxigénre, protonokra (H⁺) és elektronokra (e⁻) bomlik.
  • O
  • H⁺
  • O₂ - A fotoszintézis során melléktermékként képződik. A heterotróf élőlények oxigénigényét Földünkön a fotoszintézis fedezi.
  • PQ - Plasztokinon. A II. fotorendszer által leadott elektronokat továbbítja a citokróm komplexhez.
  • cit - Citokróm-komplex. Vastartalmú fehérjét tartalmaz. A PQ-tól felveszi az elektronokat, és továbbítja a PC felé. Eközben H⁻-okat pumpál a membránon keresztül a tilakoid üregébe.
  • PC - Plasztocianin. A citokróm-komplextől veszi át az elektronokat, és az I. fotorendszerre továbbítja őket.
  • Fd - Ferredoxin. Felveszi az I. fotorendszertől az elektront, és továbbadja az FNR molekulának.
  • FNR - Ferredoxin NADP reduktáz. Elektront továbbít a ferredoxin és a NADP között, azaz redukálja a NADP-t.
  • foszfát
  • ADP
  • ATP - ADP és foszfát egyesülésével képződik. A sejtek központi energiaszolgáltató molekulája. Felhasználásával képződik a sötétszakaszban a szervetlen szén-dioxidból szerves cukormolekula.
  • NADP - Az FNR-ről felvett e⁻ és az ATPázon átáramló H⁺ felvételével redukálódik: NADPH-vá alakul.
  • NADPH
  • ATPáz - ATP-termelő enzimfehérje. A H⁺-ionok a tilakoid membrán belső oldaláról rajta keresztül áramolnak a külső oldalra. A belső oldalról a H⁺-ok kifelé „törekszenek” a nagy H⁺-koncentráció és pozitív töltéstöbblet miatt. Ezért az ATPázon való átáramlás során energia szabadul fel, ami ATP keletkezésére fordítódik.
  • elektronszállító rendszer - A II. fotorendszer gerjesztett e⁻-jai az elektron-transzportláncon keresztül vándorolnak az I. fotorendszerre. Eközben H⁺-ok lépnek át a membránon, és felhalmozódnak a tilakoid belső terében.
  • H⁺-okra ható hajtóerő

Sötétszakasz

  • ATP
  • ADP
  • NADPH
  • NADP
  • 5C - 5 szénatomos cukormolekula (pentóz-difoszfát).
  • CO₂ - Szén-dioxid. Szervetlen molekula, amelyekből a növény szerves molekulát: cukrot állít elő. Az 5 szénatomos cukor szénatomszámát növeli. A beépülését katalizáló enzimfehérje (Rubisco) a sötétreakciók kulcsenzime.
  • 3C
  • 3C - 3 szénatomos molekula (glicerinaldehid-3-foszfát)
  • 6C (glükóz) - A fotoszintézis terméke, mely 5 szénatomos cukorból és 1 szénatomos szervetlen szén-dioxidból képződik. A növény ezt használja fel a további anyagcserefolyamataiban keményítő-szintézisre, illetve a lebontó folyamatokban ATP-termelésre.
  • CO₂ megkötése, glicerinsav-3-foszfát képződése - A sötétszakasz kulcsreakciója. Itt épül be a szervetlen szén-dioxid a szerves cukormolekulába. Az autotróf folyamatok lényege, hogy szervetlen anyagból szerves anyag képződik. A szénatomszám molekulánként 5-ről 6-ra nő, a termék két darab 3 szénatomos glicerinsav-3-foszfát. A reakciót a Rubisco enzim katalizálja.
  • glicerinsav-1,3-difoszfát képződése - A 3 szénatomos glicerinsav-3-foszfát ATP felhasználásával glicerinsav-1,3-difoszfáttá alakul.
  • glicerinaldehid-3-foszfát képződése - A 3 szénatomos glicerinsav-1,3-difoszfát ugyancsak 3 szénatomos glicerinaldehid-3-foszfáttá alakul. A reakcióhoz NADPH szükséges, és szervetlen foszfát lép ki a molekulából (ezt az animáció az egyszerűség kedvéért nem tünteti fel).
  • glicerinaldehid-3-foszfát kilépése a ciklusból - Hat glicerinaldehid-3-foszfátból egy kilép a ciklusból, és a sejt glükózképzéshez használja fel.
  • pentóz-difoszfát képződése - Több lépésben, enzimek által katalizált reakciókban, ATP felhasználásával a 3 szénatomos glicerinaldehid-3-foszfát-molekulák 5 szénatomos pentóz-difoszfáttá (ribulóz-1,5-difoszfáttá) alakulnak. Ezt a ribulóz-1,5-difoszfát regenerációjának is nevezzük. A ciklus újraindul.

Mesterséges levél

  • nitrid félvezető - Olcsó, széles körben használt félvezető. Fényenergia segítségével a vizet bontja. Ez megfelel a fotoszintézis fényszakaszának.
  • fém katalizátor - A szén-dioxid redukcióját katalizálja. Ez megfelel a fotoszintézis sötétszakaszának. Szén-dioxidból szerves anyagot (hangyasavat) állít elő.
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • HCOOH (hangyasav)

Animáció

A fotoszintézis lényege, hogy a növény fényenergia felhasználásával szervetlen szén-dioxidból szerves anyagot, szőlőcukrot állít elő. A folyamat során oxigén képződik.

A fotoszintézis a zöld növényi részekben zajlik: ilyen a levél és gyakran a lágy szár is. A zöld színt a táplálékkészítő alapszövet okozza, melynek sejtjeiben nagy mennyiségben találunk fotoszintetizáló zöld színtesteket.

A zöld színtestek kettős membránnal rendelkeznek, belső membránjuk a korong alakú tilakoidokat alkotja. A tilakoidok egymásra pakolódva képezik az oszlopos gránumot. A tilakoidok membránja tartalmazza a fotoszintézis fényszakaszának kulcsenzimeit.

Ezek közül kiemelkedő fontosságú a két fotorendszer, és a köztük található elektronszállító rendszer.
A fotorendszerekben fehérjékhez kötött fényelnyelő pigmenteket találunk, melyek közül a zöld színű klorofill a legfontosabb.
A kettes fotorendszer központi klorofill-a molekulái foton hatására gerjesztődnek, és elektront adnak le. Ezek az elektronok az elektronszállító rendszerre kerülnek. Az elektronhiányos, oxidált klorofill az elektronjait vízmolekulákból pótolja, ez a folyamat a vízbontás: a vízmolekulák oxigénjei egyesülnek oxigénmolekulákká, a protonok pedig a belső oldalon halmozódnak fel.
Az elektronszállító rendszer első tagja a plasztokinon, amely az elektronokat a citokróm-komplexnek adja tovább. A citokróm vastartalmú fehérje, amely az elektronokat továbbítja a plasztocianinnak, miközben további protonokat pumpál a belső oldalra.
Az elektron-transzportláncról az elektronok az I. fotorendszerre kerülnek.
Az I. fotorendszer központi klorofill-molekulája elektronhiányos állapotban van, mivel fotonok hatására előzőleg elektronokat adott le. A leadott elektronok a ferredoxin molekulák közvetítésével a ferredoxin NADP reduktázra kerülnek.
A fényszakaszban a belső oldalon protonok halmozódnak fel, ezért itt a protonkoncentráció nő, illetve pozitív töltéstöbblet alakul ki. Ez kifelé irányuló hajtóerőt hoz létre. A protonok az ATPázon keresztül tudnak kiáramolni, eközben energia szabadul fel, hiszen nagy energiájú állapotból a töltés- és koncentrációkiegyenlítés miatt a rendszer kisebb energiájú állapotba kerül. A felszabaduló energia ATP-termelésre fordítódik. A kilépő protonokat és az elektronokat NADP veszi fel, és NADPH képződik.
Összefoglalva: a fotonok energiájának felhasználásával a protonok egyenlőtlen eloszlása alakul ki. Az emiatt ébredő hajtóerő ATP termelésére fordítódik.

A sötétszakasz reakciói nem igényelnek fényt. A sötétreakciók során a fényszakaszban termelt ATP energiájának és a NADPH hidrogénjeinek felhasználásával szén-dioxid beépítése zajlik szerves vegyületekbe.
Induljunk ki 3 darab 5 szénatomos cukorból! Ezek össz-szénatomszáma 15. Egy enzimfehérje mindhárom cukormolekulába egy-egy szén-dioxidot épít be, miközben a termékek kettéhasadnak. Így 6 darab 3 szénatomos molekula keletkezik: az össz-szénatomszám 18-ra nőtt. Ezután 1-1 NADPH és 1-1 ATP felhasználásával glicerinaldehid-3-foszfát képződik. Ezek egyike kilép a ciklusból, a többi 3 ATP felhasználásával visszaalakul 3 darab 5 szénatomos cukorrá, és a ciklus újraindul. Összességében tehát a körfolyamatban felszabadult egy 3 szénatomos molekula, ehhez szükség volt ATP-kre és NADPH-kra, melyek a fényszakaszban képződtek. Két ilyen ciklusban két 3 szénatomos molekula keletkezik, melyek összekapcsolódva a 6 szénatomos glükózzá alakulnak. A keletkezett glükózból a növény tartalék-tápanyagot, keményítőt állít elő, illetve a lebontó anyagcsere-folyamatokban ATP-termelésre használja.

Kísérletek folynak a mesterséges fotoszintetizáló rendszerek létrehozására. A mesterséges levélben két edényben elkülönítve zajlanak a fényreakciók és a sötétreakciók. A fényreakciók egy nitrid félvezetőn mennek végbe, amelyet megvilágítva vízbontás zajlik. Az oxigén buborékok formájában távozik, a protonok és egy vezetéken keresztül az elektronok átjutnak a másik edénybe, ahol a sötétreakciók zajlanak. Itt a fémkatalizátor segítségével hangyasav képződik szén-dioxidból és vízből. A rendszer lehetővé teszi a napfény energiájának hasznosítását. Emellett lehetőséget teremthet a légköri szén-dioxid mennyiségének csökkentésére, ami az üvegházhatás mérséklését segítheti.

Narráció

A fotoszintézis lényege, hogy a növény fényenergia felhasználásával szervetlen szén-dioxidból szerves anyagot, szőlőcukrot állít elő. A folyamat során oxigén képződik.

A fotoszintézis a zöld növényi részekben zajlik: ilyen a levél és gyakran a lágy szár is. A zöld színt a táplálékkészítő alapszövet okozza, melynek sejtjeiben nagy mennyiségben találunk fotoszintetizáló zöld színtesteket.

A zöld színtestek kettős membránnal rendelkeznek, belső membránjuk a korong alakú tilakoidokat alkotja. A tilakoidok egymásra pakolódva képezik az oszlopos gránumot. A tilakoidok membránja tartalmazza a fotoszintézis fényszakaszának kulcsenzimeit.

Ezek közül kiemelkedő fontosságú a két fotorendszer, és a köztük található elektronszállító rendszer.
A fotorendszerekben fehérjékhez kötött fényelnyelő pigmenteket találunk, melyek közül a zöld színű klorofill a legfontosabb.
A kettes fotorendszer központi klorofill-a molekulái foton hatására gerjesztődnek, és elektront adnak le. Ezek az elektronok az elektronszállító rendszerre kerülnek. Az elektronhiányos, oxidált klorofill az elektronjait vízmolekulákból pótolja, ez a folyamat a vízbontás: a vízmolekulák oxigénjei egyesülnek oxigénmolekulákká, a protonok pedig a belső oldalon halmozódnak fel.
Az elektronszállító rendszer első tagja a plasztokinon, amely az elektronokat a citokróm-komplexnek adja tovább. A citokróm vastartalmú fehérje, amely az elektronokat továbbítja a plasztocianinnak, miközben további protonokat pumpál a belső oldalra.
Az elektron-transzportláncról az elektronok az I. fotorendszerre kerülnek.
Az I. fotorendszer központi klorofill-molekulája elektronhiányos állapotban van, mivel fotonok hatására előzőleg elektronokat adott le. A leadott elektronok a ferredoxin molekulák közvetítésével a ferredoxin NADP reduktázra kerülnek.
A fényszakaszban a belső oldalon protonok halmozódnak fel, ezért itt a protonkoncentráció nő, illetve pozitív töltéstöbblet alakul ki. Ez kifelé irányuló hajtóerőt hoz létre. A protonok az ATPázon keresztül tudnak kiáramolni, eközben energia szabadul fel, hiszen nagy energiájú állapotból a töltés- és koncentrációkiegyenlítés miatt a rendszer kisebb energiájú állapotba kerül. A felszabaduló energia ATP-termelésre fordítódik. A kilépő protonokat és az elektronokat NADP veszi fel, és NADPH képződik.
Összefoglalva: a fotonok energiájának felhasználásával a protonok egyenlőtlen eloszlása alakul ki. Az emiatt ébredő hajtóerő ATP termelésére fordítódik.

A sötétszakasz reakciói nem igényelnek fényt. A sötétreakciók során a fényszakaszban termelt ATP energiájának és a NADPH hidrogénjeinek felhasználásával szén-dioxid beépítése zajlik szerves vegyületekbe.
Induljunk ki 3 darab 5 szénatomos cukorból! Ezek össz-szénatomszáma 15. Egy enzimfehérje mindhárom cukormolekulába egy-egy szén-dioxidot épít be, miközben a termékek kettéhasadnak. Így 6 darab 3 szénatomos molekula keletkezik: az össz-szénatomszám 18-ra nőtt. Ezután 1-1 NADPH és 1-1 ATP felhasználásával glicerinaldehid-3-foszfát képződik. Ezek egyike kilép a ciklusból, a többi 3 ATP felhasználásával visszaalakul 3 darab 5 szénatomos cukorrá, és a ciklus újraindul. Összességében tehát a körfolyamatban felszabadult egy 3 szénatomos molekula, ehhez szükség volt ATP-kre és NADPH-kra, melyek a fényszakaszban képződtek. Két ilyen ciklusban két 3 szénatomos molekula keletkezik, melyek összekapcsolódva a 6 szénatomos glükózzá alakulnak. A keletkezett glükózból a növény tartalék-tápanyagot, keményítőt állít elő, illetve a lebontó anyagcsere-folyamatokban ATP-termelésre használja.

Kísérletek folynak a mesterséges fotoszintetizáló rendszerek létrehozására. A mesterséges levélben két edényben elkülönítve zajlanak a fényreakciók és a sötétreakciók. A fényreakciók egy nitrid félvezetőn mennek végbe, amelyet megvilágítva vízbontás zajlik. Az oxigén buborékok formájában távozik, a protonok és egy vezetéken keresztül az elektronok átjutnak a másik edénybe, ahol a sötétreakciók zajlanak. Itt a fémkatalizátor segítségével hangyasav képződik szén-dioxidból és vízből. A rendszer lehetővé teszi a napfény energiájának hasznosítását. Emellett lehetőséget teremthet a légköri szén-dioxid mennyiségének csökkentésére, ami az üvegházhatás mérséklését segítheti.

Kapcsolódó extrák

A kocsánytalan tölgy

Ebben a filmben megtudhatod mi a különbség a kocsányos és a kocsánytalan tölgy között.

Nád és gyékény

Nagy termetű, állóvizek nádasait alkotó kozmopolita egyszikű növények.

Fenyőfélék közelről

A fenyőfélék közé mintegy 220 faj tartozik, lássunk most belőlük néhányat.

A csípőspaprika

A paprikák csípősségéért a benne keletkező kapszaicin felelős. Ez az anyag váltja ki testünk...

Lóhere

Tényleg olyan ritka a négylevelű változata? A lóhere híres címer- és szerencsenövény, magas...

Mezei zsurló

Gyöktörzzsel rendelkező évelő növény, mely akár a 2-3 méteres magasságot is elérheti. A növény...

Gyermekláncfű

Márciusban a gyerekek kedvelt szokása pongyola pitypangból koszorút fonni. Ismerkedjünk meg...

Levél felépítése

Az animáció bemutatja a főbb levéltípusokat és az egyszikű és kétszikű növények levelei...

Kosárba helyezve!