Вся электронная библиотека >>>

 КПД зелёного листа >>>

    

 

КПД зелёного листа


Раздел: Наука

ПРИРОДА ФОТОСИНТЕЗА

  

 

Основная особенность процесса фотосинтеза — это происходящее в ходе его разложение молекул воды под действием энергии света. При этом кислород из воды выделяется в виде свободного газа, а водород идет на восстановление углекислоты, частично внедряясь в молекулу, частично отнимая у нее кислород.

Усвоение углекислоты сопровождается накоплением в продуктах фотосинтеза энергии. В продуктах, образовавшихся при усвоении одного грамм -моля углекислоты (44 г), запасается 112 ккал энергии . Однако это только часть той энергии, которую растению необходимо поглотить, чтобы осуществился процесс фотосинтеза с усвоением грамм-моля С03—углекислоты.

Фотосинтез — процесс сложный, многоступенчатый. В каждой из стадии этого процесса превращающаяся энергия используется с некоторыми потерями (т. е. с КПД меньшим, чем 1 или 100%). В конечном итоге в продуктах фотосинтеза запасается только часть энергии, которую должен поглотить лист растения для обеспечения хода процесса. При этом в разных условиях КПД фотосинтеза сильно меняется. Задача изучения процесса фотосинтеза и состоит в том, чтобы выяслять теоретически достижимые максимальные его КПД и находить способы повышать его до теоретически возможных.

И то и другое определяется особенностями отдельных реакций, из которых складывается процесс фотосинтеза.

Важнейшая особенность процесса фотосинтеза в том, что в нем участвуют одновременно световые, чисто фотохимические реакции, которые идут под непосредственным влиянием энергии поглощаемого света, и так называемые темновые — энзиматические. Ход темновых реакций ускоряется и регулируется активными веществами — энзимами, или ферментами, и не требует непосредственного участия энергии света.

Схематически соотношение между этими реакциями можно изобразить так, как это сделано на  3. Поглощая свет, фотохимически активное зеленое вещество — хлорофилл становится высокоактивным и обогащает энергией элементы молекул воды — водород и кислород. Затем идут серии ступенчатых темновых реакций. Движущей силой этих реакций служит ранее, поглощенная энергия света, но уже превращенная в энергию химическую. Темновые реакции идут в несколько ступеней и с частичной потерей приобретенной в световой стадии энергии. При этом водород я кислород передаются последовательно на ряд активных переносчиков, а в конце концов водород на С02—углекислоту, образуя конечные продукты процесса фотосинтеза — органические вещества, а кислород выделяется в виде свободного газа.

Скорость протекания обычных химических реакций, в том числе и темновых реакций фотосинтеза, обычно зависит ат температуры. Повышение температуры приводит молекулы реагирующих веществ в возбужденное состояние, ускоряет их движение, а тем самым столкновения между собой и ход реакций.

Что же касается фотохимических световых реакций, то они практически не зависят от изменения температуры в биологически допустимых пределах. Происходит это потому, что молекулы веществ, поглощающих энергию света, обогащаются ею столь сильно, что изменение температуры практически не имеет существенного значения и не влияет на повышение энергии возбуждения. Знание этих особенностей дает возможность не только демонстрировать, но и изучать фотохимические и темновые реакции, участвующие в процессе фотосинтеза ( 4).

Так, при низких интенсивностях света потенциальная работоспособность систем фотохимических и энзиматических реакций фотосинтеза обычно бывает далеко не исчерпанной. В этих условиях уровень фотосинтеза лимитируется ограниченным количеством энергии света, которая вводится в реакцию через фотохимические активные системы. Эти фотохимические реакции на изменение температур не отзывчивы. А потому при низких интенсивностях света не отзывается на изменение температур и фотосинтез ( 4, кривые 1. и 2),

Потенциальная работоспособность фотохимического светового аппарата фотосинтеза обычно велика и не исчерпывается даже при высоких интенсивностях света. Но при высоких ик- теисивностях света частично или даже полностью исчерпывается запас активности и пропускная способность темновых, эн- зиматических реакций. Но они отзывчивы на изменения температуры. Поэтому повышение температур в зоне высоких интенсивностей света обычно усиливает фотосинтез, активизируя течения темновых реакций (кривые 1 и 2,  4).

Однако в ряде случаев в растениях может сформироваться фотосинтетический аппарат с неполноценной фотохимической частью. Схематически это показано кривыми 3 и 4 на  4. В этом случае и общая крутизна подъема световых кривых и уровень плато бывает низким. Кроме того, не наблюдается отзывчивости на повышение температур даже в зоне высоких интенсивностей света, так как и здесь процесс лимитируется малоактивной фотохимической системой.

Анализируя световые кривые фотосинтеза, мы можем изучать состояние фотосинтетического аппарата растений и находить способы его улучшений и активизации.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Биология и медицина. Зелёный лист

 

Смотрите также:

 

Фотосинтез. Пельтье и Каванту открыли хлорофилл. Книги из серии 100...

Именно в этих лучах была обнаружена им также и наибольшая интенсивность фотосинтеза, что указывало на решающую роль хлорофилла в изучаемом явлении.
Сегодня нет никаких сомнений: хлоропласт — это созданный природой аппарат для фотосинтеза, а доказал это...

 

...ресурсов. Современные естественно-научные средства. Фотосинтез...

Кроме того, спектроскопические исследования показывают, что фотосинтез включает взаимодействие многих молекул хлорофилла.
...с одной стороны, о качественно простых природах, а с другой, - о чём-то более близком будущим объяснительным моделям...

 

ФОТОСИНТЕЗ — процесс образования органических веществ...

Фотосинтез оказал огромное влияние на дальнейшую эволюцию жизни на Земле.
Природой был выработан еще один механизм, защищающий живое от действия этого фактора, и главную роль в этом сыграл процесс Ф. Кислород, выделяемый в ходе Ф. и попавший в верхние слои...

 

...эволюции жизни. Переход в эволюции живой материи. КСЕ. Фотосинтез....

Значительно увеличилась биомасса Земли. В результате фотосинтеза кислород уже в значительных количествах стал выделяться в атмосферу.
...с одной стороны, о качественно простых природах, а с другой, - о чём-то более близком будущим объяснительным моделям...

 

Саксаул в антарктиде?

Консультировали пограничников в Ботаническом институте сотрудники лаборатории экологии и физиологии фотосинтеза.
Но его природа очень хрупка: вездеход процарапал следы в тундре — и нужны десятки лет, чтобы эти шрамы исчезли.

 

Фотосинтез. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

При фотосинтезе квантовая энергия видимого солнечного излучения переводит молекулы хлорофилла на более высокий энергетический уровень. При этом в идеализированной схеме фотосинтеза 6 грамм-молекул Н2О и 6 грамм-молекул СО2...

 

Последние добавления:

 

Лечение мёдом