Vše o fotosyntéze: schémata, vysvětlení, ilustrace
Fotosyntéza je životně důležitý proces, který se vyskytuje u mnoha rostlin, řas a některých bakterií. Hraje ústřední roli při udržování života na Zemi tím, že umožňuje produkci organických molekul a uvolňování kyslíku. Fotosyntéza je nejen základem potravního řetězce na planetě, ale také udržuje ekologickou rovnováhu. K fotosyntéze dochází v chloroplastech, které obsahují barvivo chlorofyl. Chlorofyl absorbuje světlo, zejména modré a červené spektrum, a přeměňuje jeho energii na energii chemickou.
Vše, co potřebujete vědět o chlorofylech a chloroplastech
Chloroplasty – Jedná se o organely specializované na fotosyntézu, přítomné v buňkách rostlin a některých dalších organismů. Mají složitou vnitřní strukturu, která zahrnuje následující součásti:
1. Vnější obal – membrána je lipidová bariéra, která odděluje vnitřní prostor chloroplastu od cytoplazmy buňky.
2. Vnitřní membrána je membrána, která se nachází uvnitř vnější membrány. Je to také lipidová bariéra, která rozděluje prostor chloroplastů na dvě hlavní části: stroma a tylakoidy.
3. Stroma je tekutá matrice v chloroplastu. Obsahuje různé enzymy, ribozomy, DNA a další molekuly nezbytné pro temnou fázi fotosyntézy.
4. Tylakoidy jsou systémem membránových struktur v chloroplastu. Vypadají jako tašky nebo talíře, složené do stohu zvaného grana. Thylakoidy obsahují chlorofyl a další pigmenty, které absorbují světlo pro fotosyntézu.
5. Grana je hromada thylakoidů, které jsou vzájemně propojeny. Obsahují fotosystémy, které provádějí světelnou fázi fotosyntézy tím, že absorbují světelnou energii a přeměňují ji na chemickou energii.
6. Lumen je prostor uvnitř thylakoidů, ohraničený membránami. Zde dochází ke světelným reakcím fotosyntézy, včetně přenosu elektronů a syntézy ATP.
Funkce chloroplastu
Hlavní funkcí chloroplastů je provádět fotosyntézu. Přeměňují světelnou energii na chemickou energii, která se používá k syntéze organických molekul, jako je glukóza. Chloroplasty se také podílejí na syntéze lipidů, aminokyselin a dalších důležitých molekul. Zajímavost: chloroplasty se snaží uspořádat v buňce tak, aby jejich tylakoidní membrány byly v pravém úhlu ke slunečnímu záření. Nebo jednoduše řečeno, chloroplasty v buňce jsou vždy přitahovány ke světlu. Chlorofyly jsou hlavní pigmenty odpovědné za absorpci světla během fotosyntézy v rostlinách. Chlorofyly jsou pigmenty, které se nacházejí v chloroplastech rostlinných buněk. Chlorofyly se skládají ze dvou hlavních typů – chlorofyl a a chlorofyl b. Chlorofyl „a“ je nejhojnější a hraje hlavní roli ve fotosyntéze, zatímco chlorofyl „b“ doplňuje jeho funkce.
Funkce chlorofylu
Absorpce světla
Chlorofyly absorbují světlo v určitých spektrálních rozsazích. Hlavní absorpční píky chlorofylu „a“ jsou v modré (asi 430 nm) a červené (asi 662 nm) oblasti spektra a chlorofyl „b“ absorbuje světlo v dalších oblastech, hlavně v zelené (asi 450-500 nm) a oranžové (kolem 640 nm) oblasti.
Fotochemie
Pohlcené světlo způsobuje elektronové přechody v molekule chlorofylu, což vede k uvolnění energie a spuštění řetězce chemických reakcí, včetně na světle závislé reakce fotosyntézy.
Vliv na barvu rostlin
Chlorofyly hrají klíčovou roli při určování zelené barvy rostlin. To je způsobeno jejich schopností absorbovat světlo v modré a červené spektrální oblasti a odrážet zelené světlo. Výsledkem je, že když světlo dopadne na chlorofyly, absorbují energii v rozsahu, který nezahrnuje zelené světlo, a odrážejí ji zpět. Odraz zeleného světla dává rostlinám zelenou barvu a činí je viditelnými pro lidské oko. Tento jev vysvětluje, proč většina rostlin na Zemi vypadá zeleně. Některé rostliny však mohou mít různé odstíny zelené v závislosti na obsahu chlorofylu. Některé rostliny mohou mít například tmavší zelený odstín kvůli vysokému obsahu chlorofylu, zatímco jiné mohou mít světle zelený nebo žlutozelený odstín kvůli relativně nízkému obsahu chlorofylu nebo přítomnosti jiných pigmentů, jako jsou karotenoidy. Chlorofyly jsou tedy hlavním faktorem určujícím zelenou barvu rostlin a hrají důležitou roli v jejich zrakovém vnímání.
Čtěte také: Nejlepší cvičení a hry pro rozvoj dětské paměti
Najděte lektora pro požadované předměty Najděte lektora
Proces fotosyntézy: podrobný popis
Fotosyntéza je proces, při kterém rostliny a některé další organismy využívají světelnou energii k přeměně oxidu uhličitého a vody na organické látky, jako je glukóza, a také k uvolňování kyslíku.
Krok 1: Absorpce světla
V této fázi začíná absorpce světla rostlinnými pigmenty. Hlavně chlorofyly, které se nacházejí v chloroplastech rostlinných buněk. Chlorofyly jsou schopny absorbovat světlo v určitých spektrálních oblastech, hlavně v modré a červené části spektra.
Krok 2: Odezva závislá na světle
Dále nastává v tylakoidech chloroplastů reakce závislá na světle: světelná energie se přeměňuje na chemickou energii. Chlorofylové pigmenty absorbují světelnou energii a přenášejí ji na elektrony, což způsobuje jejich excitaci.
Krok 3: Fotofosforylace
Excitované elektrony jsou přenášeny přes elektronový transportní řetězec v thylakoidní membráně. Tím se uvolňuje energie, která se využívá k vytvoření gradientu protonů (H+) přes membránu. Protonový gradient využívá enzym ATP syntáza k syntéze molekul adenosintrifosfátu (ATP), hlavního zdroje energie v buňce.
Krok 4: Uvolnění kyslíku
Při reakci závislé na světle se voda štěpí na molekuly vodíku a kyslíku. Kyslík se uvolňuje jako vedlejší produkt a opouští buňku speciálními otvory nazývanými průchody plynu.
Krok 5: Reakce nezávislá na světle (Calvinův cyklus)
Calvinův cyklus, také známý jako temná fáze fotosyntézy nebo reakce nezávislá na světle, je důležitou součástí procesu fotosyntézy. Vyskytuje se v rostlinných chloroplastech a zahrnuje řadu chemických reakcí zaměřených na fixaci oxidu uhličitého a produkci organických molekul.
Světlá a tmavá fáze fotosyntézy
Proces fotosyntézy lze rozdělit na dvě hlavní reakce: na světle závislou a na světle nezávislou (tmu).
Reakce závislá na světle
Při reakci závislé na světle chlorofyl absorbuje světlo a předává svou energii elektronům nacházejícím se v molekulách chlorofylu.
Tyto elektrony pak proudí elektronovým transportním řetězcem a vytvářejí energetický gradient. V důsledku toho se molekula vody rozštěpí na molekuly kyslíku a protony a uvolněné elektrony se přenesou na speciální molekuly zvané akceptory elektronů.
Světle nezávislá (tmavá) reakce
Při reakci nezávislé na světle se oxid uhličitý fixuje a syntetizují se organické molekuly. Calvinův cyklus zahrnuje řadu chemických reakcí, které přeměňují oxid uhličitý na glukózu a další organické sloučeniny.
Reakce nezávislá na světle je pojmenována po americkém vědci Melvinu Calvinovi, který za výzkum tohoto procesu obdržel v roce 1961 Nobelovu cenu.
Calvinův cyklus se vyskytuje v chloroplastech rostlinných buněk, ve zvláštní oblasti chloroplastu zvané stroma. V tomto cyklu se oxid uhličitý (CO2) produkovaný během reakce závislé na světle používá k syntéze organických molekul, především glukózy.
Chcete-li si prostudovat téma fotosyntézy a zapamatovat si všechny fáze a termíny, můžete se obrátit o pomoc na učitele biologie. Učitel posoudí znalosti z předmětu, sestaví učební plán na základě cílů studenta a pomůže připravit se na závěrečný test nebo závěrečnou zkoušku. Výběr lektora na vzdělávací platformě BUKI, můžete si vybrat přesně toho, kdo má zkušenosti s výcvikem studentů a nabízí pro vás nejpřijatelnější cenu.
Čtěte také: Jak rozvíjet měkké dovednosti u dítěte
Líbil se vám článek? Hodnotit