
Привет! Я Жанна Казанская, готовлю 11-классников к ЕГЭ по биологии. Читай мои разборы заданий из экзамена в Умскул Журнале.
Если есть фотосинтез, то почему нет видеосинтеза?
Когда при решении подобных задач на ЕГЭ тянет на философию, нужно прокачать знания теории. Написали для тебя эту статью, где расскажем:
- что такое фотосинтез;
- на какие основные фазы он делится;
- что нужно помнить при решении заданий ЕГЭ.
Что такое фотосинтез
Начнём с того, что фотосинтез — это процесс, который протекает в зелёных клетках. Обычно это клетки растений, которые содержат зелёный пигмент — хлорофилл.
Обязательные ингредиенты фотосинтеза — свет, углекислый газ и само растение. В процессе выделяется побочный продукт — кислород (газ, которым мы дышим) — и синтезируется глюкоза.
Важно помнить, что в фотосинтезе есть две фазы — световая и темновая. Эти названия не совсем верны биологически, но именно их ты встретишь на ЕГЭ.
Другие тонкости для успешного решения задач в ЕГЭ по химии и по другим предметам рассказываем на курсах в онлайн-школе «Умскул». Приходи на бесплатную консультацию:
Что нужно знать о фотосинтезе для ЕГЭ
Световая фаза
Световая фаза протекает в тилакоидах. У растений в клетках есть зелёные пластиды — хлоропласты. Они имеют две оболочки, внутренняя из которых образует складки, которые и называются тилакоидами.
Суть световой фазы в том, чтобы перевести солнечную энергию в химическую, которая будет использоваться для синтеза глюкозы в следующей фазе. Запомни, что здесь глюкоза не образуется, но зато выделяется побочный продукт, который необходим нам для дыхания, — кислород.
Всё начинается с того, что свет, попадая на зелёные клетки, проходит внутрь и падает на диск — тилакоиды. Этот свет и энергия передаются электронам хлорофилла — зелёного пигмента, который находится в оболочке диска. В результате чего электроны перевозбуждаются, начинают двигаться, перемещаться и выходят из мембраны тилакоида во внутреннюю среду хлоропласта.
Их перемещение происходит по особой цепи переносчиков — электрон-транспортной цепи (ЭТЦ). В момент, когда перемещаются электроны, начинает синтезироваться аденозинтрифосфат (АТФ) — особое химическое вещество, своего рода накопитель энергии.
Электронов, которые выходят из оболочки, довольно много, и в результате тилакоиды снаружи приобретают отрицательный заряд. Одновременно вода, которая находится внутри тилакоида, под действием света начинает распадаться на кислород, положительно заряженный водород (протоны водорода) и электроны. Такой распад воды обозначают термином «фотолиз».
Что происходит с этими элементами? Протоны водорода скапливаются внутри тилакоида, кислород выделяется наружу, электроны возвращаются на хлорофилл. Но куда же они встают? Вспомни, что, когда электроны выбились в самом начале, образовалось пустое окошко — именно туда возвращаются электроны из воды.
Внутри тилакоида скапливается много протонов водорода, снаружи — много отрицательно заряженных электронов. Когда разница достигает некоторого предела, протоны водорода начинают выходить через мембрану тилакоида, проходя через АТФ-канал. В нём идёт синтез АТФ, то есть снова накапливается энергия в переносчике. Этот процесс называется фотофосфорилированием, потому что происходит присоединение фосфатов к АТФ под действием света.
Снаружи тилакоида находится переносчик — никотинамидадениндинуклеотидфосфат, или НАДФ. Именно он будет присоединять к себе протоны водорода, которые вышли через АТФ-канал, и электроны. Присоединяя их, он превращается в свою восстановленную форму — НАДФН.
Важно запомнить, что выход многочисленных протонов водорода называется протонным градиентом, — это может встретиться на ЕГЭ.
Теперь давай кратко обобщим всю информацию о световой фазе.
Место протекания: мембраны тилакоидов.
Важные этапы:
- возбуждение хлорофилла и движение электронов по электрон-транспортной цепи;
- фотолиз воды (побочный продукт фотолиза — кислород);
- синтез АТФ = фотофосфорилирование;
- синтез НАДФН.
Итоги фазы:
- свободный кислород, который выделился из воды;
- АТФ, который накопил энергию, необходимую для синтеза глюкозы;
- НАДФH, который накопил протоны водорода, тоже необходимые для синтеза глюкозы.
Темновая фаза
Название её не совсем точное, потому что можно подумать, что она протекает в темноте. Но на самом деле темновая фаза просто не зависит от наличия света.
Происходит она в строме — внутренней среде хлоропласта. Именно там в цикле Кальвина (цепь циклических реакций) образуется глюкоза. Для этого нужна энергия, запасённая в световой фазе, углекислый газ из воздуха и вода, которая всасывается растением из почвы.
В темновой фазе протекает цикл Кальвина, в процессе которого синтезируется глюкоза. Для этого нужны:
- углекислый газ, который фиксируется или всасывается листьями растения прямо из воздуха;
- вода, которая обычно всасывается корнями из почвы;
- АТФ, который будет «спонсировать» энергией эту фазу;
- протоны водорода, которые отщепляются от НАДФН.
В дальнейшем глюкоза либо запасается в виде крахмала, либо расходуется на нужды организма. При этом все продукты световой фазы возвращаются в свою исходную форму: НАДФН превращается в НАДФ без водорода, АТФ распадается до АДФ без энергии. И всё повторяется по кругу.
Важно: не перепутай цикл Кребса и цикл Кальвина. Первый встречается в энергетическом обмене, а второй — в темновой фазе фотосинтеза.
Подведём итоги темновой фазы.
Место протекания: строма хлоропласта.
Участники:
- АТФ;
- НАДФH;
- ферменты цикла Кальвина;
- углекислый газ;
- вода.
Важные этапы:
- поглощение углекислого газа из воздуха;
- окисление до первоначальной формы НАДФН;
- распад АТФ до АДФ;
- образование глюкозы.