ЕГЭ

Как решать задачи на фотосинтез в ЕГЭ по биологии

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.

    Читай по теме: