Tritt während des Prozesses der Photosynthese auf. Der Prozess der Photosynthese: kurz und anschaulich für Kinder

Die Photosynthese ist der wichtigste Prozess, der der Entstehung und Existenz der überwiegenden Mehrheit der Organismen auf der Erde zugrunde liegt.

Photosynthese ist der Prozess der Bildung organischer Verbindungen aus Kohlendioxid (CO 2) und Wasser (H 2 O) unter Verwendung von Lichtenergie.

Chloroplasten in Pflanzenzellen und Falten der Zytoplasmamembran von Prokaryoten enthalten ein grünes Pigment - Chlorophyll. Chlorophyll hat eine spezielle chemische Struktur, die es ihm ermöglicht, Lichtquanten einzufangen. Das Chlorophyllmolekül ist in der Lage, durch Sonnenlicht angeregt zu werden, seine Elektronen abzugeben und sie auf höhere Energieniveaus zu bewegen.

Beispiel:

Dieser Vorgang kann mit dem Hochwerfen eines Balls verglichen werden. Wenn der Ball aufsteigt, speichert er potentielle Energie; Wenn er fällt, verliert er sie. Die Elektronen fallen nicht zurück, sondern werden von Molekülen des Elektronenträgers NADP+ (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) aufgenommen. Gleichzeitig wird ihre Energie teilweise für die Bildung von ATP aufgewendet.

Der Prozess der Photosynthese umfasst zwei aufeinanderfolgende Phasen: Licht Und dunkel

Lichtphase

Die Lichtphase ist das Stadium, in dem die vom Chlorophyll absorbierte Lichtenergie in der Elektronentransportkette in elektrochemische Energie umgewandelt wird. Es wird im Licht, in den Membranen von Granthylakoiden, unter Beteiligung von Trägerproteinen und ATP-Synthetase durchgeführt.

Die Lichtphase der pflanzlichen Photosynthese umfasst nichtzyklische Phosphorylierung Und Photolyse von Wasser.

Auf den Photosynthesemembranen von Granchloroplasten laufen folgende Prozesse ab:

• Anregung von Chlorophyllelektronen durch Lichtquanten und deren Übergang auf ein höheres Energieniveau;
• Reduktion von Elektronenakzeptoren – NADP + zu NADP·H 2;
• Photolyse von Wasser unter Beteiligung von Lichtquanten:

2 H 2 O → 4 H + + 4 e − + O 2

Die Ergebnisse von Lichtreaktionen sind:

• Photolyse von Wasser unter Bildung von freiem Sauerstoff;
• ATP-Synthese;
• Reduktion von NADP+ zu NADP H.

Passt auf!

Bei den Reaktionen der hellen Phase der Photosynthese wird Energie in NADPH·H und ATP akkumuliert, die in den Prozessen der dunklen Phase verbraucht wird.

Die Synthese von ATP aus ADP mittels Lichtenergie ist ein sehr effektiver Prozess: Es wird \(30\) Mal gleichzeitig in Chloroplasten gebildet! mehr ATP als in Mitochondrien.

Während der Hellphase entstehen energiereiche Wasserstoffmoleküle und -ionen, die für die Dunkelphase der Photosynthese notwendig sind. Weitere Prozesse der Photosynthese können ohne Sonnenlicht ablaufen.

Dunkle Phase

Es kommt zu den Reaktionen der Dunkelphase der Photosynthese unabhängig vom Licht.

Die Dunkelphase ist der Prozess der Umwandlung von CO 2 in Glukose unter Verwendung der in ATP- und NADPH-Molekülen gespeicherten Energie.

Diese Reaktionen finden im Stroma von Chloroplasten statt, wo energiereiche Substanzen aus den Thylakoiden ankommen: NADPH H und ATP, die sich in den Reaktionen der Lichtphase der Photosynthese ansammeln.

Über die Spaltöffnungen erhält die Pflanze ihre Kohlenstoffquelle (CO2) aus der Luft.

Als Dunkelphase bezeichnet man die Umwandlung von Kohlendioxid in Glukose während der Dunkelphase der Photosynthese Calvin-Zyklus, benannt nach seinem Entdecker.

Das Ergebnis düsterer Reaktionen ist die Umwandlung von Kohlendioxid in Glukose und dann in Stärke.

Neben Glukosemolekülen kommt es im Stroma von Chloroplasten zur Bildung von Aminosäuren, Nukleotiden und Alkoholen.

Die Gesamtgleichungen und Teilreaktionen der Photosynthese sind in der Tabelle dargestellt.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei der Photosynthese im Wesentlichen um die natürliche Synthese organischer Substanzen, bei der CO2 aus der Atmosphäre und dem Wasser in Glukose und freien Sauerstoff umgewandelt wird.

Dies erfordert die Anwesenheit von Solarenergie.

Die chemische Gleichung für den Prozess der Photosynthese lässt sich allgemein wie folgt darstellen:

Die Photosynthese besteht aus zwei Phasen: dunkel und hell. Die chemischen Reaktionen der dunklen Phase der Photosynthese unterscheiden sich deutlich von den Reaktionen der hellen Phase, allerdings hängen die dunkle und die helle Phase der Photosynthese voneinander ab.

Die Lichtphase kann in Pflanzenblättern ausschließlich im Sonnenlicht stattfinden. Für die Dunkelheit ist die Anwesenheit von Kohlendioxid notwendig, weshalb die Pflanze dieses ständig aus der Atmosphäre aufnehmen muss. Nachfolgend werden alle Vergleichsmerkmale der dunklen und hellen Phasen der Photosynthese aufgeführt. Zu diesem Zweck wurde eine Vergleichstabelle „Phasen der Photosynthese“ erstellt.

Lichtphase der Photosynthese

Die Hauptprozesse in der Lichtphase der Photosynthese finden in den Thylakoidmembranen statt. Dazu gehören Chlorophyll, Elektronentransportproteine, ATP-Synthetase (ein Enzym, das die Reaktion beschleunigt) und Sonnenlicht.

Darüber hinaus lässt sich der Reaktionsmechanismus wie folgt beschreiben: Wenn Sonnenlicht auf die grünen Blätter von Pflanzen trifft, werden in ihrer Struktur Chlorophyllelektronen (negative Ladung) angeregt, die, nachdem sie in einen aktiven Zustand übergegangen sind, das Pigmentmolekül verlassen und auf dem Blatt landen außerhalb des Thylakoids, dessen Membran ebenfalls negativ geladen ist. Gleichzeitig werden Chlorophyllmoleküle oxidiert und die bereits oxidierten reduziert, wodurch dem in der Blattstruktur befindlichen Wasser Elektronen entzogen werden.

Dieser Prozess führt dazu, dass Wassermoleküle zerfallen und die durch die Photolyse von Wasser entstehenden Ionen ihre Elektronen abgeben und sich in OH-Radikale umwandeln, die weitere Reaktionen durchführen können. Diese reaktiven OH-Radikale verbinden sich dann zu vollwertigen Wassermolekülen und Sauerstoff. Dabei entweicht freier Sauerstoff in die äußere Umgebung.

Als Ergebnis all dieser Reaktionen und Transformationen ist die Blattthylakoidmembran auf der einen Seite positiv (aufgrund des H+-Ions) und auf der anderen Seite negativ (aufgrund der Elektronen) geladen. Wenn der Unterschied zwischen diesen Ladungen auf den beiden Seiten der Membran mehr als 200 mV erreicht, passieren Protonen spezielle Kanäle des ATP-Synthetase-Enzyms und dadurch wird ADP in ATP umgewandelt (als Ergebnis des Phosphorylierungsprozesses). Und atomarer Wasserstoff, der aus Wasser freigesetzt wird, setzt den spezifischen Träger NADP+ wieder in NADP·H2 um. Wie wir sehen können, laufen in der Lichtphase der Photosynthese drei Hauptprozesse ab:

1. ATP-Synthese;
2. Schaffung von NADP H2;
3. Bildung von freiem Sauerstoff.

Letzteres wird in die Atmosphäre abgegeben und NADP H2 und ATP nehmen an der Dunkelphase der Photosynthese teil.

Dunkle Phase der Photosynthese

Die Dunkel- und Hellphasen der Photosynthese sind durch einen hohen Energieaufwand der Pflanze gekennzeichnet, die Dunkelphase verläuft jedoch schneller und erfordert weniger Energie. Dunkelphasenreaktionen erfordern kein Sonnenlicht und können daher sowohl tagsüber als auch nachts auftreten.

Alle Hauptprozesse dieser Phase finden im Stroma des pflanzlichen Chloroplasten statt und stellen eine einzigartige Kette aufeinanderfolgender Umwandlungen von Kohlendioxid aus der Atmosphäre dar. Die erste Reaktion in einer solchen Kette ist die Fixierung von Kohlendioxid. Damit dies reibungsloser und schneller geschieht, hat die Natur das Enzym RiBP-Carboxylase bereitgestellt, das die Fixierung von CO2 katalysiert.

Als nächstes findet ein ganzer Reaktionszyklus statt, dessen Abschluss die Umwandlung von Phosphoglycerinsäure in Glucose (natürlicher Zucker) ist. Alle diese Reaktionen nutzen die Energie von ATP und NADP H2, die in der Lichtphase der Photosynthese entstehen. Neben Glukose entstehen bei der Photosynthese auch andere Stoffe. Darunter sind verschiedene Aminosäuren, Fettsäuren, Glycerin und Nukleotide.

Phasen der Photosynthese: Vergleichstabelle

Vergleichskriterien	Lichtphase	Dunkle Phase
Sonnenlicht	Erforderlich	Nicht benötigt
Ort der Reaktion	Chloroplastengrana	Chloroplastenstroma
Abhängigkeit von der Energiequelle	Hängt vom Sonnenlicht ab	Hängt von ATP und NADP H2 ab, das in der leichten Phase gebildet wird, und von der Menge an CO2 aus der Atmosphäre
Ausgangsmaterialien	Chlorophyll, Elektronentransportproteine, ATP-Synthetase	Kohlendioxid
Die Essenz der Phase und was entsteht	Freier O2 wird freigesetzt, ATP und NADP H2 werden gebildet	Bildung von natürlichem Zucker (Glukose) und Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre

Photosynthese - Video

Photosynthese ist der Prozess der Bildung organischer Substanzen in grünen Pflanzen. Die Photosynthese erzeugte die gesamte Pflanzenmasse der Erde und sättigte die Atmosphäre mit Sauerstoff.

Wie ernährt sich die Pflanze?

Früher war man davon überzeugt, dass Pflanzen alle Nährstoffe für ihre Ernährung aus dem Boden beziehen. Doch eine Erfahrung hat gezeigt, dass dem nicht so ist.

Ein Baum wurde in einen Topf mit Erde gepflanzt. Gleichzeitig wurde die Masse der Erde und des Baumes gemessen. Als sie einige Jahre später beides noch einmal wogen, stellte sich heraus, dass die Masse der Erde nur um wenige Gramm abgenommen hatte, während die Masse der Pflanze um viele Kilogramm zugenommen hatte.

Dem Boden wurde lediglich Wasser zugesetzt. Woher kamen diese Kilogramm Pflanzenmasse?

Aus der Luft. Sämtliche organische Substanz in Pflanzen entsteht aus atmosphärischem Kohlendioxid und Bodenwasser.

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Energie

Tiere und Menschen essen Pflanzen, um Lebensenergie zu gewinnen. Diese Energie ist in den chemischen Bindungen organischer Substanzen enthalten. Woher kommt sie?

Es ist bekannt, dass eine Pflanze ohne Licht nicht normal wachsen kann. Licht ist die Energie, mit der eine Pflanze die organischen Substanzen ihres Körpers aufbaut.

Es spielt keine Rolle, um welche Art von Licht es sich handelt, ob solar oder elektrisch. Jeder Lichtstrahl trägt Energie, die zur Energie chemischer Bindungen wird und wie Klebstoff Atome in großen Molekülen organischer Substanzen hält.

Wo findet Photosynthese statt?

Die Photosynthese findet nur in den grünen Pflanzenteilen statt, genauer gesagt in speziellen Organen der Pflanzenzellen – den Chloroplasten.

Reis. 1. Chloroplasten unter dem Mikroskop.

Chloroplasten sind eine Art Plastiden. Sie sind immer grün, weil sie eine grüne Substanz enthalten – Chlorophyll.

Der Chloroplast ist durch eine Membran vom Rest der Zelle getrennt und sieht aus wie ein Korn. Das Innere des Chloroplasten wird Stroma genannt. Hier beginnen die Prozesse der Photosynthese.

Reis. 2. Innere Struktur des Chloroplasten.

Chloroplasten sind wie eine Fabrik, die Rohstoffe erhält:

• Kohlendioxid (Formel – CO₂);
• Wasser (H₂O).

Wasser kommt aus den Wurzeln und Kohlendioxid kommt aus der Atmosphäre durch spezielle Löcher in den Blättern. Licht ist die Energie für den Betrieb der Fabrik und die dabei entstehenden organischen Stoffe sind das Produkt.

Zunächst werden Kohlenhydrate (Glukose) produziert, anschließend bilden sich daraus viele Stoffe mit unterschiedlichem Geruch und Geschmack, die Tiere und Menschen so lieben.

Von den Chloroplasten werden die entstehenden Stoffe zu verschiedenen Organen der Pflanze transportiert, wo sie gespeichert oder genutzt werden.

Photosynthesereaktion

Im Allgemeinen sieht die Photosynthesegleichung so aus:

CO₂ + H₂O = organische Substanz + O₂ (Sauerstoff)

Grüne Pflanzen gehören zur Gruppe der Autotrophen (übersetzt als „Ich ernähre mich“) – Organismen, die keine anderen Organismen zur Energiegewinnung benötigen.

Die Hauptfunktion der Photosynthese ist die Bildung organischer Substanzen, aus denen der Pflanzenkörper aufgebaut ist.

Die Freisetzung von Sauerstoff ist ein Nebeneffekt des Prozesses.

Die Bedeutung der Photosynthese

Die Rolle der Photosynthese in der Natur ist äußerst groß. Dank ihm entstand die gesamte Pflanzenwelt des Planeten.

Reis. 3. Photosynthese.

Dank der Photosynthese können Pflanzen:

• sind eine Sauerstoffquelle für die Atmosphäre;
• wandeln die Energie der Sonne in eine für Tiere und Menschen zugängliche Form um.

Durch die Ansammlung von ausreichend Sauerstoff in der Atmosphäre wurde Leben auf der Erde möglich. Weder Mensch noch Tier hätten in jenen fernen Zeiten leben können, als es ihn nicht gab, oder es gab nur wenig von ihm.

Welche Wissenschaft untersucht den Prozess der Photosynthese?

Die Photosynthese wird in verschiedenen Wissenschaften untersucht, vor allem aber in der Botanik und Pflanzenphysiologie.

Die Botanik ist die Wissenschaft der Pflanzen und untersucht sie daher als einen wichtigen Lebensprozess der Pflanzen.

Die Pflanzenphysiologie untersucht die Photosynthese am ausführlichsten. Physiologische Wissenschaftler haben festgestellt, dass dieser Prozess komplex ist und mehrere Phasen aufweist:

• Licht;
• dunkel

Das bedeutet, dass die Photosynthese im Licht beginnt, aber im Dunkeln endet.

Was haben wir gelernt?

Nachdem Sie dieses Thema in der Biologie der 5. Klasse studiert haben, können Sie die Photosynthese kurz und anschaulich als den Prozess der Bildung organischer Substanzen aus anorganischen Substanzen (CO₂ und H₂O) in Pflanzen erklären. Seine Merkmale: Sie findet in grünen Plastiden (Chloroplasten) statt, geht mit der Freisetzung von Sauerstoff einher und erfolgt unter Lichteinfluss.

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Photosynthese ist die Synthese organischer Verbindungen in den Blättern grüner Pflanzen aus Wasser und atmosphärischem Kohlendioxid unter Verwendung von Sonnenenergie (Licht), die von Chlorophyll in Chloroplasten adsorbiert wird.

Dank der Photosynthese wird sichtbare Lichtenergie eingefangen und in chemische Energie umgewandelt, die in organischen Substanzen, die bei der Photosynthese entstehen, gespeichert (gespeichert) wird.

Als Datum der Entdeckung des Prozesses der Photosynthese kann das Jahr 1771 angesehen werden. Der englische Wissenschaftler J. Priestley machte auf Veränderungen in der Zusammensetzung der Luft aufgrund der lebenswichtigen Aktivität von Tieren aufmerksam. In Anwesenheit grüner Pflanzen wurde die Luft wieder sowohl zum Atmen als auch zur Verbrennung geeignet. Anschließend wurde durch die Arbeit einer Reihe von Wissenschaftlern (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J.B. Boussingault) festgestellt, dass grüne Pflanzen CO 2 aus der Luft absorbieren, aus dem unter Beteiligung von Wasser im Licht organisches Material entsteht . Es war dieser Prozess, den der deutsche Wissenschaftler W. Pfeffer 1877 Photosynthese nannte. Das von R. Mayer formulierte Energieerhaltungsgesetz war für die Aufklärung des Wesens der Photosynthese von großer Bedeutung. Im Jahr 1845 schlug R. Mayer vor, dass die von Pflanzen genutzte Energie die Energie der Sonne ist, die Pflanzen durch den Prozess der Photosynthese in chemische Energie umwandeln. Diese Position wurde in der Forschung des bemerkenswerten russischen Wissenschaftlers K.A. entwickelt und experimentell bestätigt. Timiryazev.

Die Hauptaufgabe photosynthetischer Organismen:

1) Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in die Energie chemischer Bindungen organischer Verbindungen;

2) Sättigung der Atmosphäre mit Sauerstoff;

Durch die Photosynthese werden auf der Erde jährlich 150 Milliarden Tonnen organisches Material gebildet und etwa 200 Milliarden Tonnen freier Sauerstoff freigesetzt. Es verhindert einen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre und verhindert so eine Überhitzung der Erde (Treibhauseffekt).

Die durch Photosynthese entstehende Atmosphäre schützt Lebewesen vor schädlicher kurzwelliger UV-Strahlung (dem Sauerstoff-Ozon-Schutzschild der Atmosphäre).

Nur 1-2 % der Sonnenenergie gehen in die Ernte landwirtschaftlicher Pflanzen über, Verluste sind auf unvollständige Lichtabsorption zurückzuführen. Daher besteht eine große Aussicht auf eine Steigerung der Produktivität durch die Auswahl von Sorten mit hoher Photosyntheseeffizienz und die Schaffung einer Pflanzenstruktur, die die Lichtabsorption begünstigt. Besonders relevant wird in diesem Zusammenhang die Entwicklung theoretischer Grundlagen zur Steuerung der Photosynthese.

Die Bedeutung der Photosynthese ist enorm. Beachten wir nur, dass es den für die Existenz aller Lebewesen notwendigen Brennstoff (Energie) und Luftsauerstoff liefert. Daher ist die Rolle der Photosynthese planetarisch.

Die Planetarität der Photosynthese wird auch dadurch bestimmt, dass dank des Kreislaufs von Sauerstoff und Kohlenstoff (hauptsächlich) die aktuelle Zusammensetzung der Atmosphäre erhalten bleibt, die wiederum die weitere Aufrechterhaltung des Lebens auf der Erde bestimmt. Wir können weiter sagen, dass die Energie, die in den Produkten der Photosynthese gespeichert ist, im Wesentlichen die Hauptenergiequelle ist, über die die Menschheit heute verfügt.

Gesamtreaktion der Photosynthese

CO 2 +H 2 O = (CH 2 O) + O 2 .

Die Chemie der Photosynthese wird durch die folgenden Gleichungen beschrieben:

Photosynthese – 2 Gruppen von Reaktionen:

Lichtbühne (kommt drauf an Erleuchtung)

dunkle Bühne (abhängig von der Temperatur).

Beide Reaktionsgruppen laufen gleichzeitig ab

Die Photosynthese findet in den Chloroplasten grüner Pflanzen statt.

Die Photosynthese beginnt mit der Aufnahme und Absorption von Licht durch das Pigment Chlorophyll, das in den Chloroplasten grüner Pflanzenzellen vorkommt.

Es stellt sich heraus, dass dies ausreicht, um das Absorptionsspektrum des Moleküls zu verschieben.

Das Chlorophyllmolekül absorbiert Photonen im violetten und blauen und dann im roten Teil des Spektrums und interagiert nicht mit Photonen im grünen und gelben Teil des Spektrums.

Deshalb sehen Chlorophyll und Pflanzen grün aus – sie können die grünen Strahlen einfach nicht ausnutzen und sie durch die Welt wandern lassen (und sie dadurch grüner machen).

Photosynthetische Pigmente befinden sich auf der Innenseite der Thylakoidmembran.

Pigmente sind organisiert in Fotosysteme(Antennenfelder zum Einfangen von Licht) – enthalten 250–400 Moleküle verschiedener Pigmente.

Das Fotosystem besteht aus:

Reaktionszentrum Photosysteme (Chlorophyllmolekül A),

Antennenmoleküle

Alle Pigmente im Photosystem sind in der Lage, Energie im angeregten Zustand aufeinander zu übertragen. Die von dem einen oder anderen Pigmentmolekül absorbierte Photonenenergie wird auf ein benachbartes Molekül übertragen, bis es das Reaktionszentrum erreicht. Wenn das Resonanzsystem des Reaktionszentrums in einen angeregten Zustand übergeht, überträgt es zwei angeregte Elektronen auf das Akzeptormolekül und wird dadurch oxidiert und erhält eine positive Ladung.

In Pflanzen:

Fotosystem 1(maximale Lichtabsorption bei einer Wellenlänge von 700 nm – P700)

Fotosystem 2(maximale Lichtabsorption bei einer Wellenlänge von 680 nm – P680

Unterschiede in den Absorptionsoptima sind auf geringfügige Unterschiede in der Pigmentstruktur zurückzuführen.

Die beiden Systeme arbeiten im Tandem, ähnlich einem sogenannten zweiteiligen Förderer nichtzyklische Photophosphorylierung .

Zusammenfassende Gleichung für nichtzyklische Photophosphorylierung:

Ф – Symbol für Phosphorsäurereste

Der Zyklus beginnt mit Photosystem 2.

1) Antennenmoleküle fangen das Photon ein und übertragen die Anregung an das aktive Zentrumsmolekül P680;

2) das angeregte P680-Molekül spendet zwei Elektronen an den Cofaktor Q, während es oxidiert wird und eine positive Ladung annimmt;

Cofaktor(Cofaktor). Ein Coenzym oder eine andere Substanz, die ein Enzym benötigt, um seine Funktion zu erfüllen

Coenzyme (Coenzyme)[von lat. co (cum) - zusammen und Enzyme], organische Verbindungen nicht-proteinischer Natur, die an der enzymatischen Reaktion als Akzeptoren einzelner Atome oder Atomgruppen teilnehmen, die durch das Enzym vom Substratmolekül abgespalten werden, d.h. um die katalytische Wirkung von Enzymen auszuführen. Diese Stoffe haben im Gegensatz zur Proteinkomponente des Enzyms (Apoenzym) ein relativ geringes Molekulargewicht und sind in der Regel thermostabil. Manchmal sind unter Coenzymen alle niedermolekularen Substanzen zu verstehen, deren Beteiligung für die katalytische Wirkung des Enzyms notwendig ist, darunter beispielsweise auch Ionen. K + , Mg 2+ und Mn 2+ . Enzyme sind lokalisiert. im aktiven Zentrum des Enzyms und bilden zusammen mit dem Substrat und den funktionellen Gruppen des aktiven Zentrums einen aktivierten Komplex.

Die meisten Enzyme benötigen die Anwesenheit eines Coenzyms, um katalytische Aktivität zu zeigen. Eine Ausnahme bilden hydrolytische Enzyme (z. B. Proteasen, Lipasen, Ribonuklease), die ihre Funktion in Abwesenheit eines Coenzyms erfüllen.

Das Molekül wird durch P680 reduziert (unter Einwirkung von Enzymen). In diesem Fall zerfällt Wasser in Protonen und molekularer Sauerstoff, diese. Wasser ist ein Elektronendonator, der für den Nachschub der Elektronen in P 680 sorgt.

PHOTOLYSE WASSER- Spaltung eines Wassermoleküls, insbesondere bei der Photosynthese. Durch die Photolyse von Wasser entsteht Sauerstoff, der von grünen Pflanzen im Licht freigesetzt wird.

Der Prozess der Photosynthese ist einer der wichtigsten biologischen Prozesse in der Natur, da durch ihn unter dem Einfluss von Licht aus Kohlendioxid und Wasser organische Substanzen gebildet werden, und dieses Phänomen wird Photosynthese genannt. Und was am wichtigsten ist: Während des Prozesses der Photosynthese kommt es zu einer Freisetzung, die für die Existenz des Lebens auf unserem erstaunlichen Planeten von entscheidender Bedeutung ist.

Geschichte der Entdeckung der Photosynthese

Die Geschichte der Entdeckung des Phänomens der Photosynthese reicht vier Jahrhunderte zurück, als im Jahr 1600 ein gewisser belgischer Wissenschaftler Jan Van Helmont ein einfaches Experiment durchführte. Er legte einen Weidenzweig (nachdem er sein Anfangsgewicht notierte) in einen Sack, der auch 80 kg Erde enthielt. Und dann wurde die Pflanze fünf Jahre lang ausschließlich mit Wasser bewässert. Was war die Überraschung des Wissenschaftlers, als nach fünf Jahren das Gewicht der Pflanze um 60 kg zunahm, obwohl die Masse der Erde nur um 50 Gramm abnahm, woher diese beeindruckende Gewichtszunahme kam, blieb dem Wissenschaftler ein Rätsel Wissenschaftler.

Das nächste wichtige und interessante Experiment, das zum Auftakt zur Entdeckung der Photosynthese wurde, wurde 1771 vom englischen Wissenschaftler Joseph Priestley durchgeführt (es ist merkwürdig, dass Herr Priestley aufgrund seines Berufs Priester der anglikanischen Kirche war , aber er ging als herausragender Wissenschaftler in die Geschichte ein). Was hat Herr Priestley getan? Er steckte die Maus unter eine Haube und fünf Tage später starb sie. Dann platzierte er wieder eine weitere Maus unter der Haube, aber dieses Mal befand sich neben der Maus auch ein Zweig Minze unter der Haube, und so blieb die Maus am Leben. Das erzielte Ergebnis führte den Wissenschaftler zu der Idee, dass es einen bestimmten Prozess gibt, der dem Atmen entgegengesetzt ist. Eine weitere wichtige Schlussfolgerung dieses Experiments war die Entdeckung, dass Sauerstoff für alle Lebewesen lebenswichtig ist (die erste Maus starb an Sauerstoffmangel, die zweite überlebte dank eines Minzzweigs, der während des Photosyntheseprozesses Sauerstoff erzeugte).

Damit wurde festgestellt, dass die grünen Pflanzenteile in der Lage sind, Sauerstoff abzugeben. Dann, im Jahr 1782, bewies der Schweizer Wissenschaftler Jean Senebier, dass Kohlendioxid unter dem Einfluss von Licht in grüne Pflanzen zerfällt – tatsächlich wurde eine andere Seite der Photosynthese entdeckt. Dann, weitere 5 Jahre später, entdeckte der französische Wissenschaftler Jacques Boussengo, dass Pflanzen bei der Synthese organischer Substanzen Wasser aufnehmen.

Und der Schlussakkord in einer Reihe wissenschaftlicher Entdeckungen im Zusammenhang mit dem Phänomen der Photosynthese war die Entdeckung des deutschen Botanikers Julius Sachs, dem es 1864 gelang zu beweisen, dass das Verhältnis von verbrauchtem Kohlendioxid und freigesetztem Sauerstoff im Verhältnis 1:1 steht.

Die Bedeutung der Photosynthese im menschlichen Leben

Im übertragenen Sinne kann man das Blatt einer Pflanze mit einem kleinen Labor vergleichen, dessen Fenster zur Sonnenseite zeigen. In diesem Labor findet die Bildung organischer Substanzen und Sauerstoff statt, die die Grundlage für die Existenz organischen Lebens auf der Erde bilden. Denn ohne Sauerstoff und Photosynthese gäbe es auf der Erde einfach kein Leben.

Aber wenn die Photosynthese so wichtig für das Leben und die Freisetzung von Sauerstoff ist, wie leben dann Menschen (und nicht nur Menschen), zum Beispiel in der Wüste, wo es ein Minimum an Grünpflanzen gibt, oder zum Beispiel in einer Industriestadt? wo Bäume selten sind. Tatsache ist, dass Landpflanzen nur für 20 % des in die Atmosphäre freigesetzten Sauerstoffs verantwortlich sind, während die restlichen 80 % von Meeres- und Ozeanalgen freigesetzt werden. Nicht umsonst werden die Weltmeere manchmal als „die Lunge unseres Planeten“ bezeichnet. ”

Photosynthese-Formel

Die allgemeine Formel für die Photosynthese kann wie folgt geschrieben werden:

Wasser + Kohlendioxid + Licht > Kohlenhydrate + Sauerstoff

So sieht die Formel für die chemische Reaktion der Photosynthese aus:

6CO 2 + 6H 2 O = C6H 12 O 6 + 6O 2

Die Bedeutung der Photosynthese für Pflanzen

Versuchen wir nun, die Frage zu beantworten, warum Pflanzen Photosynthese benötigen. Tatsächlich ist die Versorgung der Atmosphäre unseres Planeten mit Sauerstoff bei weitem nicht der einzige Grund für die Photosynthese. Dieser biologische Prozess ist nicht nur für Menschen und Tiere, sondern auch für die Pflanzen selbst lebenswichtig, da bei der Photosynthese organische Substanzen entstehen bilden die Grundlage des Pflanzenlebens.

Wie läuft die Photosynthese ab?

Der Hauptmotor der Photosynthese ist Chlorophyll – ein spezielles Pigment, das in Pflanzenzellen enthalten ist und unter anderem für die grüne Farbe der Blätter von Bäumen und anderen Pflanzen verantwortlich ist. Chlorophyll ist eine komplexe organische Verbindung, die auch eine wichtige Eigenschaft besitzt – die Fähigkeit, Sonnenlicht zu absorbieren. Durch seine Aufnahme aktiviert Chlorophyll das kleine biochemische Labor, das in jedem kleinen Blatt, in jedem Grashalm und in jeder Alge enthalten ist. Als nächstes findet die Photosynthese statt (siehe Formel oben), bei der Wasser und Kohlendioxid in für Pflanzen notwendige Kohlenhydrate und für alle Lebewesen notwendigen Sauerstoff umgewandelt werden. Die Mechanismen der Photosynthese sind eine geniale Schöpfung der Natur.

Phasen der Photosynthese

Außerdem besteht der Prozess der Photosynthese aus zwei Phasen: hell und dunkel. Und im Folgenden werden wir ausführlich über jeden von ihnen schreiben.