Biológia a majorok számára I

Határozza meg a fotoszintézis alapkomponenseit és lépéseit

Az összes szervezetben zajló folyamatok – a baktériumtól az emberig – energiát igényelnek. Ennek az energiának a megszerzéséhez sok szervezet táplálkozással jut hozzá a tárolt energiához, vagyis más szervezetek befogadásával. De honnan származik az élelmiszerekben tárolt energia? Ez az energia a fotoszintézisre vezethető vissza.

A fotoszintézis elengedhetetlen a föld minden életéhez; a növények és az állatok is attól függenek. Ez az egyetlen olyan biológiai folyamat, amely képes megragadni az energiát, amely a világűrből (napfényből) származik, és kémiai vegyületekké (szénhidrátokká) alakítja, amelyet minden szervezet felhasznál az anyagcseréjéhez. Röviden: a napfény energiáját megfogják és felhasználják az elektronok energiájához, amelyeket ezután a cukormolekulák kovalens kötéseiben tárolnak. Mennyire tartósak és stabilak ezek a kovalens kötések? A szén és kőolajtermékek elégetésével nyert energia ma a fotoszintézis által mintegy 300 millió évvel ezelőtt megragadott és tárolt napfényenergiát képviseli.

A növények, algák és a cianobaktériumok nevű baktériumok az egyetlen organizmusok, amelyek képesek fotoszintézist végzünk (1. ábra). Mivel fényt használnak saját ételeik előállításához, fotoautotrófáknak hívják őket (szó szerint “fényt használó önetetőknek”). Más organizmusokat, például állatokat, gombákat és a legtöbb egyéb baktériumot heterotrófoknak (“más etetők”) neveznek, mert támaszkodniuk kell a fotoszintetikus organizmusok által termelt cukrokra energiaigényükhöz. A baktériumok harmadik nagyon érdekes csoportja a cukrokat szintetizálja, nem a napfény energiájának felhasználásával, hanem szervetlen kémiai vegyületekből történő energia kinyerésével; ezért kemoautotrófoknak nevezik őket.

2. ábra: Fotoautotrófok, beleértve (a) növényeket, (b) algák és (c) a cianobaktériumok fotoszintézis útján szintetizálják szerves vegyületeiket, napfényt használva energiaforrásként. A cianobaktériumok és a plankton algák a víz hatalmas területein növekedhetnek, időnként teljesen ellepik a felszínt. A (d) mélytengeri szellőzőben a kemoautotrófok, például ezek (e) termofil baktériumok, szervetlen vegyületekből nyerik ki az energiát szerves vegyületek előállítására. A szellőzőnyílásokat körülvevő ökoszisztémában sokféle állat található, például tubewormák, rákok és polipok, amelyek energiát nyernek a baktériumokból. (kredit: Steve Hillebrand, az amerikai Fish and Wildlife Service munkájának módosítása; b: kredit módosítása: “eutrofizáció & hipoxia” / Flickr; kredit: c: a munka módosítása NASA; kredit: Washingtoni Egyetem, NOAA; kredit: Mark Amend, a nyugati parti és a sarkvidéki tengeralattjáró kutatóközpont, UAF, NOAA munkájának módosítása)

2. ábra A fotoszintézis során szénhidrátmolekulákban tárolt energia áthalad az élelmiszerláncon. Az ezeket a szarvasokat megevő ragadozó megkapja a keletkezett energia egy részét a fotoszintetikus növényzetben, amelyet a szarvas fogyasztott. (hitel: Steve VanRiper, az amerikai Hal- és Vadvédelmi Szolgálat munkájának módosítása)

A fotoszintézis jelentősége nem csak az, hogy képes megfogni a napfény energiáját. A hideg napon napozó napfény gyík felmelegítheti a nap energiáját. A fotoszintézis létfontosságú, mert a tárolás módjaként alakult ki a napsugárzás energiája (a “fotó” rész) nagy energiájú elektronként a szénhidrátmolekulák szén-szén kötéseiben (a “szintézis” rész). Ezek a szénhidrátok azok az energiaforrások, amelyeket a heterotrófok használnak az ATP szintézisének légzés útján történő elősegítésére. Ezért a fotoszintézis a Föld ökoszisztémáinak 99 százalékát táplálja. Amikor egy csúcsragadozó, például egy farkas, szarvasra ragad (2. ábra), a farkas egy energiaút végén van, amely a nap felszínén zajló nukleáris reakcióktól a fényig, a fotoszintézisig, a növényzetig ment, szarvasnak, végül farkasnak.

Mit fogsz megtanulni

• Azonosítsd a fotoszintézis reagenseit és termékeit
• Írja le a látható és elektromágneses fényspektrumok a fotoszintézisre vonatkoztatva
• Írja le a fotoszintézis során lejátszódó fényfüggő reakciókat
• Határozza meg a fényfüggetlen reakciókat a fotoszintézisben

Tanulási tevékenységek

Az ebben a szakaszban szereplő tanulási tevékenységek a következőket tartalmazzák:

• A fotoszintézis áttekintése
• Fényspektrumok
• Fénytől függő reakciók
• Fénytől független reakciók
• Fotoszintézis
• Önellenőrzés: Fotoszintézis

Hozzájárulás!

Javítsa ezt az oldaltTovábbi információ