Érettségi Portál 2016

Érettségi tételek, érettségi feladatok, érettségi tesztek



Érettségi feladatok
Érettségi tételek
A META-Don Bosco OKJ képzései
A Számalk-Szalézi Szakközépiskola tanfolyamai

A fotoszintézis

Beküldő: adminszamalk
Biológia tételek

Ismertesse a fotoszintézissel kapcsolatos legfontosabb tudnivalókat! Helyét a növényi szervezetekben és végbemenetelének feltételeit. Tekintse át biokémiai folyamatának legfontosabb lépéseit! Mutasson rá a folyamat jelentőségére a növényi szervezetek és az egész bioszféra szempontjából!

Fotoszintézisen azoknak a folyamatoknak az összességét értjük, amelyek révén egyes baktériumok és a zöld növények, a fényenergiát a szén-dioxidnak szerves vegyületekké történő redukciójához használják fel. Az összes többi életfolyamat energiaszükségletét az ilymódon keletkezett szerves vegyületekben konzervált napenergia biztosítja. A fotoszintézis helye valamennyi zöld növényi szerv amely táplálékkészítő alapszövetet tartalmaz, elsősorban azonban a lomblevél, és a növények egy évnél fiatalabb hajtásainak szára. Kivételes esetekben, például a egyes trópusi Monstera fajoknál a járulékos szárból fejlődő gyökerek is megzöldülnek és fotoszintetizálnak.
A fotoszintézis helyei ezeken a szerveken belül a sejtekben lévő zöld kloroplasztiszokban van.
A kloroplasztiszokváltozatos méretű, fénymikroszkópban is jól tanulmányozható sejtalkotók. Átlagos hosszuk 5-10 mikron, vastagságuk 2-5 mikron, azonban ennél jóval nagyobb színtestek is ismertek (például a Spyrogira moszat szinteste jóval hosszabb, széles szalag alakú). Alakjuk legtöbbször lapos, lencseszerű. Számuk is változó a sejtekben, ismerünk olyanokat is, amelyekben csak egyetlen nagy színtest van, számuk azonban átlagosan 10-20 közötti, ám ennél jóval több is lehet.
A kloroplasztiszokat két membrán határolja. A külső membrán feszes, ezen belül találjuk a belső membrán hálózatos rendszerét. A belső membránok által határolt teret alapállomány, sztróma tölti ki. A sztrómában párhuzamos falú, membránzsákocskák, tilakoidok találhatók, melyek a belső membrán betűrődéseivel jönnek létre. A tilakoidok helyenként pénztekercsszerűen egymás fölé rendeződve, a gránumokat alkotják. A belső membránrendszer mindkét formája és valamennyi rétege kapcsolatban áll egymással és egy egységes belső teret zár közre.
A zöld színtestek legfontosabb működése a fotoszintézis. A tilakoidokban zajlik a fotoszintézis fényreakciója, a szén-dioxid megkötése pedig a gránumokat körülvevő sztrómában megy végbe.
A fényen kívül szükséges anyagok még a szén-dioxid és a víz.
A fényenergia kémiai energiává való alakításának első lépéseit a fotoszintetikus pigmentek végzik.
A fotoszintetikus pigmentek közös sajátossága, hogy kettős kötésű konjugált rendszereket tartalmaznak.
A konjugált rendszerekkel rendelkező molekulákban olyan szénlánc található, melyek minden második szene között kettős kötés van. Az ilyen rendszerek elektronjai delokalizálódnak és szabadon elmozdulhatnak a szénatomok atomtörzsei mentén. A delokalizált elektronok könnyen gerjeszthetők, azaz a látható fény energiája is elegendő ahhoz, hogy magasabb energiaállapotú elektronhéjakra kerüljenek. A magasabb energiaállapotba jutva azonban energiájukat fény formájában kisugározzák, ezért színesek ezek a vegyületek. A fotoszintetikus pigmentek közül legjelentősebbek a klorofillok, a karotinok és a xantofill..
A klorofillok porfirinszármazékok. A porfirin váz négy pirrolgyűrűből áll, amelyeket egy-egy CH csoport zár egy újabb gyűrűvé, amelynek közepén egy Mg-atom van. Az egyes klorofillváltozatok az alapváz szubsztituenseiben különböznek egymástól. Így például a-klorofill-A pirrolgyűrűjéhez egy vinilcsoport, a -B pirrolgyűrűjéhez egy metilcsoport és egy etilcsoport kapcsolódik. A karotinoidok, közéjük tartozik a xantofill is, nyolc izoprén egységből állnak.
A fotoszintetikus pigmentek fényelnyelése a pigmentek elektronjainak gerjesztése révén, fotorendszerekben valósul meg, úgy hogy azok egy elektront átadnak egy fogadó molekulának, amely ezáltal energiában gazdagabb, redukált állapotba jut, maga pedig az elvesztett elektront egy másik rendszerből pótolja. A fotorendszerek valóságos fénycsapdaként működnek, melyeket egy fordított piramisként képzelhetünk el. Kiszélesedő tetejükön, széles tartományt felölelve gyűjtik össze a pigmentek a fotonokat. A karotinoidok és a xantofillok szerepe éppen ez, ők veszik fel a fényenergia jelentős részét, azonban az energiát átadják az alattuk lévő, pigmenteknek, azok még tovább a tényleges fotokémiai reakciókban résztvevő, a rendszer csúcsán lévő molekulának. A sejtekben két különböző abszorpciós maximumu fotorendszer működik. Az I. fotorendszer a hosszabb (700 nm), a II. fotorendszer a rövidebb (680 nm) hullámhosszúságú fényt nyeli el. Mindkettő a zöld szintestek tilakoid membránjában található és egy elektronszállító enzimrendszer révén kapcsolatban áll egymással.
A fotoszintézis során az I. fotorendszer A-klorofilljáról gerjesztett elektron szakad le.
Az eltávozott elektron pótlása a II. fotorendszerből történik. A II. fotorendszer az I. rendszerhez hasonlóan fotoszintetrikus pigmentrendszere révén fényenergia abszorpciójára képes és egy elektron gerjesztett állapotban innen is kilép. A kilépő elektront citokróm fehérjék veszik át és továbbítják az I. fotorendszerbe, pótolva ezzel az onnan eltávozott elektront. Eközben az elektron energiaszegény állapotba kerül, mert energiája, akárcsak a légzési láncban, ATP szintézisre fordítódik
Az I. fotorendszer eltávozott elektronja hasonló elektronszállító rendszerre kerül. A végső elektronfelvevő a NADP+.
A II. fotorendszer leadott elektronja vízből pótlódik. A víz bontása a fény hatására következik be, ez a fotolízis folyamata. Az elektronját vesztett, erősen oxidáló hatásúvá vált A-klorofill egy, a tilakoid membránban elhelyezkedő enzim és egy Mn tartalmú elektrontranszport fehérje segítségével a vizet elbontja és az így szabaddá váló elektronokkal redukálódik és válik újra alkalmassá a fényenergia abszorpciójára.
A vízbontás reakciósora:
2 H2O = 2 H+ + 2 OH-
2 OH-  2 OH + 2e-
2 OH  H2O + O
Összegezve:
4 H2O  2 H2O + 4 H+ + 4 e- + O2
A fotolízis során keletkező oxigén a gázcserenyílásokon keresztül a levegőbe kerül. A mai légkör teljes oxigéntartalma a növényi fotoszintézis eredménye, ezért az autotróf növények tevékenysége biztosítja valamennyi autotróf és heterotróf szervezet számára a légzéshez szükséges oxigént.
A fotolízis során keletkező protonok a gránumok belső terében halmozódnak fel. Adott koncentáció felett azonban hirtelen ioncsatornák nyílnak meg a membránban és a protonok passzív módón kiáramlanak a sztrómába. A koncentrációkülönbség (elektrokémiai potenciálkülönbség) kiegyenlítődésének munkavégző képessége (energiatartalma) ATP-szintetáz enzim segítségével ATP molekulák képzésében hasznosul
A fotoszintézis során keletkező ATP molekulák energiája a szén-dioxid redukciójára fordítódik.
A fotoszintézis eddig megismert lépéseit, mivel lezajlásuk csak fényben következik be, a fotoszintézis fényszakaszának is nevezik.
A széndioxid megkötése és szénhidrátmolekulába történő beépítése egy körfolymat, a redukciós ciklus. Alégköri szén-dioxidot egy pentóz-difoszfát molekula veszi fel, miközben egy hat szénatomos átmeneti vegyület keletkezik. Ennek elbomlása két glicerinsav-foszfát molekulát eredményez. A redukciós ciklusba itt kapcsolódnak be a fényszakaszban keletkezett, redukált NADPH molekulák. A NADPH-ról lekerülő hidrogének, a fotoszintetikus foszforiláció során keletkezett ATP molekulák energiatartalmának felhasználásával aldehiddé redukálják a szerves savat. A glicerinaldehid-molekulák egy része – több köztesterméken keresztül – pentózfoszfáttá rendeződik vissza és újra szén-dioxid megkötésére lesz alkalmas. A glicerin-aldehid-molekulák másik része kilép körfolyamatból, hat szénatomos glükózmolekulákká egyesül, amelyekből később keményítő épül fel.
A levegőből felvett szén-dioxid molekulák tehát nagy energiatartalmú glükóz molekulákká redukálódnak. A folyamat nagy energiaigényű, ehhez az energiát a kémiai energiává átalakított napenergia szolgáltatja, a hidrogének pedig a NADP+ közvetítésével vízből származnak.
A redukciós ciklus egyes lépéseire Melvin Calvin amerikai biokémikus derített fényt. A folyamatsor ezért Calvin-ciklusnak is nevezik.
A keletkezett glükóz a későbbiekben keményítő formájában raktározódik a növényi sejtekben.
A fotoszintézisnek az egész bioszférára nézve a legnagyobb jelentősége egyrészt abban rejlik hogy eltekintve a jóval kisebb jelentőségű kemoautotróf szervezetektől, a fotoszintézissel képes a bioszféra a Nap sugárzó energiáját kémiai energiává konvertálva hasznosítani, továbbá ebben a folyamatban szabadul fel a légköri oxigén, amelyre a lebontó energiahasznosító anyagcserefolyamatok épülnek a földi életben.

Javasoljuk, hogy regisztrálj itt, mert így ingyenesen PDF formátumban is le tudod tölteni a tételeket!

 Facebook Megosztás |  Nyomtatás Nyomtatás  |  PDF letöltés

Ezek a tételek is érdekelhetnek:

» Genetikai mutáció   » Az élőt felépítő anyagok, a biogén elemek   

Nem hasznosHasznos (+8 pont, 8 értékelésből)



Hasonló Érettségi Tételek: Címkék:
Érettségi tesztek Felvételi Pontszámító Kalkulátor