Rośliny czerpią wodę i minerały z korzeni. Liście zapewniają roślinom organiczne odżywianie. W przeciwieństwie do korzeni nie znajdują się w glebie, ale w powietrzu, dlatego nie zapewniają gleby, ale odżywianie powietrzem.
Z historii badań nad powietrznym odżywianiem roślin
Wiedza na temat żywienia roślin gromadziła się stopniowo.
Około 350 lat temu holenderski naukowiec Jan Helmont po raz pierwszy przeprowadził eksperymenty z badaniem odżywiania roślin. Wyhodował wierzbę w glinianym garnku wypełnionym ziemią, dodając jedynie wodę. Naukowiec dokładnie zważył opadłe liście. Po pięciu latach masa wierzby wraz z opadłymi liśćmi wzrosła o 74,5 kg, a masa gleby zmniejszyła się zaledwie o 57 g. Na tej podstawie Helmont doszedł do wniosku, że wszystkie substancje zawarte w roślinie powstają nie z gleby , ale z wody. Do końca XVIII wieku utrzymywał się pogląd, że roślina powiększa się jedynie pod wpływem wody.
W 1771 roku angielski chemik Joseph Priestley badał dwutlenek węgla, czyli, jak to nazywał, „zanieczyszczone powietrze” i dokonał niezwykłego odkrycia. Jeśli zapalisz świecę i przykryjesz ją szklaną osłoną, to po lekkim spaleniu zgaśnie.
Mysz pod takim kapturem zaczyna się dusić. Jeśli jednak umieścisz gałązkę mięty pod czapką myszką, mysz nie udusi się i nadal będzie żyła. Oznacza to, że rośliny „poprawiają” powietrze zanieczyszczone oddychaniem zwierząt, czyli przekształcają dwutlenek węgla w tlen.
W 1862 roku niemiecki botanik Julius Sachs udowodnił w drodze eksperymentów, że rośliny zielone nie tylko wytwarzają tlen, ale także tworzą substancje organiczne, które służą za pokarm dla wszystkich innych organizmów.
Fotosynteza
Główną różnicą między roślinami zielonymi a innymi organizmami żywymi jest obecność w ich komórkach chloroplastów zawierających chlorofil. Chlorofil ma właściwość wychwytywania promieni słonecznych, których energia jest niezbędna do tworzenia substancji organicznych. Proces powstawania materii organicznej z dwutlenku węgla i wody przy wykorzystaniu energii słonecznej nazywa się fotosyntezą (gr. światło pbo1os). W procesie fotosyntezy powstają nie tylko substancje organiczne - cukry, ale uwalniany jest także tlen.
Schematycznie proces fotosyntezy można przedstawić w następujący sposób:
Woda jest wchłaniana przez korzenie i przemieszcza się przez system przewodzący korzeni i łodygi do liści. Dwutlenek węgla jest składnikiem powietrza. Do liści dostaje się przez otwarte aparaty szparkowe. Wchłanianie dwutlenku węgla ułatwia budowa liścia: płaska powierzchnia blaszek liściowych, co zwiększa powierzchnię kontaktu z powietrzem oraz obecność dużej liczby aparatów szparkowych w skórze.
Cukry powstałe w wyniku fotosyntezy przekształcają się w skrobię. Skrobia jest substancją organiczną, która nie rozpuszcza się w wodzie. Kgo można łatwo wykryć za pomocą roztworu jodu.
Dowody tworzenia się skrobi w liściach wystawionych na działanie światła
Udowodnijmy, że w zielonych liściach roślin skrobia powstaje z dwutlenku węgla i wody. Aby to zrobić, rozważ eksperyment przeprowadzony kiedyś przez Juliusa Sachsa.
Roślinę doniczkową (geranium lub pierwiosnek) trzyma się w ciemności przez dwa dni, aby cała skrobia została wykorzystana do procesów życiowych. Następnie kilka liści przykleja się z obu stron czarnym papierem tak, aby zakryta była tylko część z nich. W ciągu dnia roślina jest wystawiona na działanie światła, a nocą jest dodatkowo oświetlana lampą stołową.
Po dniu badane liście są odcinane. Aby dowiedzieć się, w której części powstaje skrobia liściowa, liście gotuje się w wodzie (w celu spęcznienia ziaren skrobi), a następnie trzyma w gorącym alkoholu (chlorofil rozpuszcza się i liść ulega odbarwieniu). Następnie liście myje się wodą i traktuje słabym roztworem jodu. W ten sposób obszary liści wystawione na działanie światła nabierają niebieskiego koloru w wyniku działania jodu. Oznacza to, że w komórkach oświetlonej części liścia utworzyła się skrobia. Dlatego fotosynteza zachodzi tylko w świetle.
Dowody na zapotrzebowanie dwutlenku węgla do fotosyntezy
Aby udowodnić, że dwutlenek węgla jest niezbędny do tworzenia skrobi w liściach, roślinę doniczkową również najpierw trzyma się w ciemności. Następnie jeden z liści umieszcza się w kolbie z niewielką ilością wody wapiennej. Kolbę zamyka się wacikiem. Roślina jest wystawiona na działanie światła. Dwutlenek węgla jest absorbowany przez wodę wapienną, więc nie będzie go w kolbie. Liść odcina się i podobnie jak w poprzednim doświadczeniu bada na obecność skrobi. Trzyma się go w gorącej wodzie i alkoholu i traktuje roztworem jodu. Jednak w tym przypadku wynik eksperymentu będzie inny: liść nie zmienia koloru na niebieski, ponieważ nie zawiera skrobi. Dlatego do tworzenia skrobi oprócz światła i wody potrzebny jest dwutlenek węgla.
W ten sposób odpowiedzieliśmy na pytanie, jakie pożywienie roślina otrzymuje z powietrza. Doświadczenie pokazuje, że jest to dwutlenek węgla. Jest niezbędny do tworzenia materii organicznej.
Organizmy, które samodzielnie wytwarzają substancje organiczne do budowy swojego organizmu, nazywane są autotrofamami (gr. autos – samo w sobie, trofe – pożywienie).
Dowody na produkcję tlenu podczas fotosyntezy
Aby udowodnić, że podczas fotosyntezy rośliny uwalniają tlen do środowiska zewnętrznego, rozważmy eksperyment z rośliną wodną Elodea. Pędy Elodei zanurza się w naczyniu z wodą i przykrywa lejkiem na górze. Na końcu lejka umieść probówkę wypełnioną wodą. Roślina jest wystawiona na działanie światła przez dwa do trzech dni. W świetle elodea wytwarza pęcherzyki gazu. Gromadzą się na górze probówki, wypierając wodę. Aby dowiedzieć się, jaki to rodzaj gazu, ostrożnie wyjmuje się probówkę i wprowadza do niej tlący się drzazga. Odłamek świeci jasno. Oznacza to, że w kolbie zgromadził się tlen, który wspomaga spalanie.
Kosmiczna rola roślin
Rośliny zawierające chlorofil są w stanie absorbować energię słoneczną. Dlatego też K.A. Timiryazev nazwał ich rolę na Ziemi kosmiczną. Część energii słonecznej zmagazynowanej w materii organicznej może być magazynowana przez długi czas. Węgiel, torf, ropa naftowa powstają z substancji, które w starożytnych czasach geologicznych były tworzone przez rośliny zielone i pochłaniały energię Słońca. Spalając naturalne materiały palne, człowiek uwalnia energię zmagazynowaną miliony lat temu przez zielone rośliny.
Fotosynteza (testy)
1. Organizmy tworzące substancje organiczne wyłącznie z organicznych:
1.heterotrofy
2.autotrofy
3.chemotrofy
4.miksotrofy
2. W jasnej fazie fotosyntezy zachodzi:
1. Formacja ATP
2. tworzenie glukozy
3.emisja dwutlenku węgla
4. tworzenie węglowodanów
3. Podczas fotosyntezy powstaje tlen, który jest uwalniany w procesie:
1.biosynteza białek
2.fotoliza
3.wzbudzenie cząsteczki chlorofilu
4.związki dwutlenku węgla i wody
4. W wyniku fotosyntezy energia świetlna zamienia się w:
1. energia cieplna
2.energia chemiczna związków nieorganicznych
3. energia elektryczna energia cieplna
4.energia chemiczna związków organicznych
5. Oddychanie u beztlenowców w organizmach żywych zachodzi w procesie:
1. utlenianie tlenu
2.fotosynteza
3.fermentacja
4.chemosynteza
6. Końcowymi produktami utleniania węglowodanów w komórce są:
1.ADP i woda
2. amoniak i dwutlenek węgla
3.woda i dwutlenek węgla
4. amoniak, dwutlenek węgla i woda
7. Na etapie przygotowawczym rozkładu węglowodanów następuje hydroliza:
1. celuloza na glukozę
2. białka na aminokwasy
3.DNA do nukleotydów
4.tłuszcz do gliceryny i kwasów karboksylowych
8. Enzymy zapewniają utlenianie tlenu:
1. przewód pokarmowy i lizosomy
2.cytoplazma
3.mitochondrium
4. plastyd
9. Podczas glikolizy 3 mole glukozy są magazynowane w postaci ATP:
10. W komórce zwierzęcej dwa mole glukozy uległy całkowitemu utlenieniu i uwolnił się dwutlenek węgla:
11. W procesie chemosyntezy organizmy przekształcają energię oksydacyjną:
1.związki siarki
2.związki organiczne
3.skrobia
12. Jeden gen odpowiada informacji o cząsteczce:
1.aminokwasy
2.skrobia
4.nukleotyd
13.Kod genetyczny składa się z trzech nukleotydów, co oznacza, że:
1. konkretny
2.zbędne
3.uniwersalny
4.tripleten
14. W kodzie genetycznym jeden aminokwas odpowiada 2-6 trójkom, objawia się to:
1.ciągłość
2.redundancja
3. wszechstronność
4.specyficzność
15. Jeżeli skład nukleotydowy DNA to ATT-CHC-TAT, to skład nukleotydowy i-RNA jest następujący:
1.TAA-TsGTs-UTA
2.UAA-GTG-AUA
3.UAA-CHT-AUA
4.UAA-TsGTs-ATA
16. Synteza białek nie zachodzi na własnych rybosomach w:
1. wirus mozaiki tytoniowej
2. Drosophila
3.mrówka
4. Vibrio cholerae
17. Antybiotyk:
1. jest ochronnym białkiem krwi
2.syntetyzuje nowe białko w organizmie
3.jest osłabionym patogenem
4.hamuje syntezę białek patogenu
18. Sekcja cząsteczki DNA, w której zachodzi replikacja, ma 30 000 nukleotydów (obie nici). Do replikacji będziesz potrzebować:
19. Ile różnych aminokwasów może transportować jeden t-RNA:
1.zawsze jeden
2.zawsze dwa
3.zawsze trzy
4. Niektórzy mogą przewieźć jeden, niektórzy mogą przewieźć kilka.
20. Sekcja DNA, z której zachodzi transkrypcja, zawiera 153 nukleotydy; ta sekcja koduje polipeptyd z:
1,153 aminokwasów
2,51 aminokwasów
3,49 aminokwasów
4459 aminokwasów
21. Podczas fotosyntezy powstaje tlen
1. woda fotosyntetyczna
2. rozkład gazu węglowego
3. redukcja dwutlenku węgla do glukozy
4. Synteza ATP
Podczas procesu fotosyntezy następuje
1. synteza węglowodanów i uwalnianie tlenu
2. parowanie wody i wchłanianie tlenu
3. Wymiana gazowa i synteza lipidów
4. uwolnienie dwutlenku węgla i synteza białek
23. Podczas lekkiej fazy fotosyntezy energia światła słonecznego jest wykorzystywana do syntezy cząsteczek
1. lipidy
2. białka
3.kwas nukleinowy
24. Pod wpływem energii światła słonecznego elektron wznosi się w cząsteczce na wyższy poziom energii
1. wiewiórka
2. glukoza
3. chlorofil
4. Biosynteza białek
25. Komórka roślinna, podobnie jak komórka zwierzęca, otrzymuje w tym procesie energię. .
1. utlenianie substancji organicznych
2. Biosynteza białek
3. synteza lipidów
4.synteza kwasów nukleinowych
Fotosynteza zachodzi w chloroplastach komórek roślinnych. Chloroplasty zawierają pigment chlorofil, który bierze udział w procesie fotosyntezy i nadaje roślinom zielony kolor. Wynika z tego, że fotosynteza zachodzi tylko w zielonych częściach roślin.
Fotosynteza to proces powstawania substancji organicznych z nieorganicznych. W szczególności substancją organiczną jest glukoza, a substancjami nieorganicznymi są woda i dwutlenek węgla.
Światło słoneczne jest również ważne dla zajścia fotosyntezy. Energia świetlna magazynowana jest w wiązaniach chemicznych materii organicznej. Na tym polega główny cel fotosyntezy: wiązanie energii, która później zostanie wykorzystana do podtrzymania życia rośliny lub zwierząt zjadających tę roślinę. Materia organiczna pełni jedynie funkcję formy, sposobu magazynowania energii słonecznej.
Kiedy w komórkach zachodzi fotosynteza, w chloroplastach i na ich błonach zachodzą różne reakcje.
Nie wszystkie potrzebują światła. Dlatego istnieją dwie fazy fotosyntezy: jasna i ciemna. Faza ciemna nie wymaga światła i może wystąpić w nocy.
Dwutlenek węgla przedostaje się do komórek z powietrza przez powierzchnię rośliny. Woda wypływa z korzeni wzdłuż łodygi.
W wyniku procesu fotosyntezy powstaje nie tylko materia organiczna, ale także tlen. Tlen jest uwalniany do powietrza przez powierzchnię rośliny.
Glukoza powstająca w wyniku fotosyntezy jest przekazywana do innych komórek, przekształcana w skrobię (magazynowana) i wykorzystywana w procesach życiowych.
Głównym narządem, w którym u większości roślin zachodzi fotosynteza, są liście. To w liściach znajduje się wiele komórek fotosyntetycznych, które tworzą tkankę fotosyntetyczną.
Ponieważ światło słoneczne jest ważne w procesie fotosyntezy, liście mają zwykle dużą powierzchnię. Innymi słowy, są płaskie i cienkie. Aby światło docierało do wszystkich liści roślin, ustawia się je tak, aby prawie nie zacieniały się nawzajem.
Aby więc mógł nastąpić proces fotosyntezy, potrzebne jest dwutlenek węgla, woda i światło. Produkty fotosyntezy to materia organiczna (glukoza) i tlen. Fotosynteza zachodzi w chloroplastach, których jest najwięcej w liściach.
Fotosynteza zachodzi w roślinach (głównie w liściach) pod wpływem światła. Jest to proces, w którym z dwutlenku węgla i wody powstaje substancja organiczna, glukoza (jeden z rodzajów cukrów). Następnie glukoza w komórkach przekształca się w bardziej złożoną substancję, skrobię. Zarówno glukoza, jak i skrobia są węglowodanami.
W procesie fotosyntezy nie tylko powstaje materia organiczna, ale także powstaje tlen jako produkt uboczny.
Dwutlenek węgla i woda są substancjami nieorganicznymi, natomiast glukoza i skrobia są substancjami organicznymi.
Dlatego często mówi się, że fotosynteza to proces powstawania substancji organicznych z substancji nieorganicznych pod wpływem światła. Tylko rośliny, niektóre jednokomórkowe eukarionty i niektóre bakterie są zdolne do fotosyntezy. W komórkach zwierząt i grzybów nie zachodzi taki proces, dlatego są one zmuszone do wchłaniania substancji organicznych ze środowiska. Pod tym względem rośliny nazywane są autotrofami, a zwierzęta i grzyby nazywane są heterotrofami.
Proces fotosyntezy u roślin zachodzi w chloroplastach, które zawierają zielony barwnik chlorofil.
Aby więc zaszła fotosynteza, potrzebne są:
chlorofil,
dwutlenek węgla.
W procesie fotosyntezy powstają:
materia organiczna,
tlen.
Rośliny są przystosowane do wychwytywania światła. U wielu roślin zielnych liście zbiera się w tzw. rozetę podstawną, gdy liście nie zacieniają się nawzajem. Drzewa charakteryzują się mozaiką liści, w której liście rosną w taki sposób, aby jak najmniej zacieniać się nawzajem. U roślin blaszki liściowe mogą obracać się w kierunku światła z powodu wygięcia ogonków liściowych. Dzięki temu istnieją rośliny kochające cień, które mogą rosnąć tylko w cieniu.
Wodado fotosyntezyprzybywaw liścieod korzeniwzdłuż łodygi. Dlatego ważne jest, aby roślina otrzymała wystarczającą ilość wilgoci. Przy braku wody i niektórych minerałów proces fotosyntezy zostaje zahamowany.
Dwutlenek węglapobierane do fotosyntezybezpośrednioznikądliście. Przeciwnie, tlen wytwarzany przez roślinę podczas fotosyntezy jest uwalniany do powietrza. Wymianę gazową ułatwiają przestrzenie międzykomórkowe (przestrzenie między komórkami).
Substancje organiczne powstałe w procesie fotosyntezy są częściowo wykorzystywane w samych liściach, ale głównie przedostają się do wszystkich innych narządów i są przekształcane w inne substancje organiczne, wykorzystywane w metabolizmie energetycznym i przekształcane w rezerwowe składniki odżywcze.
Fotosynteza
Fotosynteza- proces syntezy substancji organicznych z wykorzystaniem energii świetlnej. Organizmy zdolne do syntezy substancji organicznych ze związków nieorganicznych nazywane są autotroficznymi. Fotosynteza jest charakterystyczna tylko dla komórek organizmów autotroficznych. Organizmy heterotroficzne nie są zdolne do syntezy substancji organicznych ze związków nieorganicznych.
Komórki roślin zielonych i niektórych bakterii mają specjalne struktury i kompleksy substancji chemicznych, które pozwalają im wychwytywać energię ze światła słonecznego.
Rola chloroplastów w fotosyntezie
Komórki roślinne zawierają mikroskopijne formacje - chloroplasty. Są to organelle, w których energia i światło są absorbowane i przekształcane w energię ATP i innych cząsteczek - nośników energii. Grana chloroplastów zawiera chlorofil, złożoną substancję organiczną. Chlorofil wychwytuje energię świetlną do wykorzystania w biosyntezie glukozy i innych substancji organicznych. Enzymy niezbędne do syntezy glukozy znajdują się również w chloroplastach.
Faza jasna fotosyntezy
Kwant światła czerwonego pochłonięty przez chlorofil przenosi elektron do stanu wzbudzonego. Elektron wzbudzony światłem pozyskuje duży zapas energii, w wyniku czego przechodzi na wyższy poziom energetyczny. Elektron wzbudzony światłem można porównać do podniesionego na wysokość kamienia, który również zyskuje energię potencjalną. Traci go, spadając z wysokości. Wzbudzony elektron, jakby krokami, porusza się wzdłuż łańcucha złożonych związków organicznych wbudowanych w chloroplast. Przechodząc z jednego etapu na drugi, elektron traci energię, która jest wykorzystywana do syntezy ATP. Elektron, który zmarnował energię, wraca do chlorofilu. Nowa porcja energii świetlnej ponownie wzbudza elektron chlorofilu. Ponownie podąża tą samą ścieżką, wydając energię na tworzenie cząsteczek ATP.
Jony wodoru i elektrony, niezbędne do odbudowy cząsteczek przenoszących energię, powstają w wyniku rozszczepienia cząsteczek wody. Rozkład cząsteczek wody w chloroplastach odbywa się za pomocą specjalnego białka pod wpływem światła. Proces ten nazywa się fotoliza wody.
Zatem energia światła słonecznego jest bezpośrednio wykorzystywana przez komórkę roślinną do:
1. wzbudzenie elektronów chlorofilu, których energia jest dalej wydawana na tworzenie ATP i innych cząsteczek nośników energii;
2. fotoliza wody, dostarczanie jonów wodoru i elektronów do lekkiej fazy fotosyntezy.
Powoduje to uwolnienie tlenu jako produktu ubocznego reakcji fotolizy.
Etap, w którym pod wpływem energii światła powstają związki bogate w energię – ATP i cząsteczki przenoszące energię, zwany Faza jasna fotosyntezy.
Ciemna faza fotosyntezy
Chloroplasty zawierają cukry pięciowęglowe, z których jeden difosforan rybulozy, jest akceptorem dwutlenku węgla. Specjalny enzym wiąże pięciowęglowy cukier z dwutlenkiem węgla w powietrzu. Tworzą się w tym przypadku związki, które wykorzystując energię ATP i innych cząsteczek nośników energii ulegają redukcji do sześciowęglowej cząsteczki glukozy.
Zatem energia świetlna zamieniona w fazie lekkiej na energię ATP i innych cząsteczek nośników energii jest wykorzystywana do syntezy glukozy.
Procesy te mogą zachodzić w ciemności.
Z komórek roślinnych udało się wyizolować chloroplasty, które w probówce pod wpływem światła przeprowadziły fotosyntezę - utworzyły nowe cząsteczki glukozy i pochłonęły dwutlenek węgla. Jeśli naświetlanie chloroplastów zostanie zatrzymane, zatrzyma się także synteza glukozy. Jeśli jednak do chloroplastów dodano ATP i cząsteczki nośnika energii o zredukowanej zawartości, synteza glukozy została wznowiona i mogła przebiegać w ciemności. Oznacza to, że światło jest tak naprawdę potrzebne jedynie do syntezy ATP i ładowania cząsteczek przenoszących energię. Pochłanianie dwutlenku węgla i powstawanie glukozy w roślinach zwany ciemna faza fotosyntezy ponieważ potrafi chodzić w ciemności.
Intensywne oświetlenie i zwiększona zawartość dwutlenku węgla w powietrzu powodują wzmożoną aktywność fotosyntezy.
Inne notatki z biologii
Gdzie zachodzi fotosynteza?
liście roślin zielonych
Definicja
1) Faza jasna;
2) Faza ciemna.
Fazy fotosyntezy
Faza jasna
Faza ciemna
Wynik
Gdzie zachodzi fotosynteza?
Otóż, żeby od razu odpowiedzieć na pytanie, powiem, że fotosynteza zachodzi w liście roślin zielonych, a raczej w swoich komórkach. Główną rolę odgrywają tu chloropłyty, specjalne komórki, bez których fotosynteza nie jest możliwa. Zaznaczę, że ten proces, fotosynteza, jest, jak mi się wydaje, niesamowitą właściwością istot żywych.
W końcu wszyscy wiedzą, że w wyniku fotosyntezy dwutlenek węgla jest pochłaniany, a uwalniany jest tlen. Zjawisko takie jest proste do zrozumienia, a jednocześnie jest jednym z najbardziej złożonych procesów organizmów żywych, w którym bierze udział ogromna liczba różnych cząstek i cząsteczek. Aby na koniec uwolnił się tlen, którym wszyscy oddychamy.
Cóż, spróbuję powiedzieć, jak pozyskujemy cenny tlen.
Definicja
Fotosynteza to synteza substancji organicznych z substancji nieorganicznych przy użyciu światła słonecznego. Innymi słowy, światło słoneczne padające na liście dostarcza energii niezbędnej do procesu fotosyntezy. W rezultacie materia organiczna powstaje z materii nieorganicznej i uwalniany jest tlen z powietrza.
Fotosynteza zachodzi w 2 fazach:
1) Faza jasna;
2) Faza ciemna.
Opowiem Wam trochę o fazach fotosyntezy.
Fazy fotosyntezy
Faza jasna- jak sama nazwa wskazuje, występuje w świetle, na powierzchniowej błonie komórek zielonych liści (naukowo rzecz biorąc, na błonie Granna). Głównymi uczestnikami będą tutaj chlorofil, specjalne cząsteczki białek (białka transportowe) i syntetaza ATP, która jest dostawcą energii.
Faza lekka, podobnie jak w ogóle proces fotosyntezy, rozpoczyna się od działania kwantu światła na cząsteczkę chlorofilu. W wyniku tej interakcji chlorofil wchodzi w stan wzbudzony, dlatego właśnie ta cząsteczka traci elektron, który trafia na zewnętrzną powierzchnię membrany. Ponadto, aby przywrócić utracony elektron, cząsteczka chlorofilu odbiera go cząsteczce wody, co powoduje jej rozkład. Wszyscy wiemy, że woda składa się z dwóch cząsteczek wodoru i jednego tlenu, a gdy woda się rozkłada, do atmosfery przedostaje się tlen, a na wewnętrznej powierzchni membrany gromadzi się dodatnio naładowany wodór.
Okazało się zatem, że z jednej strony skupiają się ujemnie naładowane elektrony, a z drugiej dodatnio naładowane protony wodoru. Od tego momentu pojawia się cząsteczka syntetazy ATP, która tworzy swego rodzaju korytarz dla przejścia protonów do elektronów i zmniejszenia tej różnicy stężeń, co omówiliśmy poniżej. W tym momencie kończy się faza lekka, która kończy się utworzeniem cząsteczki energii ATP i przywróceniem specyficznej cząsteczki transportera NADP*H2.
Inaczej mówiąc, nastąpił rozkład wody, w wyniku którego uwolnił się tlen i powstała cząsteczka ATP, która dostarczy energii do dalszego przebiegu fotosyntezy.
Faza ciemna– co dziwne, faza ta może wystąpić zarówno w świetle, jak iw ciemności. Faza ta zachodzi w specjalnych organellach komórek liści, które aktywnie biorą udział w fotosyntezie (plastydach). Faza ta obejmuje kilka reakcji chemicznych zachodzących z udziałem tej samej cząsteczki ATP syntetyzowanej w pierwszej fazie i NADPH. Z kolei główne role odgrywają tutaj woda i dwutlenek węgla. Faza ciemna wymaga ciągłego dostarczania energii. Dwutlenek węgla pochodzi z atmosfery, w pierwszej fazie powstał wodór, a za energię odpowiada cząsteczka ATP. Głównym rezultatem ciemnej fazy są węglowodany, czyli materia organiczna potrzebna roślinom do życia.
Wynik
W ten sposób zachodzi sam proces powstawania materii organicznej (węglowodanów) z materii nieorganicznej. Dzięki temu rośliny otrzymują produkty potrzebne do życia, a my otrzymujemy tlen z powietrza. Dodam, że cały ten proces zachodzi wyłącznie u roślin zielonych, których komórki zawierają chloroplasty („zielone komórki”).
Pomocne0 0 Niezbyt pomocne
Fotosynteza to synteza związków organicznych w liściach roślin zielonych z wody i atmosferycznego dwutlenku węgla przy wykorzystaniu energii słonecznej (światła) zaadsorbowanej przez chlorofil w chloroplastach.
Dzięki fotosyntezie energia światła widzialnego jest wychwytywana i przekształcana w energię chemiczną, która jest magazynowana (magazynowana) w substancjach organicznych powstałych podczas fotosyntezy.
Za datę odkrycia procesu fotosyntezy można uznać rok 1771. Angielski naukowiec J. Priestley zwrócił uwagę na zmiany w składzie powietrza w wyniku życiowej aktywności zwierząt. W obecności roślin zielonych powietrze ponownie stało się odpowiednie zarówno do oddychania, jak i spalania. Następnie w pracach szeregu naukowców (Y. Ingenhaus, J. Senebier, T. Saussure, J.B. Boussingault) ustalono, że rośliny zielone pochłaniają CO 2 z powietrza, z którego przy udziale wody w świetle tworzy się materia organiczna . To właśnie ten proces w 1877 roku niemiecki naukowiec W. Pfeffer nazwał fotosyntezą. Duże znaczenie dla poznania istoty fotosyntezy miało sformułowane przez R. Mayera prawo zachowania energii. W 1845 r. R. Mayer zaproponował, że energią zużywaną przez rośliny jest energia Słońca, którą rośliny przekształcają w energię chemiczną w procesie fotosyntezy. Stanowisko to zostało rozwinięte i potwierdzone eksperymentalnie w badaniach wybitnego rosyjskiego naukowca K.A. Timiryazev.
Główna rola organizmów fotosyntetyzujących:
1) przemiana energii światła słonecznego w energię wiązań chemicznych związków organicznych;
2) nasycenie atmosfery tlenem;
W wyniku fotosyntezy na Ziemi powstaje 150 miliardów ton materii organicznej i rocznie uwalnia się około 200 miliardów ton wolnego tlenu. Zapobiega wzrostowi stężenia CO2 w atmosferze, zapobiegając przegrzaniu Ziemi (efektowi cieplarnianemu).
Atmosfera wytworzona w wyniku fotosyntezy chroni organizmy żywe przed szkodliwym krótkofalowym promieniowaniem UV (tlenowo-ozonowa osłona atmosfery).
Tylko 1-2% energii słonecznej trafia do zbiorów roślin rolniczych, straty wynikają z niepełnego pochłaniania światła. Dlatego istnieje ogromna perspektywa zwiększenia produktywności poprzez dobór odmian charakteryzujących się dużą wydajnością fotosyntezy i stworzenie struktury upraw sprzyjającej absorpcji światła. W związku z tym szczególnie istotne staje się opracowanie podstaw teoretycznych sterowania fotosyntezą.
Znaczenie fotosyntezy jest ogromne. Zauważmy tylko, że dostarcza paliwa (energii) i tlenu atmosferycznego niezbędnego do istnienia wszystkich żywych istot. Dlatego rola fotosyntezy jest planetarna.
O planetarności fotosyntezy decyduje także fakt, że dzięki obiegowi tlenu i węgla (głównie) zostaje zachowany dotychczasowy skład atmosfery, co z kolei warunkuje dalsze utrzymanie życia na Ziemi. Możemy dalej powiedzieć, że energia zmagazynowana w produktach fotosyntezy jest zasadniczo głównym źródłem energii, jakim dysponuje obecnie ludzkość.
Całkowita reakcja fotosyntezy
WSPÓŁ 2 +H 2 O = (CH 2 O) + O 2 .
Chemia fotosyntezy opisana jest następującymi równaniami:
Fotosynteza – 2 grupy reakcji:
scena świetlna (zależy od oświetlenie)
ciemna scena (w zależności od temperatury).
Obie grupy reakcji zachodzą jednocześnie
Fotosynteza zachodzi w chloroplastach roślin zielonych.
Fotosynteza rozpoczyna się od wychwytu i absorpcji światła przez pigmentowy chlorofil, znajdujący się w chloroplastach zielonych komórek roślinnych.
Okazuje się, że to wystarczy, aby przesunąć widmo absorpcji cząsteczki. 
Cząsteczka chlorofilu absorbuje fotony w fioletowej i niebieskiej, a następnie w czerwonej części widma i nie oddziałuje z fotonami w zielonej i żółtej części widma.
Dlatego chlorofil i rośliny wyglądają na zielone - po prostu nie mogą skorzystać z zielonych promieni i pozwolić im wędrować po świecie (w ten sposób czyniąc go bardziej zielonym).
Pigmenty fotosyntetyczne znajdują się po wewnętrznej stronie błony tylakoidów.
Pigmenty są zorganizowane w fotosystemy(pola antenowe do wychwytywania światła) - zawierające 250–400 cząsteczek różnych pigmentów.
Fotosystem składa się z:
centrum reakcji fotosystemy (cząsteczka chlorofilu A),
cząsteczki anteny
Wszystkie pigmenty w fotosystemie są zdolne do przekazywania sobie energii stanu wzbudzonego. Energia fotonów pochłonięta przez tę lub inną cząsteczkę pigmentu jest przenoszona na sąsiednią cząsteczkę, aż dotrze do centrum reakcji. Kiedy układ rezonansowy centrum reakcji przechodzi w stan wzbudzony, przenosi dwa wzbudzone elektrony na cząsteczkę akceptora, przez co ulega utlenieniu i zyskuje ładunek dodatni.
W roślinach:
fotosystem 1(maksymalna absorpcja światła przy długości fali 700 nm – P700)
fotosystem 2(maksymalna absorpcja światła przy długości fali 680 nm - P680
Różnice w optimach absorpcji wynikają z niewielkich różnic w strukturze pigmentu.
Obydwa systemy działają w tandemie, niczym dwuczęściowy przenośnik tzw niecykliczna fotofosforylacja .
Równanie podsumowujące dla niecykliczna fotofosforylacja:
Ф - symbol reszty kwasu fosforowego
Cykl rozpoczyna się od fotosystemu 2.
1) cząsteczki anteny wychwytują foton i przekazują wzbudzenie do cząsteczki centrum aktywnego P680;
2) wzbudzona cząsteczka P680 oddaje dwa elektrony kofaktorowi Q, podczas gdy ulega utlenieniu i uzyskuje ładunek dodatni;
Kofaktor(kofaktor). Koenzym lub inna substancja niezbędna enzymowi do pełnienia swojej funkcji
Koenzymy (koenzymy)[z łac. co (cum) - razem i enzymy], związki organiczne o charakterze niebiałkowym uczestniczące w reakcji enzymatycznej jako akceptory poszczególnych atomów lub grup atomowych odszczepionych przez enzym od cząsteczki substratu, tj. do przeprowadzenia katalitycznego działania enzymów. Substancje te, w przeciwieństwie do białkowego składnika enzymu (apoenzymu), mają stosunkowo małą masę cząsteczkową i z reguły są termostabilne. Czasem przez koenzymy rozumie się wszelkie substancje niskocząsteczkowe, których udział jest niezbędny do zajścia katalitycznego działania enzymu, w tym na przykład jony. K + , Mg 2+ i Mn 2+ . Znajdują się enzymy. w centrum aktywnym enzymu i wraz z substratem i grupami funkcyjnymi centrum aktywnego tworzą aktywowany kompleks.
Większość enzymów wymaga obecności koenzymu, aby wykazywać aktywność katalityczną. Wyjątkiem są enzymy hydrolityczne (na przykład proteazy, lipazy, rybonukleaza), które spełniają swoją funkcję przy braku koenzymu.
Cząsteczka ulega redukcji pod wpływem P680 (pod wpływem enzymów). W tym przypadku woda dysocjuje na protony i tlen cząsteczkowy, te. woda jest donorem elektronów, co zapewnia uzupełnienie elektronów w P 680.
FOTOLIZA WODA- rozszczepienie cząsteczki wody, zwłaszcza podczas fotosyntezy. W wyniku fotolizy wody wytwarzany jest tlen, który jest uwalniany przez zielone rośliny w świetle.
27-luty-2014 | Jeden komentarz | Lolita Okolnova
Fotosynteza- proces powstawania substancji organicznych z dwutlenku węgla i wody pod wpływem światła z udziałem pigmentów fotosyntetycznych.
Chemosynteza- metoda żywienia autotroficznego, w której źródłem energii do syntezy substancji organicznych z CO 2 są reakcje utleniania związków nieorganicznych
Zazwyczaj wszystkie organizmy zdolne do syntezy substancji organicznych z substancji nieorganicznych, tj. organizmy zdolne do fotosynteza i chemosynteza, odnosić się do .
Niektóre są tradycyjnie klasyfikowane jako autotrofy.
Pokrótce omówiliśmy budowę komórki roślinnej, przyjrzyjmy się całemu procesowi bardziej szczegółowo...
Istota fotosyntezy
(równanie podsumowujące)
Główną substancją biorącą udział w wieloetapowym procesie fotosyntezy jest chlorofil. To właśnie on przekształca energię słoneczną w energię chemiczną.
Rysunek pokazuje schematycznie cząsteczkę chlorofilu, nawiasem mówiąc, cząsteczka jest bardzo podobna do cząsteczki hemoglobiny...
Chlorofil jest wbudowany grana chloroplastowa:
Lekka faza fotosyntezy:
(przeprowadzane na błonach tylakoidów)
- Światło padające na cząsteczkę chlorofilu jest przez nią pochłaniane i wprowadza ją w stan wzbudzony - elektron wchodzący w skład cząsteczki po pochłonięciu energii światła przechodzi na wyższy poziom energetyczny i bierze udział w procesach syntezy;
- Pod wpływem światła następuje również rozszczepienie (fotoliza) wody:
W tym przypadku tlen jest usuwany do środowiska zewnętrznego, a protony gromadzą się wewnątrz tylakoidu w „zbiorniku protonów”
2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2
NADP to specyficzna substancja, koenzym, czyli tzw. katalizator, w tym przypadku nośnik wodoru.
- syntetyzowana (energia)
Ciemna faza fotosyntezy
(występuje w zrębie chloroplastów)
faktyczna synteza glukozy
zachodzi cykl reakcji, w którym powstaje C 6 H 12 O 6. Reakcje te wykorzystują energię ATP i NADPH 2 utworzoną w fazie lekkiej; Oprócz glukozy podczas fotosyntezy powstają inne monomery złożonych związków organicznych - aminokwasy, glicerol i kwasy tłuszczowe, nukleotydy
Uwaga: ta faza jest ciemna nazywa się to nie dlatego, że zachodzi w nocy – synteza glukozy zachodzi na ogół przez całą dobę, ale ciemna faza nie wymaga już energii świetlnej.
„Fotosynteza to proces, od którego ostatecznie zależą wszystkie przejawy życia na naszej planecie”.
K.A. Timiryazev.
W wyniku fotosyntezy rocznie na Ziemi powstaje około 150 miliardów ton materii organicznej i uwalnia się około 200 miliardów ton wolnego tlenu. Ponadto rośliny włączają do swojego cyklu miliardy ton azotu, fosforu, siarki, wapnia, magnezu, potasu i innych pierwiastków. Chociaż zielony liść wykorzystuje tylko 1-2% padającego na niego światła, materię organiczną wytwarzaną przez roślinę i ogólnie tlen.
Chemosynteza
Chemosynteza odbywa się dzięki energii uwalnianej podczas reakcji chemicznego utleniania różnych związków nieorganicznych: wodoru, siarkowodoru, amoniaku, tlenku żelaza (II) itp.
Według substancji biorących udział w metabolizmie bakterii wyróżnia się:
- bakterie siarkowe – mikroorganizmy zbiorników wodnych zawierające H 2 S – źródła o bardzo charakterystycznym zapachu,
- bakterie żelazowe,
- bakterie nitryfikacyjne - utleniają amoniak i kwas azotawy,
- bakterie wiążące azot - wzbogacają gleby, znacznie zwiększają produktywność,
- bakterie utleniające wodór
Ale istota pozostaje ta sama - to także jest
Fotosynteza to proces biologiczny, podczas którego energia promieniowania elektromagnetycznego zamieniana jest na energię chemiczną związków organicznych. Najpierw światło jest absorbowane przez cząsteczki pigmentu w antenie wychwytującej światło, następnie energia wzbudzenia przekazywana jest do centrum reakcji (specjalnego kompleksu molekularnego związanego z błoną), który zawiera chlorofil lub bakteriochlorofil. To w centrum reakcji zachodzi pierwotna reakcja fotochemiczna - transfer elektronów od dawcy pierwotnego, oznaczone symbolami D lub P, do akceptor A. Instalacja wykorzystuje energię świetlną zgromadzoną podczas rozdzielania ładunków do przeprowadzenia reakcji transportu elektronów, które dostarczają energii do syntezy stabilnych związków wysokoenergetycznych (ATP, NADPH + H, węglowodany).
W procesie fotosyntezy na Ziemi powstają przede wszystkim substancje organiczne, które następnie wykorzystywane są jako żywność, pasza, paliwo, surowce przemysłowe itp. Fotosynteza wliczana jest w globalną wymianę gazową na planecie, zapewniając poziom tlenu niezbędny do życia, a także niezbędny dla biosfery jako całości poziom dwutlenku węgla. Jest oczywiste, że fotosynteza odegrała kluczową rolę w ewolucji biosfery od jej powstania. Parametry określające stan biosfery to ilość zmagazynowanej materii organicznej (produkcja pierwotna brutto), ilość uwolnionego tlenu, bilansowy poziom dwutlenku węgla w atmosferze (temperatura globalna, klimat globalny). Globalny model klimatyczny pokazuje, że po okresie kredowym poziom CO 2 spadł z 2800 ppm do 330-360 ppm. Spadek stężenia CO2 doprowadził do zmniejszenia wydajności fotosyntezy C3 i wzrostu fotooddychania, podczas którego może „utracić” nawet 50% zasymilowanego węgla.
Posłużyło to jako bodziec ewolucyjny do stworzenia mechanizmu koncentracji CO 2 . Sinice i algi jako pierwsze rozwiązały problem zwiększania stężenia CO 2 w przestrzeni komórkowej.
Chloroplast. Organelle te znajdują się w komórkach liści i innych zielonych organach roślin, a także w różnych algach. Wielkość chloroplastów wynosi 4-6 mikronów, najczęściej mają one owalny kształt. Chloroplast - główne organelle komórkowe rośliny, w których zachodzi fotosynteza.
Chloroplasty mają budowę podobną do mitochondriów. Chloroplast jest oddzielony od cytoplazmy dwiema błonami - zewnętrzny i wewnętrzny. Błona zewnętrzna jest gładka, bez fałd i wypukłości, natomiast membrana wewnętrzna tworzy wiele pofałdowanych wypukłości skierowanych w stronę chloroplastu. Dlatego duża liczba membran koncentruje się wewnątrz chloroplastu, tworząc specjalne struktury - ziarna. Są zbudowane jak stosy monet. Cząsteczki chlorofilu zlokalizowane są w błonach gran, dlatego zachodzi tu fotosynteza. ATP jest również syntetyzowany w chloroplastach. Pomiędzy wewnętrznymi błonami chloroplastu znajduje się DNA i RNA. i rybosomy. W konsekwencji w chloroplastach, a także w mitochondriach następuje synteza białka niezbędnego do działania tych organelli. Chloroplasty reprodukować przez podział.
Chlorofil pojawia się w chloroplastach podczas zazielenianie plastydów. W roślinach wyższych i algach występują chlorofile a, b, c, d, e. We wszystkich tych grupach występuje tylko chlorofil a. Wzór empiryczny chlorofilu a to C 55 H 72 0 5 N 4 Mg.
Z natury chemicznej cząsteczka chlorofilu składa się z pierścień porfirynowy(tetrapirol) w składzie kwasu dikarboksylowego – chlorofiliny, estryfikowanej pozostałością alkoholu metylowego i alkoholu jednowodorotlenowego o dużej masie cząsteczkowej – fitolu.
Rdzeń chlorofil ma właściwości hydrofilowe, pozostałość fitolu- właściwości hydrofobowe. Umożliwia to cząsteczce chlorofilu interakcję zarówno z białkami, jak i lipidami. Chlorofile są łatwo rozpuszczalne w acetonie, eterze siarkowym, etanolu, metanolu, dwusiarczku węgla, benzenie i słabo rozpuszczalne w eterze naftowym.
Idea istnienia jednostek fotosyntetycznych powstała na podstawie prac Emersona i Arnolda (1932). Jako pierwsi wykazali, że w procesie fotosyntezy w uwolnieniu jednej cząsteczki tlenu bierze udział od 2000 do 2500 cząsteczek chlorofilu. Ta ilość nazywa się „jednostka fotosyntetyczna”.
Fotosynteza zaczyna się od tego, że fotony emitowane przez słońce dostają się do znajdujących się w liściu specjalnych cząsteczek pigmentu – cząsteczek chlorofilu. Chlorofil występuje w komórkach liści, w błonach organelli komórkowych chloroplastów (to one nadają liściom zielony kolor). Proces wychwytywania energii składa się z dwóch etapów i przebiega oddzielnie skupiska cząsteczek- te klastry są zwykle nazywane Fotosystem I i Fotosystem II.
Numery gromad odzwierciedlają kolejność, w jakiej odkryto te procesy, i jest to jedna z zabawnych ciekawostek naukowych, ponieważ w arkuszu reakcje zachodzą najpierw w Fotosystemie II, a dopiero potem w Fotosystemie I. Kiedy foton zderza się z Fotosystemem 250-400 II energia gwałtownie wzrasta i jest przekazywana cząsteczce chlorofilu.
W tym momencie zachodzą dwie reakcje chemiczne:
- cząsteczka chlorofilu traci dwa elektrony (które są akceptowane przez inną cząsteczkę zwaną akceptorem elektronów)
- cząsteczka wody ulega podziałowi.
Elektrony dwóch atomów wodoru wchodzących w skład cząsteczki wody zastępują dwa elektrony utracone przez chlorofil. Następnie wysokoenergetyczne („szybkie”) elektrony są przenoszone między sobą jak gorący ziemniak przez nośniki molekularne połączone w łańcuch. W tym przypadku część energii zostaje przeznaczona na utworzenie cząsteczki adenozynotrifosforanu (ATP), jednego z głównych nośników energii w komórce. Tymczasem nieco inna cząsteczka chlorofilu Fotosystemu I pochłania energię fotonu i oddaje elektron innej cząsteczce akceptora. Elektron ten w chlorofilu zostaje zastąpiony elektronem, który przybył wzdłuż łańcucha nośników z Fotosystemu II. Energia elektronu z Fotosystemu I i jonów wodoru powstałych wcześniej podczas rozszczepienia cząsteczki wody są wykorzystywane do utworzenia NADP-H, kolejnej cząsteczki nośnika. W wyniku procesu wychwytywania światła energia dwóch fotonów magazynowana jest w cząsteczkach wykorzystywanych przez komórkę do przeprowadzania reakcji i powstaje dodatkowa cząsteczka tlenu.
Pierwszy etap fotosyntezy płynie w świetle. Kwanty świetlne dają elektronom energię niezbędną do przeniesienia ich z dala od chlorofilu lub innego pigmentu fotosyntetycznego. W pierwszym etapie ATP jest syntetyzowany z ADP (difosforanu adenozyny) i fosforanu, a NADP (fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego) jest redukowany do NADP · H2. Synteza ATP pod wpływem energii kwantów świetlnych nazywa się fotofosforylacją. Proces ten może być cykliczny (te same elektrony „pracują” w reakcji) i niecykliczny (elektrony ostatecznie docierają do NADP i oddziałując z jonami wodoru tworzą NADP · H2). Tlen jest uwalniany jako produkt uboczny reakcji tylko w drugim przypadku.
Za reakcje drugi etap nie potrzeba światła. Redukcja CO 2 następuje dzięki energii ATP i nagromadzonego NADP · H2. Dwutlenek węgla łączy się z pięciowęglowym cukrem-bisfosforanem rybulozy, tworząc dwie cząsteczki trójwęglowego kwasu fosfoglicerynowego (PGA). Proces ten nazywa się Fotosynteza C3.
Po pochłonięciu i zmagazynowaniu energii słonecznej przychodzi kolej na produkcję węglowodanów. Odkryto podstawowy mechanizm syntezy węglowodanów w roślinach Melvina Calvina, który przeprowadził w latach czterdziestych XX wieku serię eksperymentów, które stały się już klasyczne. Calvin i jego współpracownicy hodowali glony w obecności dwutlenku węgla zawierającego radioaktywny węgiel-14. Udało im się ustalić reakcje chemiczne fazy ciemnej, przerywając fotosyntezę na różnych etapach.
Cykl konwersji energii słonecznej na węglowodany – tzw. cykl Kalwin- podobny do cyklu Krebsa: składa się również z szeregu reakcji chemicznych, które rozpoczynają się od połączenia przychodzącej cząsteczki z cząsteczką „pomocniczą”, po czym następuje inicjacja innych reakcji chemicznych. Reakcje te prowadzą do powstania produktu końcowego i jednocześnie odtwarzają cząsteczkę „pomocniczą” i cykl rozpoczyna się od nowa. W cyklu Calvina rolę takiej cząsteczki „pomocniczej” pełni pięciowęglowy cukier rybulozodifosforan (RDP).
Cykl Calvina rozpoczyna się od połączenia cząsteczek dwutlenku węgla z RDP. Dzięki energii światła słonecznego zmagazynowanej w postaci ATP i NADP-H najpierw zachodzą reakcje chemiczne wiązania węgla, prowadzące do powstania węglowodanów, a następnie reakcje rekonstrukcji difosforanu rybulozy. Podczas sześciu obrotów cyklu sześć atomów węgla zostaje włączonych do cząsteczek prekursorów glukozy i innych węglowodanów. Ten cykl reakcji chemicznych będzie trwał tak długo, jak długo będzie dostarczana energia. Dzięki temu cyklowi energia światła słonecznego staje się dostępna dla organizmów żywych. Niektóre rośliny (takie jak kukurydza i trzcina cukrowa oraz wiele traw tropikalnych, w tym chwasty pełzające) działają inaczej.
Faktem jest, że dwutlenek węgla zwykle przenika przez otwory w powierzchni liścia, zwane aparatami szparkowymi. W wysokich temperaturach aparaty szparkowe zamykają się, chroniąc roślinę przed nadmierną utratą wilgoci. U roślin C3, gdy aparaty szparkowe są zamknięte, zatrzymuje się także dopływ dwutlenku węgla, co prowadzi do spowolnienia fotosyntezy i zmiany reakcji fotosyntetycznych. W przypadku kukurydzy dwutlenek węgla przyłącza się do trójwęglowej cząsteczki na powierzchni liścia, następnie przemieszcza się do wnętrza liścia, gdzie uwalniany jest dwutlenek węgla i rozpoczyna się cykl Calvina. Dzięki temu dość złożonemu procesowi fotosynteza w kukurydzy zachodzi nawet przy bardzo gorącej i suchej pogodzie. Rośliny, w których zachodzi ten proces, nazywamy roślinami C4, ponieważ na początku cyklu dwutlenek węgla jest transportowany w postaci cząsteczki czterowęglowej. Rośliny C3 to głównie rośliny umiarkowane, podczas gdy rośliny C4 występują głównie w tropikach.Metabolizm CAM polega na tym, że w nocy w cytoplazmie zachodzi redukcyjna karboksylacja PEP z utworzeniem jabłczanu, podobnie jak u roślin C4. Jabłczan gromadzi się i jest magazynowany w wakuoli. Do wytworzenia PEP zużywa się skrobię. W ciągu dnia jabłczan przemieszcza się z wakuoli do cytoplazmy, gdzie ulega dekarboksylacji w wyniku jednego z trzech możliwych mechanizmów: malienzymu NADP, malienzymu NAD i karboksykinazy PEP.
Z ekologicznego punktu widzenia metabolizm CAM przynosi korzyści w warunkach niedoboru wody. Obecnie ustalono, że rośliny C3 w warunkach niedoboru wody i zasolenia potrafią przejść na metabolizm CAM, co jest zjawiskiem dość powszechnym. Na tempo fotosyntezy wpływa wiele czynników. Najważniejsze są natężenie światła, stężenie tlenu i dwutlenku węgla, temperatura otoczenia.
Nazywa się stan, w którym szybkość uwalniania tlenu przez roślinę jest równa szybkości jej oddychania punkt kompensacyjny.
Tlen podczas fotosyntezy może działać jako konkurencyjny inhibitor poprzez interakcję z difosforanem rybulozy zamiast z dwutlenkiem węgla. Powstaje w tym przypadku jedna cząsteczka PGA i fosfoglikolan, który natychmiast rozkłada się na glikolan. Aby odzyskać przynajmniej część węgla uwięzionego w bezużytecznym glikolanie, w zakładzie stosuje się proces tzw fotooddychanie. To zależne od światła zużywanie tlenu z wydzielaniem dwutlenku węgla, zauważalne jedynie u roślin C3, nie ma nic wspólnego z normalnym oddychaniem. Ogólnie rzecz biorąc, fotooddychanie zachodzi wraz z absorpcją energii; W rezultacie powstaje fosfoglicerynian, a 25% węgla jest tracone w postaci CO2. Rośliny C4 praktycznie nie mają fotooddychania, co jest przyczyną ich większej produktywności.
W związku z problemem energetycznym naukowcy starają się w sposób sztuczny przeprowadzać procesy fotosyntezy, zwłaszcza ich pierwsze etapy, kiedy pod wpływem promieniowania słonecznego woda ulega rozkładowi na tlen i wodór. Spalanie wodoru (w celu wytworzenia wody) jest procesem przyjaznym dla środowiska i może stanowić dobry zamiennik nowoczesnych źródeł energii. Fotosynteza to jedyny proces, w oparciu o który wykorzystując energię słoneczną można pozyskać materię organiczną do formowania plonów i zwiększenia żyzności gleby. W wyniku fotosyntezy powstaje 95% suchej masy organicznej. Można zatem argumentować, że zarządzanie tym procesem jest jednym z najskuteczniejszych sposobów wpływania na produktywność roślin.