Фотосинтез и дыхание

[Барсунидзе]

Может показаться удивительным, что все живые организмы на Земле существуют за счет фотосинтеза.
Обычно фотосинтезом называют процесс образования углеводов (глюкоза) из углекислого газа (CO2) и воды (H2O) с выделение кислорода (O2) под действием света в присутствии содержащих хлорофилл белковых катализаторов (ферментов). Этот процес протекает в особых образованиях растительных клеток (хлоропластах), которые можно назвать клеточными энергетическими станциями. На самом деле, фотосинтез включает весьма сложную многостадийную последовательность биохимических и физических процессов, которая в настоящее время хорошо изучена.
Дыхание растений это процесс обратный фотосинтезу, в ходе которого глюкоза в присутствии кислорода и белковых катализаторов превращается в углекислый газ, воду и АТФ (универсальный источник энергии в клетках). Этот процесс протекает в других энергетических станциях клеток (митохондриях). Например, рост и функционирование корней растений происходит именно за счет процесов дыхания.
Для дыхания нужна глюкоза, которая образуется при фотосинтезе.
В данной теме планируется рассмотреть широкий круг  вопросов фотосинтеза/дыхания растений и, в частности, виноградного растения.
Фотосинтез это интересно! 

[Барсунидзе]

Для наглядности привожу упрощенную схему строения растительной клетки, на которой показаны хлоропласты, осуществляющие запасание энергии света при синтезе глюкозы из углекислого газа и воды,
 и митохондрии, осуществляющие генерацию энергии в виде молекул АТФ  за счет окисления глюкозы кислородом.

[Барсунидзе]

На иллюстрации:
A -хлоропласты в клетках растения (мелкие зеленые шарики),
B - строение хлоропласта при большом увеличении,
С - упрощенная схема строения хлоропласта. Показаны внешняя и внутренняя мембрана, тилакоиды, упакованные в стопы (граны), ламеллы - плоские полые отростки, соединяющие тилакоиды друг с другом.
В мембрану тилакоидов и ламелл встроены сложные белковые комплексы, содержащие хлорофилл, называемые фотосистема I и фотосистема II.
В них под действием света происходят самые быстрые, начальные стадии фотосинтеза (световые стадии).

[Елисеев Сергей]

Влад! Пора тебе переходить к описанию Цикла Кребса-иначе тема фотосинтеза будет не полной.

[Paul]

Может показаться удивительным, что все живые организмы на Земле существуют за счет фотосинтеза.

Не все. Ещё есть хемосинтез. Основная часть организмов существуют благодаря излучению Солнца в широкой полосе спектра. При этом фотосинтез протекает при определённых диапазонах спектра и интенсивности света. Свет может быть и искусственный, но полноценный. Кроме фотосинтеза (фото - видимая часть спектра) есть другие процессы катализа с образованием необходимых растениям веществ в других диапазонах излучения света, напримет, в мягком ультрафиолете.
Так что фотосинтез всего лишь частный случай реакций синтеза в растении с использованием света, хотя и наиболее массовый, поскольку жизнь углеводородная, а не иная. Сухое вещество растений имеет в среднем следующий элементарный состав (в весовых процентах); углерод — 45, кислород — 42, водород —6,5; итого: 93,5%. Остальное - азот и зольные элементы — 6,5.
http://flower.wcb.ru/index.php?showtopic=5333
Дефициты светового излучения подобны минеральным по спектру и интенсивности как по составу и количеству. Отсюда разница между широтами выращивания винограда.

[Барсунидзе]

Пора тебе переходить к описанию Цикла Кребса-иначе тема фотосинтеза будет не полной.

Опять двойка... 
Цикл Кребса относится к дыханию и происходит в митохондриях.
При фотосинтезе происходит цикл Кальвина  (С3-путь) (виноград и большинство др.) и цикл Хетча — Слэка (С4-путь) (кукуруза и некоторые др.), эти биохимические реакции происходят в хлоропластах.
В настоящее время все они хорошо изучены (См. в поисковике по названию). Нужно отметить, что в фотосинтезе различают две стадии:
1) световые реакции (очень быстрые), их протекание происходит только на свету.  Это процессы поглощения света и миграции энергии, разделения зарядов.
2) темновые реакции (медленные), это обычные биохимические реакции, идущие за счет энергии, запасенной на первой стадии (цикл Кальвина и др.)
Суммарно всю эту сложную последовательность реакций выражают следующей простой схемой:
                                       (свет+хлорофилл)
вода + углекислый газ -------------------->  глюкоза + кислород

Вода поступает из почвы, углекислый газ поступает из воздуха, свет - от Солнца, хлорофилл содержится в сложных белковых комплексах в мембране хлоропластов. На выходе получается кислород, который уходит в воздух, и глюкоза. Глюкоза используется растениями как строительный материал для построения тканей (целлюлоза) а также в качестве источника энергии для всех биохимических процессов.
Вот такими упрощенными представлениями о биохимии фотосинтеза хотелось бы ограничиться в рамках данной темы.

[Елисеев Сергей]

Влад! Ты начинаешь ,как уж из под вил уходить. Фотосинтез и дыхание, процессы взаимосвязанные.Днем фотосинтез,ночью дыхание. Так как назвался груздем -лезь в кузов.

[Барсунидзе]

Фотосинтез и дыхание, процессы взаимосвязанные.Днем фотосинтез,ночью дыхание.

Последнее утверждение неправильное 

На самом деле, в живых клетках растений процесс дыхания происходит круглосуточно.
Просто на свету скорость образования кислорода в результате фотосинтеза обычно превышает скорость его поглощения.
Так же как и у животных, клеточное дыхание растений протекает в специальных клеточных митохондриях.

Процитировано из Wiki
Я рад, что тема все-таки нашла заинтересованных читателей 

[Елисеев Сергей]

Фотосинтез и дыхание, процессы взаимосвязанные.Днем фотосинтез,ночью дыхание.
Последнее утверждение неправильное

Упорно ускользает из под вил!
Тогда вопрос на засыпку? Почему в лесу ночью можно потерять сознание?

[Валентин]

Почему в лесу ночью можно потерять сознание?

Ну тут ответов много . Смотря что с вами приключится ?

[Барсунидзе]

Упорно ускользает из под вил! Тогда вопрос на засыпку? Почему в лесу ночью можно потерять сознание?

Пока вил не заметил     
Точного ответа на заданный вопрос не знаю, могу лишь предположить (в контексте темы), что вследствие понижения концентрации кислорода в воздухе,  за счет его потребления растениями в процессе дыхания. Ночью не происходит выделение листьями кислорода.
      С другой стороны, на что я пытался обратить внимание:  дыхание растений происходит также и днем, так как митохондриям в клетках все равно, есть свет или его нет. Главное, чтобы была глюкоза и кислород.  Правильное утверждение должно было звучать так: Днем фотосинтез и дыхание, ночью дыхание.

[Елисеев Сергей]

Правильное утверждение должно было звучать так: Днем фотосинтез и дыхание, ночью дыхание.

Прааииильный ответ! Засыпка не состоялась.Молодец-все верно.

[Paul]

Почему в лесу ночью можно потерять сознание?

Ночью в лесу лучше не бегать.

Вода поступает из почвы, углекислый газ поступает из воздуха, ...
Вот такими упрощенными представлениями о биохимии фотосинтеза хотелось бы ограничиться в рамках данной темы.

http://biofile.ru/bio/4304.html
http://www.sadincentr.ru/publications/p199/

Прочитав ссылки можно сделать вывод о том, что человек как и растение в процессе эволюции основным источником поступления углерода используют метаболиты биоты, включая воду и углекислый газ. Листовое дыхание у растений лишь дополняет его.

[Барсунидзе]

Не все. Ещё есть хемосинтез. Основная часть организмов существуют благодаря излучению Солнца в широкой полосе спектра. При этом фотосинтез протекает при определённых диапазонах спектра и интенсивности света. Свет может быть и искусственный, но полноценный. Кроме фотосинтеза (фото - видимая часть спектра) есть другие процессы катализа с образованием необходимых растениям веществ в других диапазонах излучения света, напримет, в мягком ультрафиолете.
Дефициты светового излучения подобны минеральным по спектру и интенсивности как по составу и количеству. Отсюда разница между широтами выращивания винограда.

Вы затронули целую кучу очень интересных, но в то же время весьма сложных вопросов.  Даже не знаю, удастся ли разобраться хотя бы с их частью, поэтому решил продолжить изложение  более известных мне вещей.
Ниже приведен  график спектра излучения солнечного света, который падает на листья растений. Из него видно, что основная часть мощности излучения Солнца приходится на желто-зеленую область.
На втором графике показан спектр действия фотосинтеза. Видно, что для фотосинтеза наиболее значимы красная область видимого спектра и синяя.
Эти области поглощения грубо соответствуют первому и второму возбужденному  энергетическоому состоянию хлорофилла, входящего в антенные комплексы фотосистемы I и фотосистемы II.  В состав этих комплексов входит также вета-каротин/каротиноиды, которые  вносят свой вклад в поглощение света листьями. В связи с тем, что лист поглощает преимущественно в синей и красной области и слабо поглощает в зеленой, он кажется нам окрашенным в зеленый цвет.  Каротиноиды поглощают свет в сине-зеленой области и поэтому  ткани морковки и тыквы, в которых они содержатся в большом количестве, окрашены в желтые, оранжевые  и красные цвета. За красно-оранжевую окраску вареных раков тоже отвечают каротиноиды, отделяющиеся от белка в панцире при варке.   

[Кузьмин Игорь Евгеньевич]

Упорно ускользает из под вил!
Тогда вопрос на засыпку? Почему в лесу ночью можно потерять сознание?

Сергей,есть ещё одна тенденция,сам заметил. Когда езжу на рыбалку и жгу костёр,что бы приготовить пищу Днём одни и те же дрова практически не горят.Ночью,только успевай подкидывать.Вывод,днём деревья и вся растительность поглощают кислород,а ночью отдают.Думаю это и есть ответ на Твой вопрос.Повышенное содержание кислорода в воздухе.
Поправьте  меня если я не прав.

[Евгений Коноваленко.]

Я думаю на оборот, ночью растение употребляет кислород выделяя углекислоту.

[Елисеев Сергей]

Фотосинтез – процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды при участии энергии солнечного света. ( от греч. «фото» - свет, «синтез» - образование)
Зеленый цвет растений – это цвет химического вещества хлорофилла (от греч. «хлорос» - зеленый, «филос»- лист), который находится в пластидах клетки  в хлоропластах. Это вещество играет в фотосинтезе главную роль. Процесс фотосинтеза многоступенчатый. Он запускается, когда на молекулу хлорофилла попадает частица света (фотон). В процессе фотосинтеза выделяют две фазы. Световая фаза идет только на свету и более длительная, темновая, в свете не нуждается. В световой фазе выделяется кислород, образуется энергия, в темновой фазе синтезируется  углевод (глюкоза)
История открытия фотосинтеза.
 

Дата
 Ученый
 Вклад в науку
 
1600г.
 Бельгийский естествоиспытатель Ян Ван – Гельмонт
 Поставил первый физиологический эксперимент, связанный с изучением питания растений.
 
1771г.
 Английский химик Джозеф Пристли
 Проделал опыт: посадил мышь под стеклянный колпак, и через пять часов животное погибло. При введении же под колпак веточки мяты, мышь осталась живой. Ученый пришел к выводу, что зеленые растения способны осуществлять реакции противоположные дыхательным процессам.
 
1779г.
 Голландский врач Ян Ингенхауз
 В ходе эксперимента обнаружил, что растения способны выделять кислород лишь в присутствии солнечного света, и что только их зеленые части способны обеспечивать выделение кислорода.
 
1782г.
 Швейцарский ученый Жан Сенебье
 Экспериментально доказал, что органические вещества в растениях образуются из углекислого газа, который под влиянием солнечного света разлагается в зеленых органоидах растений.
 
1804г.
 Французский физиолог растений Жак Буссенго
 В ходе лабораторных работ пришел к выводу, что вода так же потребляется растениями при синтезе органических веществ.
 
1864г.
 Немецкий ботаник Юлиус Сакс
 Доказал, что соотношение объемов поглощаемого углекислого газа и выделяемого кислорода равно 1:1. продемонстрировал образование зерен крахмала при фотосинтезе.
 
Помоему ответ ясен-ночью в лесу дефицит кислорода.Пьяная смерть.

[Валентин]

ночью растение употребляет кислород выделяя углекислоту.

А разве растения не потребляют углекислоту ?

[Елисеев Сергей]

ночью растение употребляет кислород выделяя углекислоту.А разве растения не потребляют углекислоту ?

Растения используют углекислый газ,а не углекислоту-это разные вещи.

[Владимиp]

Я думаю на оборот, ночью растение употребляет кислород выделяя углекислоту.

Совершенн верно, Женя!

Это есть газообмен между организмом и внешней средой. Являясь начальным и конечным звеном цепи реакций обмена веществ и энергии, газообмен обеспечивает жизнедеятельность организма. У человека и животных осуществляется в процессе дыхания (организм потребляет кислород и выделяет углекислый газ), у растений – в процессе дыхания (поглощают О2 и выделяют СО2) и фотосинтеза (поглощают СО2 и выделяют О2). У зелёных растений ночью происходит только дыхание, а днём – ещё и фотосинтез, т.е. одновременно два противоположных процесса. Если бы они были одинаково сильны, в растении не было бы прироста сухой массы. Но поскольку поглощение углекислого газа при фотосинтезе происходит в 10—20 раз интенсивнее, чем выделение его при дыхании, в растении постепенно накапливаются органические вещества.

Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.