какой зеленый пигмент входит в состав клеток этой ткани
Какой зеленый пигмент входит в состав клеток этой ткани
Функцией изображённого на рисунке органоида является синтез простых углеводов. В этих процессах важную роль играет внутренняя мембрана этого органоида.
Какой растительный пигмент, находящийся на внутренних мембранных структурах, придаёт этому органоиду характерный цвет? Какой процесс протекает в растительных клетках в этом органоиде?
Функцией изображённого на рисунке органоида является синтез простых углеводов. В этих процессах важную роль играет внутренняя мембрана этого органоида. Как называется этот органоид?
Хлоропласты — это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл — фотосинтезирующий пигмент (на рисунке цвет не видет, поэтму для определения — сейчас это не основной признак). Представляют собой тельца округлой формы размерами от 4 до 10 мкм. При рассматривании под световым микроскопом видна зернистая структура пластид — это граны. Причем некоторые из них сгруппированы в пачки, похожие на столбики монет (тилакоиды гран), другие, более крупные находятся между тилакоидами.
1. Характерный цвет обусловлен пигментом хлорофиллом.
2. Хлорофилл обеспечивает процесс фотосинтеза, (т. е. синтеза органических веществ из воды (
) и углекислого газа (
) с использованием энергии солнечного света).
Какой зеленый пигмент входит в состав клеток этой ткани
Пигменты фотосинтеза у высших растений подразделяются на два класса: хлорофиллы и кароти-ноиды. Основное назначение пигментов — поглощать световую энергию, превращая ее затем в химическую энергию. Пигменты располагаются на мембранах хлоропластов (тилакоидах), а хлоропласты в клетке обычно ориентируются таким образом, чтобы мембраны находились под прямым углом к источнику света (для максимального поглощения света).
Хлорофиллы
Хлорофиллы поглощают в основном красный и сине-фиолетовый свет, зеленый свет ими отражается, что и придает растениям специфическую зеленую окраску, если она не маскируется другими пигментами. На рисунке приведены спектры поглощения хлорофиллов а и h в сравнении с каротиноидами.
В состав молекулы хлорофилла входит плоская голова, поглощающая свет, в центре которой расположен атом магния. Этим можно объяснить, почему растения нуждаются в магнии и почему дефицит магния приводит к уменьшению образования хлорофилла и пожелтению листьев растения. Молекула хлорофилла включаете себя еще и длинный гидрофобный (отталкивающий воду) углеводородный хвост. Внутренние мембраны также гидрофобны, поэтому хвосты «забрасываются» внутрь тилаковдных мембран и служат своеобразным якорем. Гидрофильные головы располагаются в плоскости мембранных поверхностей подобно солнечным батареям. У различных хлорофиллов к головам прикреплены различные боковые цепи, что приводит к изменению их спектров поглощения, увеличивая диапазон длин волн поглощаемого света.
Хлорофилл а — наиболее часто встречающийся пигмент фотосинтеза. Он существует в нескольких формах, в зависимости от расположения в мембране. Каждая форма едва отличается по положению пика адсорбции в красной области; например, значения максимума могут составлять 670, 680, 690 или 700 нм.
Каротиноиды
Каротиноиды — это желтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, сильно поглощающие в сине-фиолетовой области. Они называются вспомогательными пигментами, поскольку поглощенную ими световую энергию они переносят на хлорофилл. В спектре поглощения каротиноидов обнаруживаются три пика в сине-фиолетовой области. Помимо своей функции как вспомогательных пигментов каротиноиды защищают хлорофиллы от избытка света и от окисления кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Они хорошо замаскированы зелеными хлорофиллами, но становятся видны в листьях до начала листопада, поскольку хлорофиллы разрушаются первыми. Каротиноиды обнаружены в некоторых цветках и фруктах, у которых яркая окраска привлекает насекомых, птиц и млекопитающих, тем самым обеспечивая успешное опыление и распространение семян; к примеру, красный цвет кожицы у томатов обусловлен наличием в ней каротинов.
Каротиноиды бывают двух типов: каротины и ксантофиллы. Самым распространенным и важным среди каротинов является (J-каротин, который знаком нам как оранжевый пигмент моркови. У позвоночных животных в процессе пищеварения этот пигмент расщепляется на две молекулы витамина А.
Какой зеленый пигмент входит в состав клеток этой ткани
Как называют данный процесс?
На представленном ниже рисунке ученик зафиксировал в виде схемы один из процессов жизнедеятельности растений. Рассмотрите схему и ответьте на вопросы.
На схеме изображена растущая клетка.
Знание в области какой ботанической науки позволит ученику изучить данный процесс?
На представленном ниже рисунке ученик зафиксировал в виде схемы один из процессов жизнедеятельности растений. Рассмотрите схему и ответьте на вопросы.
Процессы, протекающие в организме изучаются в рамках физиологии.
Для клеток какой ткани характерен этот процесс?
На представленном ниже рисунке ученик зафиксировал в виде схемы один из процессов жизнедеятельности растений. Рассмотрите схему и ответьте на вопросы.
Активный рост клеток происходит в образовательной ткани.
Ответ: образовательная ткань.
В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбцов имеется взаимосвязь.
| Целое | Часть |
|---|---|
| Проводящая ткань | . |
| Покровная ткань | Кожица |
Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?
2) ситовидные трубки
4) древесинные волокна
В ответе укажите номер правильного ответа.
К проводящим тканям относят ситовидные трубки.
Какую функцию выполняет камбий у корней растений?
Увеличение размеров корней ИЛИ увеличение корней в диаметре.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Правильно указана функция | 1 |
| Ответ неправильный | 0 |
| Максимальный балл | 1 |
Рассмотрите рисунок растительной клетки. Какая структура клетки обозначена на рисунке буквой А?
На рисунке обозначена цитоплазма.
Каково значение этой структуры в жизнедеятельности клетки?
Перемещение веществ внутри клетки ИЛИ является средой для протекания реакций.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Правильно указано значение | 1 |
| Ответ неправильный | 0 |
| Максимальный балл | 1 |
Нина рассмотрела срез листа фикуса под микроскопом и сделала микрофотографию (рис. 2). Клетки какой ткани она обозначила на фотографии цифрой 1?
Нина отметила столбчатую ткань хлоренхимы.
Ответ: основной ИЛИ фотосинтезирующей ИЛИ столбчатой ИЛИ хлоренхимы.
Какой зелёный пигмент входит в состав клеток этой ткани?
В клетках хлоренхимы содержится пигмент хлорофилл.
Выберите из предложенного списка и вставьте в текст пропущенные слова, используя для этого их цифровые обозначения. Впишите номера выбранных слов на места пропусков в тексте.
В световой микроскоп хорошо видны ___________(А), органоиды клетки, содержащие красящие вещества —пигменты. Окраска ___________(Б) связана с наличием пигмента — хлорофилла. Кроме них, в растительных клетках встречаются красно−оранжевые ___________(В). Они придают яркую окраску цветкам, плодам, корнеплодам.
Список слов (словосочетание):
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
В световой микроскоп хорошо видны пластиды — 4 (А), органоиды клетки, содержащие красящие вещества — пигменты. Окраска хлоропластов — 3 (Б) связана с наличием пигмента — хлорофилла. Кроме них, в растительных клетках встречаются красно−оранжевые хромопласты — 1 (В). Они придают яркую окраску цветкам, плодам, корнеплодам.
Покажите стрелками и подпишите на рисунке стебель, верхушечную почку, междоузлие.
Рассмотрите изображение листа шиповника и выполните задания.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Верно подписана только одна часть цветка. ИЛИ Ответ неправильный | 0 |
| Верно подписаны только две части цветка | 1 |
| Верно подписаны три части цветка | 2 |
| Максимальный балл | 2 |
Какое листорасположение называют очерёдным?
Рассмотрите изображение листа шиповника и выполните задания.
Листорасположение называют очерёдным, если от каждого узла отходит один лист.
Дублирует задание 2733.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Ответ неправильный | 0 |
| Правильно указана функция | 1 |
| Максимальный балл | 1 |
Из какой части семени формируется главный побег растения?
Рассмотрите изображение листа шиповника и выполните задания.
Главный побег растения формируется из зародышевой почечки.
Ответ: зародышевая почечка.
Что из перечисленного относят к видоизменённым корням?
1) корневище ландыша
2) клубень картофеля
3) корневые шишки георгина
4) луковица чеснока
В ответе укажите номер правильного ответа.
К видоизменённым корням относят корневые шишки георгина.
Используя приведённую ниже таблицу, ответьте на вопросы.
Календарь средних сроков цветения растений
| Растение | Месяц | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Апрель | Май | Июнь | Июль | Август | Сентябрь | Октябрь | Ноябрь | |
| Нарцисс | ||||||||
| Маргаритка | ||||||||
| Астра | ||||||||
| Бархатец | ||||||||
Цветение какого растения из перечисленных в таблице самое непродолжительное?
Какое растение из перечисленных в таблице способно к повторному цветению?
Какие два растения из перечисленных в таблице цветут до конца октября?
Чтобы выполнить это задание, нужно сравнить сроки цветения растений. Самый непродолжительный срок цветения у нарцисса. Для остальных вопросов аналогично. Обращайте внимание на формулировку вопроса. В некоторых случаях ответом на вопрос является несколько пунктов.
3. Астра и бархатец.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Правильно даны ответы на три вопроса | 2 |
| Правильно даны ответы на любые два вопроса | 1 |
| Правильно дан ответ только на один любой вопрос. ИЛИ Ответ неправильный | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
Чем условия первого опыта Ивана отличаются от условий второго?
Известно, что для прорастания семян и дальнейшего развития проростков необходимы определённые условия. Иван решил выяснить роль одного из таких условий, проведя следующий опыт. Он взял два ящика. На дно первого он насыпал слой лёгкой (песчаной) почвы толщиной 4 см и положил предварительно замоченное семя фасоли. Затем поверх него насыпал ещё один слой почвы толщиной 4 см и положил два семени фасоли. Так он проделал ещё три раза, а последнее семя он положил на поверхность почвы. Аналогичные действия Иван провёл со вторым ящиком, в который он насыпал тяжёлую почву (глинозём). В течение двух недель он регулярно поливал почву я ящиках и следил за развитием проростков. Результаты своего опыта Иван отобразил на рисунках 1 и 2.
Условия первого опыта отличаются от условий второго характером (составом) почв.
Что такое фотосинтез и почему он так важен для нашей планеты
Фотосинтез — один из самых важных биологических процессов на Земле. Благодаря фотосинтезу живые организмы получают кислород, необходимый для дыхания, а сами растения создают полезные органические вещества для своей жизнедеятельности. В этой статье мы поговорим о том, что обозначает фотосинтез, как он происходит и что образуется в процессе фотосинтеза.
Что такое фотосинтез
Фотосинтез — процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза.
Процессы фотосинтеза идут в тканях, содержащих хлоропласты, — преимущественно, в листе, на который приходится большая часть процессов фотосинтеза. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл.
Строение хлоропластов
Чтобы понять, что происходит в растении при фотосинтезе, изучим подробнее хлоропласты. Хлоропласты — это особые пластиды растительных клеток, в которых происходит фотосинтез. Основные элементы структурной организации хлоропластов высших растений представлены на рис.1.
Хлоропласт — это двумембранный органоид. Внешняя мембрана проницаема для большинства органических и неорганических соединений. Она содержит специальные транспортные белки, благодаря которым нужные для работы хлоропласта пептиды и другие вещества попадают в него из цитоплазмы. Внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью и способна контролировать, какие именно вещества попадут во внутреннее пространство хлоропласта.
Для хлоропластов характерна сложная система внутренних мембран, позволяющая пространственно организовать фотосинтетический аппарат, упорядочить и разделить реакции фотосинтеза, несовместимые между собой, и их продукты. Мембраны образуют тилакоиды, которые, в свою очередь, собираются в «стопки» — граны. Пространство внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом.
Внутреннее пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные зёрна.
Пигменты хлоропластов
Что происходит во время фотосинтеза? На молекулярном уровне фотосинтез обеспечивают особые вещества — пигменты, благодаря которым энергия солнечного света становится доступной для биологических систем. У фотосинтезирующих организмов можно выделить три основные группы пигментов:
В хлоропластах пигменты ассоциированы с белками с помощью ионных, водородных и других типов связей. Не стоит забывать, что у растений есть множество других пигментов, находящихся не в хлоропластах и не принимающих участие в фотосинтезе — например, антоцианы.
Хлорофилл
Хлорофиллы выполняют функции поглощения, преобразования и транспорта энергии света. Лучше всего хлорофиллы поглощают свет в синей (430—460 нм) и красной (650—700 нм) областях спектра. Зелёную область спектра хлорофиллы эффективно отражают, что придаёт растению зелёный цвет.
Интересно, что строение молекулы хлорофилла схоже со строением гемоглобина, но центром молекулы хлорофилла является ион магния, а не железа.
Основными хлорофиллами высших растений являются хлорофилл a и хлорофилл b, они входят в состав реакционных центров фотосистем и светособирающих комплексов мембран тилакоидов хлоропластов. Светособирающие комплексы улавливают кванты света и передают энергию к фотосистемам I и II. Фотосистемы — это пигмент-белковые комплексы, играющие ключевую роль в световой фазе фотосинтеза.
Каротиноиды
Каротиноиды — это жёлтые, оранжевые или красные пигменты. В зелёных листьях каротиноиды обычно незаметны из-за наличия в листьях хлорофилла. При разрушении хлорофилла осенью именно каротиноиды придают листьям характерную жёлто-оранжевую окраску.
Каротиноиды химически представляют собой 40-углеродную цепь с двумя углеродными кольцами по краям цепи. В строении ксантофиллов, в отличие от каротинов, присутствуют спиртовые, эфирные или альдегидные группы.
Учите биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду BIO72021 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 7 класса, в котором изучается тема фотосинтеза.
Что происходит в процессе фотосинтеза
Как уже было сказано ранее, в ходе фотосинтеза в хлоропластах под действием солнечного света образуются органические вещества.
Процесс фотосинтеза можно разделить на две фазы:
В ходе световой фазы фотосинтеза образуется энергия в виде АТФ и универсальный донор атома водорода — восстановитель НАДФН (НАДФ·Н2). Эти вещества необходимы для протекания темновой фазы. Также образуется побочный продукт — кислород. Световая фаза может проходить только на мембранах тилакоидов и на свету.
Благодаря сложному биохимическому процессу — циклу Кальвина — в темновую фазу фотосинтеза образуются органические вещества (сахара). Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и на свету, и в темноте. Темновые ферментативные процессы протекают медленнее, чем световые, поэтому при очень ярком освещении скорость протекания фотосинтеза будет полностью определяться скоростью темновой фазы. Схемы процессов фотосинтеза представлены на рис.2. Подробное описание процессов смотри далее.
Световая фаза фотосинтеза
Чтобы лучше понять, что происходит во время фотосинтеза, разберём фазы фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может быть поделена на три этапа:
Для того чтобы понять, что происходит во время фазы фотосинтеза, рассмотрим эти процессы подробнее. Кванты света улавливаются светособирающими комплексами фотосистемы I — молекула хлорофилла в составе светособирающего комплекса переходит в возбуждённое состояние, и энергия передаётся в реакционный центр фотосистемы I. Происходит возбуждение молекул хлорофилла фотосистемы I, отщепляется электрон. Пройдя по цепочке внутренних компонентов фотосистемы I и внешних переносчиков, электрон в конце концов попадает к НАДФ+ — образуется восстановитель НАДФН. Получается, что хлорофилл фотосистемы I отдал электрон и приобрёл положительный заряд, и для дальнейшего функционирования необходимо восстановить нейтральность молекулы, получить электрон, чтобы закрыть «дырку». Этот электрон приходит от фотосистемы II.
На светособирающие комплексы фотосистемы II попадают кванты света — происходит возбуждение молекулы хлорофилла фотосистемы II, молекула хлорофилла отдаёт электрон и переходит в окисленное состояние. Нехватку электрона хлорофилл восполняет благодаря фотолизу воды, при этом образуется протоны H+, а также важный побочный продукт фотосинтеза — кислород. По цепи переносчиков электрон от хлорофилла фотосистемы II попадает к хлорофиллу реакционного центра фотосистемы I и восстанавливает его. Теперь этот хлорофилл может снова поглощать энергию кванта света и отдавать электрон в электрон-транспортную цепь.
Протоны, попадающие во внутритилакоидное пространство, используются для синтеза АТФ. С помощью фермента АТФ-синтазы за счёт градиента протонов образуется АТФ из АДФ и фосфата. Под градиентом понимают неравномерное распределение: во внутритилакоидном пространстве H+ больше, в строме — меньше. Поэтому частицы стремятся проникнуть в строму, переходят в неё через АТФ-синтазу, а в процессе пути сквозь белковый комплекс отдают ему часть энергии, которая и используется для синтеза АТФ.
Темновая фаза фотосинтеза
Что образуется при фотосинтезе в темновую фазу? В строме хлоропластов с помощью энергии АТФ и восстановителя НАДФН, полученных в световую фазу, образуются простые сахара, из которых в ходе других процессов образуется крахмал. Ферментативные процессы не нуждаются в наличии света. Важнейший процесс, происходящий в темновую фазу фотосинтеза, — фиксация углекислого газа воздуха. Синтез и превращения сахаров в хлоропластах имеют циклический характер и носят название цикл Кальвина.
В нём можно выделить три этапа:
В строме хлоропластов находится производное простого пятиуглеродного сахара рибозы. С помощью особого фермента (Рубиско) к производному рибозы присоединяется CO2 (реакция карбоксилирования) — образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое быстро распадается на две трехуглеродные молекулы. Дальше, с затратой АТФ и НАДФН, полученных в ходе световых процессов, трехуглеродное соединение модифицируется — образуется восстановленное соединение с атомом фосфора и альдегидной группой в составе. Теперь перед клеткой стоит проблема: необходимо получить шестиуглеродное соединение — глюкозу для синтеза крахмала, а также пятиуглеродное — производное рибозы для того, чтобы эти процессы могли начаться заново. Для решения этих проблем в фазу регенерации из полученных ранее трехуглеродных соединений под действием ферментов образуются четырёх-, пяти-, шести- и семиуглеродные сахара. Из шестиуглеродной молекулы образуется глюкоза, из которой синтезируется крахмал. Из пятиуглеродной молекулы образуется производное рибозы и цикл замыкается. Остальные сахара также используются клеткой в других биохимических процессах.
Отдельно стоит сказать про крайне важный фермент первой фазы цикла Кальвина — рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилазу (Рубиско). Это сложный фермент, состоящий из 16 субъединиц, с молекулярной массой в 8 раз больше, чем у гемоглобина. Является одним из важнейших ферментов в природе, поскольку играет центральную роль в основном механизме поступления неорганического углерода (из CO2) в биологический круговорот. Содержание Рубиско в листьях растений очень велико, он считается самым распространённым ферментом на Земле.
Значение фотосинтеза
В процессе фотосинтеза энергия света заключается в энергию химических связей органических веществ. Поэтому фотосинтез служит первичным источником почти всей энергии, используемой живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Практически все живые организмы, за исключением хемосинтетиков, так или иначе пользуются теми продуктами, что выделяются при фотосинтезе.
За счёт фотосинтеза сформировалась и поддерживается пригодная для дыхания атмосфера с высоким содержанием кислорода.
Фиксация углекислого газа в ходе фотосинтеза служит главным местом входа неорганического углерода в биогеохимический цикл. Также ассимиляция CO2 препятствует перегреву Земли, предотвращая парниковый эффект.
Заключение
Каждый год на нашей планете благодаря фотосинтезу производится около 200 миллиардов тонн кислорода, из которого образуется озоновый слой, защищающий от ультрафиолетовой радиации. Фотосинтез помогает поддерживать состав атмосферы и препятствует увеличению количества углекислого газа. Без растений и кислорода, который они выделяют в процессе фотосинтеза, жизнь на нашей планете была бы просто невозможна.