Последовательные стадии фотосинтеза

 

Реакции	Исходные вещества	Конечные вещества
Реакции, вызываемые светом	Световая энергия, хлорофилл	Электроны
Электроны, НАДФ^+, Н^+	НАДФ·Н
Н2О	О2, Н^+-резервуар
Н^+-резервуар, АДФ+ФН	АТФ
Фиксация углерода (темновые реакции)	Пятиуглеродный сахар + СО2	Углеводы
АТФ	АДФ+ФН
НАДФ·Н	НАДФ^+

 

Поскольку часть трехуглеродных конечных продуктов превращается в новые молекулы исходного пятиуглеродного соединения, процесс фиксации углерода в целом по существу представляет собой цикл, его часто называют циклом Кальвина (рис. 6).

Рис. 6. Схема фотосинтеза

Благодаря фотосинтезу на Земле возникает ежегодно более 100 млрд. т. органических веществ, потребляется, аккумулируется энергии во много раз больше, чем используется человеком во всей его деятельности.

Загрязнение природной среды находит свое отражение прежде всего в снижении интенсивности фотосинтеза. Воздействие токсичных ве­ществ вызывает снижение продукции кислорода. За этим процессом можно пронаблюдать, если использовать кислородомер с датчиком.

Оборудование и реактивы: стакан 0,25 л, стеклянный колпак, лампа настольная; спирт этиловый, раствор йода в йодистом калии.

Порядок выполнения работы

Комнатное растение помещают на сутки в темноту. За это время в растении почти полностью исчезает крахмал, который расходуется на дыхание, переходя под действием ферментов в сахар и оттекая из листа. Через сутки выносят растение на свет, срезают с него лист. На лист прикрепляют полоску темной бумаги, согнутую пополам так, чтобы она закрывала часть листа с двух сторон. Лист помещают в стакан с водой. Накрывают лист стеклянным колпаком и в течение 2…3 ч освещают светом настольной лампы, ориентируя ее так, чтобы лучи падали на лист перпендикулярно его поверхности.

Одновременно выполняют анализ другого листа с того же растения. Для этого срезают лист, опускают его в кипящую воду и кипятят в течение 5 мин. Затем лист переносят в спирт и обесцвечивают его. Обесцвеченный лист обрабатывают раствором йода в йодиде калия. От­мечают отсутствие или слабую реакцию на крахмал.

Выдержав нa свету, лист с бумажкой также кипятят в течение 5…10 мин, затем выдерживают в спирте до полного обесцвечивания. Расправляют пластинку листа в чашке Петри и наносят на нее раствор йоде в йодиде калия. Отмечают положительную реакцию на крахмал в местах, освещаемых лампой, и отсутствие реакции на крахмал в той части листа, которая была прикрыта бумажкой.

 

Требования к отчету

В отчете приводят название, краткое описание работы, основные реакции фотосинтеза органических соединений в рассчитанных тканях, объясняют наблюдаемые в работе явления.

Вариант 2

Исследования фотосинтезирующей деятельности земных водорослей и влияние токсичных соединений на фотосинтез водорослей

Цель работы: исследовать активность фотосинтеза одно­клеточных зеленых водорослей, оценить степень влияния производных фенола на активность фотосинтеза.

Оборудование и реактивы: термостатированная камера, кислородомер (оксидиметр с мембранным электродом), культура водоросли, растворы производных фенола (10^{-4 М растворы фено­ла, метилфенола, диметилфенола и др.).}

Порядок выполнения работы

Ячейку камеры объемом ~ 20 см³ заполняют культурой водорослей, включают мешалку, освещение и подключают датчик кислорода (рис. 6).

Рис. 6. Схема камеры исследования фотосинтеза: 1 – камера; 2 – ячейка;

3 – магнитная мешалка; 4 – датчик кислорода; 5 – осветительные лампы

 

Регистрируют изменения концентрации кислорода в процессе фото­синтеза, записывая показания прибора через определенные промежутки времени. Включает источник света и наблюдают за процессом дыхания водо­рослей, также фиксируя показания прибора через определенные проме­жутки времени. Затем с помощью пипетки вводят в ячейку камеры 5 мл раствора фенола. Включают источник света и фиксируют показания содержания кислорода через такие же промежутки времени как и в первом случае. Выключают источник света и продолжают измерения.

Строят графики зависимости содержания кислорода в ячейке от времени освещения и затемнения для чистой и для зараженной культуры. Опыты повторяют, но используют другое производное фенола. Сравнивая графики, делают вывод о влиянии различных соединений на активность фотосинтеза.

Требования к отчету

В отчете следует привести описание работы, основные реакции фотосинтеза, прокомментировать наблюдаемые явления, сделать вывод об относительной токсичности производных фенола.

Вопросы для самоподготовки

1. Что понимают под фотосинтетической деятельности растений? При­ведите основные реакции.

2. Продуктивность экологической системы. Виды продуктивности.

3. Первичные продукты фотосинтеза, их дальнейшие превращения.

4. Фотосинтез и миграции кислорода и углерода.

5. Основные лимитирующие факторы деятельности фотопродуцентов.

6. Токсичные вещества как лимитирующий фактор.

7. Роль фотосинтеза в жизнедеятельности биосферы.

Лабораторная работа № 14