Pytania powtórkowe do lekcji “Fotosynteza”

<

Oto pytania, na które powinieneś/aś umieć odpowiedzieć po opanowaniu lekcji “Fotosynteza”. Zapisz odpowiedzi na poniższe pytania w zeszycie, a następnie sprawdź swoje odpowiedzi z odpowiedziami zamieszczonymi poniżej. Pytania, na które nie znałeś/aś odpowiedzi zaznacz do powtórki i wróć do nich następnego dnia. Powodzenia! 🙂

Pytania

1. Czym jest fotosynteza?
2. Jakie są główne produkty fotosyntezy?
3. Jakie organizmy przeprowadzają fotosyntezę?
4. Czym różnią się fotosynteza oksygeniczna i anoksygeniczna?
5. Jaka jest funkcja chloroplastów?
6. Jakie barwniki uczestniczą w fotosyntezie?
7. Czym jest światło widzialne?
8. Jaki jest zakres absorpcji światła przez chlorofil a i b?
9. Czym są fotosystemy i jakie są ich rodzaje?
10. Jak działa fotosystem II?
11. Jakie są produkty fazy jasnej fotosyntezy?
12. Czym jest fotoliza wody?
13. Co to jest fosforylacja niecykliczna?
14. Co to jest fosforylacja cykliczna?
15. Czym jest cykl Calvina?
16. Jakie są główne etapy cyklu Calvina?
17. Jaką funkcję pełni enzym rubisco?
18. Na czym polega karboksylacja w cyklu Calvina?
19. Jakie są produkty cyklu Calvina?
20. Jaka jest rola ATP i NADPH w cyklu Calvina?
21. Czym różni się faza jasna od fazy ciemnej?
22. Jakie jest znaczenie fotosyntezy dla ekosystemu?
23. Jakie czynniki wpływają na intensywność fotosyntezy?
24. Czym jest antena energetyczna?
25. Co to jest P680 i P700?
26. Jaką rolę pełni cytochrom w fotosyntezie?
27. W jakim kierunku poruszają się elektrony w fazie jasnej?
28. Czym jest syntaza ATP?
29. Dlaczego faza ciemna może zachodzić bez światła?
30. Co się dzieje z tlenem wytworzonym w fotosyntezie?
31. Jakie są różnice między chlorofilem a i b?
32. Dlaczego fotosynteza jest procesem autotroficznym?
33. Jakie jest znaczenie cyklu Calvina dla roślin?
34. W jakich warunkach zachodzi faza jasna fotosyntezy?

Odpowiedzi

1. Fotosynteza to proces biochemiczny, w którym organizmy autotroficzne, takie jak rośliny, algi i niektóre bakterie, przekształcają energię świetlną w energię chemiczną zmagazynowaną w postaci związków organicznych, przede wszystkim glukozy. Podczas fotosyntezy rośliny pobierają dwutlenek węgla z atmosfery i wodę, a w wyniku reakcji uwalniają tlen do środowiska. Fotosynteza składa się z dwóch głównych etapów: fazy jasnej i fazy ciemnej. Faza jasna, która zachodzi w tylakoidach chloroplastów, wymaga światła i prowadzi do produkcji ATP oraz NADPH oraz w jej wyniku uwalniany jest tlen jako produkt uboczny. Faza ciemna, czyli cykl Calvina, zachodzi w stromie chloroplastu i polega na przekształceniu dwutlenku węgla w glukozę z udziałem ATP i NADPH wytworzonych w fazie jasnej.
2. Głównymi produktami fotosyntezy są glukoza (związek organiczny magazynujący energię) i tlen, który jest uwalniany jako produkt uboczny procesu rozkładu wody w fazie jasnej.
3. Fotosyntezę przeprowadzają rośliny, algi oraz niektóre bakterie, zwłaszcza sinice. Te organizmy, określane jako autotroficzne, są zdolne do samodzielnego wytwarzania pokarmu z prostych związków nieorganicznych.
4. Fotosynteza anoksygeniczna różni się od fotosyntezy oksygenicznej przede wszystkim źródłem elektronów i produktem ubocznym reakcji.
5. Fotosynteza oksygeniczna: zachodzi u roślin, alg i cyjanobakterii, które używają wody jako źródła elektronów. Podczas tego procesu woda jest rozkładana (fotoliza wody), co prowadzi do uwolnienia tlenu (O₂) jako produktu ubocznego. Fotosynteza anoksygeniczna: występuje u niektórych bakterii, takich jak zielone i purpurowe bakterie siarkowe, które używają innych związków, takich jak siarkowodór (H₂S), zamiast wody jako źródła elektronów. W tej reakcji nie powstaje tlen. Produktem ubocznym może być siarka (S) lub inne związki, zależnie od używanego donora elektronów.
6. Chloroplasty to organelle komórkowe odpowiedzialne za przeprowadzanie fotosyntezy. Zawierają tylakoidy, w których zachodzi faza jasna fotosyntezy, oraz stromę, gdzie przebiega cykl Calvina. Chloroplasty zawierają również chlorofil – barwnik absorbujący światło.
7. W fotosyntezie uczestniczą chlorofil a, chlorofil b oraz karotenoidy, takie jak karoteny i ksantofile. Chlorofil a jest podstawowym barwnikiem przeprowadzającym reakcje fotosyntetyczne, natomiast pozostałe barwniki pełnią rolę pomocniczą, zwiększając spektrum pochłaniania światła.
8. Światło widzialne to część promieniowania elektromagnetycznego o długości fali od 380 do 780 nm, która jest widoczna dla ludzkiego oka i wykorzystywana przez rośliny w fotosyntezie. Różne długości fal światła mają różną energię, co wpływa na ich absorpcję przez różne barwniki fotosyntetyczne.
9. Chlorofil a najlepiej absorbuje światło o długości fal w zakresie niebieskim (około 430 nm) i czerwonym (około 662 nm). Chlorofil b pochłania światło niebiesko-fioletowe (około 453 nm) oraz pomarańczowe (około 642 nm), co wspomaga absorpcję światła przez chlorofil a i zwiększa efektywność fotosyntezy.
10. Fotosystemy to kompleksy białkowo-barwnikowe w błonach tylakoidów, które uczestniczą w absorpcji światła i przekształceniu energii świetlnej w energię chemiczną. Wyróżnia się fotosystem II (PSII) i fotosystem I (PSI). PSII absorbuje światło o długości około 680 nm, a PSI o długości około 700 nm.
11. Fotosystem II absorbuje światło, co powoduje wzbudzenie elektronów w centrum reakcji P680. Elektrony te są przekazywane do pierwotnego akceptora elektronów, a PSII uzupełnia ich brak, rozkładając wodę na jony H⁺, tlen i elektrony. Tlen jest uwalniany do atmosfery jako produkt uboczny.
12. Produkty fazy jasnej to ATP i NADPH, które dostarczają energii i elektronów potrzebnych w cyklu Calvina, oraz tlen, uwalniany w wyniku fotolizy wody.
13. Fotoliza to rozkład cząsteczki wody pod wpływem światła, zachodzący w PSII. W wyniku tego procesu powstają protony (H⁺), tlen (O₂) oraz elektrony, które są przekazywane dalej w łańcuchu transportu elektronów. Tlen uwalnia się jako produkt uboczny.
14. Fosforylacja niecykliczna to proces w fazie jasnej fotosyntezy, w którym elektrony przechodzą jednorazowo od PSII, przez PSI, do NADP⁺, tworząc NADPH. Równocześnie powstaje ATP, a tlen uwalniany jest do atmosfery.
15. Fosforylacja cykliczna zachodzi wyłącznie w PSI. Elektrony przepływają cyklicznie w obrębie PSI i nie są przekazywane do NADP⁺. Powstaje jedynie ATP, bez produkcji NADPH i bez uwalniania tlenu.
16. Cykl Calvina, nazywany też fazą ciemną fotosyntezy, to szereg reakcji enzymatycznych zachodzących w stromie chloroplastu, które przekształcają CO₂ w związki organiczne (PGAL) z użyciem ATP i NADPH wytworzonych w fazie jasnej.
17. Cykl Calvina obejmuje trzy etapy: karboksylację, gdzie CO₂ jest przyłączany do RuBP; redukcję, gdzie PGA jest przekształcane w PGAL; oraz regenerację, która odtwarza RuBP, umożliwiając kontynuację cyklu.
18. Rubisco, pełna nazwa to karboksylaza/oksydaza rybulozo-1,5-bisfosforanu, katalizuje pierwszą reakcję cyklu Calvina – przyłączenie CO₂ do RuBP, co prowadzi do powstania PGA. Jest to kluczowy enzym cyklu i najczęściej występujący białko na Ziemi.
19. Karboksylacja to proces przyłączenia CO₂ do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) za pomocą rubisco, co prowadzi do powstania dwóch cząsteczek 3-fosfoglicerynianu (PGA) – pierwszego produktu organicznego cyklu.
20. Produktem cyklu Calvina jest aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGAL), który może być wykorzystywany do syntezy glukozy oraz innych związków organicznych potrzebnych roślinie do wzrostu i przechowywania energii.
21. ATP dostarcza energii do reakcji cyklu Calvina, a NADPH dostarcza elektronów niezbędnych do redukcji PGA do PGAL, co umożliwia produkcję węglowodanów z CO₂.
22. Faza jasna zachodzi w tylakoidach i wymaga światła do produkcji ATP i NADPH, a faza ciemna (cykl Calvina) zachodzi w stromie chloroplastu, nie wymaga światła i polega na wiązaniu CO₂ w formie związków organicznych.
23. Fotosynteza dostarcza tlen niezbędny do życia wielu organizmów oraz wytwarza związki organiczne będące podstawą łańcucha pokarmowego, co czyni ją kluczowym procesem dla równowagi ekosystemu.
24. Intensywność fotosyntezy zależy od natężenia światła, temperatury, stężenia CO₂ oraz dostępności wody. Optymalne warunki tych czynników sprzyjają maksymalnej wydajności fotosyntezy.
25. Antena energetyczna to grupa barwników fotosyntetycznych zlokalizowanych wokół centrum reakcji fotosystemu. Absorbuje światło i przekazuje energię do centrum reakcji, gdzie wzbudzane są elektrony.
26. P680 i P700 to specyficzne formy chlorofilu a, znajdujące się odpowiednio w PSII i PSI. Liczby 680 i 700 odnoszą się do długości fal światła, które te formy chlorofilu najlepiej absorbują.
27. Cytochrom to białko transportujące elektrony między PSII a PSI. Przenosi elektrony, które pomagają w tworzeniu gradientu protonowego niezbędnego do produkcji ATP w syntazie ATP.
28. W fazie jasnej elektrony przemieszczają się od PSII do PSI przez łańcuch transportu elektronów i są przekazywane na NADP⁺, tworząc NADPH.
29. Syntaza ATP to kompleks enzymatyczny w błonie tylakoidów, który syntetyzuje ATP z ADP i nieorganicznego fosforanu, napędzany gradientem protonowym utworzonym przez transport elektronów.
30. Faza ciemna nie wymaga światła, lecz potrzebuje ATP i NADPH wytworzonych w fazie jasnej. Reakcje cyklu Calvina mogą zachodzić, dopóki są dostępne te produkty fazy jasnej.
31. Tlen uwalnia się do atmosfery jako produkt uboczny rozkładu wody w fazie jasnej fotosyntezy. Jest kluczowy dla organizmów tlenowych.
32. Chlorofil a jest głównym barwnikiem uczestniczącym w fotosyntezie, pochłaniającym głównie światło niebieskie i czerwone, podczas gdy chlorofil b wspomaga absorpcję światła w innych zakresach (niebiesko-fioletowym i pomarańczowym), co zwiększa efektywność fotosyntezy.
33. Fotosynteza umożliwia organizmom autotroficznym produkcję związków organicznych z nieorganicznych CO₂ i H₂O, co pozwala im samodzielnie wytwarzać pokarm.
34. Cykl Calvina pozwala roślinom przekształcić CO₂ w cukry, które są używane jako źródło energii oraz jako materiał budulcowy dla innych biomolekuł.
35. Faza jasna wymaga obecności światła, które wzbudza elektrony w fotosystemach, inicjując transport elektronów i wytwarzanie ATP oraz NADPH.