Решение: Фотосинтез в хлоропластах
Статья к заданиюЭксперимент по изучению процессов, протекающих в хлоропластах листа герани
Прочитайте текст и выполните задания.
Экспериментатор изучал процессы, протекающие в хлоропластах листа герани. Для этого он приготовил суспензию хлоропластов, которую добавил в пробирки с избытком АДФ, Фₙ, НАДФ⁺, минеральных солей и воды. Затем пробирки освещали различное время, после чего в них добавляли раствор йода одинаковой концентрации. В результате раствор в пробирках окрашивался в синий цвет различной интенсивности. Результаты эксперимента представлены на графике.
Опираясь на приведённый материал, объясните, чем обусловлено окрашивание раствора. Почему цвет раствора не изменится, если добавить в состав суспензии амилазу? Как изменятся результаты эксперимента, если перед его началом в суспензию хлоропластов внести концентрированную уксусную кислоту, которая снизит $pH$ раствора до 2 единиц? Ответ поясните.
Решение по шагам
4 шагаОкрашивание обусловлено образованием крахмала в хлоропластах в результате фотосинтеза. Раствор йода образует с крахмалом комплекс синего цвета. Чем дольше хлоропласты освещаются, тем больше крахмала синтезируется и тем интенсивнее окраска.
$$\mathrm{CO_2 + H_2O \xrightarrow{свет,\ хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2}$$Добавление амилазы не изменит цвет раствора, поскольку крахмал находится внутри хлоропластов, отделённых мембранами. Амилаза не проникает внутрь неповреждённых хлоропластов, поэтому не может расщепить образовавшийся крахмал. Следовательно, реакция крахмала с йодом сохраняется.
$$\mathrm{крахмал + H_2O \xrightarrow{амилаза} мальтоза\ и\ другие\ сахара}$$Концентрированная уксусная кислота создаёт резко кислую среду с $pH=2$. Такая среда денатурирует ферменты, нарушает структуру мембран и повреждает хлоропласты. Поэтому световые и темновые реакции фотосинтеза будут подавлены или полностью прекратятся, а крахмал не будет образовываться.
После добавления йода раствор в опыте с предварительным подкислением будет окрашен значительно слабее либо останется без синего окрашивания. Различия между пробирками с разным временем освещения практически исчезнут.
Йод окрашивает в синий цвет крахмал, образующийся в хлоропластах при фотосинтезе; более длительное освещение вызывает более интенсивную окраску. Амилаза не изменяет цвет, так как не проникает через мембраны неповреждённых хлоропластов и не расщепляет находящийся внутри них крахмал. Уксусная кислота до $pH=2$ денатурирует ферменты и повреждает мембраны хлоропластов, поэтому фотосинтез и образование крахмала прекращаются, а окраска йодом резко ослабевает или отсутствует.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указать, что синий цвет вызывается непосредственно кислородом или хлорофиллом.
Считать, что амилаза обязательно расщепит крахмал внутри неповреждённых хлоропластов.
Утверждать, что кислая среда усиливает фотосинтез.
Не связать снижение окраски с денатурацией ферментов и повреждением мембран хлоропластов.