Фотосинтез и дыхание
Фотосинтез и дыхание — два взаимосвязанных процесса обмена веществ у растений. При фотосинтезе растение запасает энергию в органических веществах, а при дыхании освобождает её для жизнедеятельности клеток.
Что сравнивают у фотосинтеза и дыхания
Чтобы не путать процессы, сравнивают их по четырём признакам: условиям протекания, исходным веществам, продуктам и биологическому значению. Фотосинтез происходит в зелёных клетках и связан прежде всего с хлоропластами. Дыхание растений происходит во всех живых клетках, если в них есть органические вещества и доступен кислород.
| Признак | Фотосинтез | Дыхание |
|---|---|---|
| Когда происходит | Только на свету | И днём, и ночью |
| Где происходит | В зелёных клетках, в хлоропластах | Во всех живых клетках, главным образом в митохондриях |
| Исходные вещества | Углекислый газ и вода | Органическое вещество, обычно глюкоза, и кислород |
| Продукты | Глюкоза и кислород | Углекислый газ, вода и энергия |
| Энергия | Поглощается и запасается в глюкозе | Освобождается и используется клеткой |
| Значение | Образование органических веществ и выделение кислорода | Обеспечение клетки энергией |
Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету с участием хлорофилла; при этом энергия света запасается в химических связях органических веществ, а кислород выделяется.
Дыхание — расщепление органических веществ с участием кислорода, при котором образуются углекислый газ и вода, а энергия освобождается и используется клеткой.
Условия и исходные вещества
Для фотосинтеза необходимы свет, вода, углекислый газ и хлорофилл. Вода поступает из почвы через корни и движется к листьям по восходящему току. Углекислый газ проникает в лист через устьица. Хлорофилл поглощает световую энергию.
Свет нужен именно для фотосинтеза. Чем сильнее освещение до определённого предела, тем интенсивнее обычно идёт образование органических веществ. Однако чрезмерное освещение, недостаток воды или углекислого газа могут ограничивать процесс. Подробнее факторы рассматриваются на странице факторы фотосинтеза.
Дыхание не требует света: оно идёт и в освещённых, и в тёмных органах растения. Для аэробного дыхания нужны органические вещества и кислород. Органические вещества поступают в клетку или образуются в ней, а кислород проникает через устьица, чечевички и другие участки поверхности. При недостатке кислорода возможно неполное, анаэробное расщепление органических веществ, но энергии при этом выделяется меньше.
Фотосинтез возможен только при свете и только в клетках, содержащих хлорофилл. Дыхание происходит постоянно в живых клетках и не зависит от наличия света.
Теңдеулер и значение процессов
Упрощённое уравнение фотосинтеза показывает, что из неорганических веществ образуется органическое вещество, а световая энергия запасается в глюкозе.
В уравнении дыхания направление преобразования противоположно: глюкоза расходуется, а энергия освобождается. В школьной записи выделение энергии обозначают знаком \(+E\) в правой части.
Глюкоза может превращаться в крахмал и другие органические вещества. Поэтому продукты фотосинтеза становятся материалом для роста, образования плодов и семян, а также запасаются. О строении и роли таких соединений подробнее сказано на странице органические вещества растения.
Кислород фотосинтеза поступает в атмосферу и используется организмами при дыхании. Углекислый газ, выделяемый при дыхании, снова может стать исходным веществом фотосинтеза. Так процессы связаны в круговороте веществ, но не являются одним и тем же процессом.
Какой процесс идёт ночью в зелёных клетках растения?
Разобранный пример: определяем процесс по уравнению
В задании приведено превращение: \(\mathrm{C_6H_{12}O_6}+6\mathrm{O_2}\rightarrow6\mathrm{CO_2}+6\mathrm{H_2O}+E\). Нужно определить процесс и объяснить, что происходит с энергией.
Это дыхание. Глюкоза окисляется кислородом, образуются углекислый газ и вода, а энергия освобождается и используется клеткой.
Как не перепутать процессы
1. Нельзя говорить, что растение дышит только ночью: дыхание идёт круглосуточно. 2. Нельзя считать, что фотосинтез происходит во всех клетках: он возможен только в клетках с хлорофиллом. 3. Кислород — продукт фотосинтеза, но исходное вещество дыхания. 4. При фотосинтезе энергия запасается, при дыхании — освобождается. 5. Фотосинтез и дыхание не являются взаимно обратными во всех деталях: у них разные клеточные структуры и механизмы.
Сначала найдите свет и хлорофилл — это признаки фотосинтеза. Если видите глюкозу и кислород слева, а углекислый газ, воду и энергию справа, это дыхание. Затем проверьте значение процесса: запасание энергии или её освобождение.
- Спросите: нужен ли свет?
- Определите, что является исходным веществом: CO₂ и вода или глюкоза и O₂.
- Найдите продукты реакции.
- Установите направление превращения энергии.
Проверка знаний
Quick-test
Главное
- Фотосинтез идёт на свету в клетках с хлорофиллом: из углекислого газа и воды образуются органические вещества и кислород.
- Дыхание происходит днём и ночью во всех живых клетках: органические вещества окисляются кислородом, образуются углекислый газ, вода и энергия.
- Фотосинтез запасает энергию, а дыхание освобождает её для процессов жизнедеятельности.
- Продукты одного процесса могут быть исходными веществами другого, поэтому фотосинтез и дыхание связаны между собой.
- Для решения задания определяйте условия, исходные вещества, продукты и направление превращения энергии.