Фотосинтез энергетика

А. ЭНЕРГЕТИКА И ОБЩИЕ РЕАКЦИИ ФОТОСИНТЕЗА [c.535]

Теперь рассмотрим все эти схемы с точки зрения инже-нера-энергетика. В результате фотосинтеза накапливается энергия образуются углеводы и кислород, способный их окислить. Каков к. п. д. этой системы Цифры показывают, что механизмы , созданные природой, заметно превосходят все, что создано человеком. Около 60% энергии поглощенных квантов растение передает непосредственно целевым продуктам синтеза. Еще 32% расходуется на поддержание обратного хода реакций, приводящих к построению молекул углеводов. И только 8% энергии можно считать потраченными непроизводительно. [c.306]

Когда теоретики пытаются представить детальный механизм фотосинтеза, приемлемый не только с точки зрения химии, но также и с точки зрения энергетики, то возникают значительные затруднения при ограничении процесса лишь четырьмя квантами света. [c.522]

Буссенго оказал большое влияние на К. А. Тимирязева, особенно во время пребывания последнего за границей в 1868—1870 годах. Мировую известность К. А. Тимирязеву создали исследования, посвященные энергетике фотосинтеза. Он убедительно показал, что процесс воздушного питания растений — фотосинтез — подчинен закону сохранения и превращения энергии, впервые правильно определил спектр действия фотосинтеза (оказалось, что он соответствует спектру поглощения хлорофилла). К. А. Тимирязев ввел представление [c.6]

Развитие промышленности, энергетики и транспорта требует большого расхода кислорода. По подсчетам ученых к середине следующего столетия промышленное потребление кислорода приблизится к количеству кислоро да, получающемуся на планете в результате фотосинтеза, осуществляемого растениями. Это опасная грань, так как вслед за нею можно ожидать понижения содержания кислорода в атмосфере. [c.508]

Биоэнергетические процессы, приводящие к синтезу АТФ, к зарядке биологических аккумуляторов , протекают в мембранах митохондрий. В них локализованы и пространственно организованы молекулярные системы, ответственные за энергетику живых организмов. Синтез АТФ в митохондриях сопряжен с электронным и ионным транспортом и с механохимическими явлениями. Функции митохондриальных мембран весьма сложны и многообразны. Другой тип биоэнергетических сопрягающих мембран — мембраны хлоропластов растений, ответственные за фотосинтез,— рассматривается в гл. 14. У бактерий сопряжение реализуется в плазматических мембранах. [c.423]

Изучая квантовые выходы фотосинтеза, пытаются исследовать механизм использования энергии в процессе фотосинтеза, вопросы энергетики, а тем самым и природы световых и темновых реакций определить число первичных фотохимических актов, необходимых для восстановления одной молекулы СОд или выделения одной молекулы О2 выяснить характер последующих превращений энергии, усвоенной в первичных фотохимических реакциях, и решить вопрос о возможном участии в фотосинтезе других пигментов, кроме хлорофилла. [c.6]

Многие ученые считают, что изучение механизма фотосинтеза позволит перейти к осуществлению искусственного фотосинтеза вне растений в промышленных масштабах, что сыграет решающую роль в энергетике биосферы. На это обращали внимание К. А. Тимирязев, акад. Б. И. Вернадский, Ф. Жолио-Кюри, который в своем докладе в Академии наук СССР сказал Хотя я и верю в будущее атомной энергии и убежден в важности этого изобретения, однако я считаю, что настоящий переворот в энергетике наступит только тогда, когда мы сможем осуществлять массовый синтез молекул, аналогичных хлорофиллу или даже более высокого качества. Для того чтобы достигнуть этой цели, прежде всего необходимо подробно изучить этот тип молекул и действие фотосинтеза (1957). [c.10]

VII. КИНЕТИКА И ЭНЕРГЕТИКА ФОТОСИНТЕЗА [c.582]

VII. Кинетика и энергетика фотосинтеза................................582 [c.624]

Фотосинтез в растениях — это процесс перехода материи из простого и инертного состояния неорганического мира к сложному и реактивному состоянию, присущему жизни. Этот процесс не только чудо химического синтеза, но и хитрый фокус с точки зрения энергетики. Когда специалисты по физиологии растений и химики-органики изучают фотосинтез, их больше всего удивляет чудесный механизм образования сахара из углекислоты и воды. Когда этот же процесс рассматривают физики или специалисты по фотохимии, их поражает процесс превращения стойкой, инертной материи в нестойкую, богатую энергией форму под действием световых лучей. [c.36]

Открытие органических и стекловидных полупроводников обогатило теоретические представления о твердом теле, об электропроводности. Установлено, что важные процессы в живых организмах, например фотосинтез й цветовое зрение, могут быть описаны в рамках полупроводниковой модели, поэтому изучение органических полупроводников должно помочь решению крупнейших биологических проблем. Интерес к органическим полупроводникам возрос в связи с теоретическими выкладками У. Литтла, согласно которым полупроводники из органических полимеров могут стать основой необычайных сверхпроводников, сохраняющих сверхпроводимость при обычной температуре. Если эта гипотеза окажется справедливой, то нетрудно представить себе грандиозные последствия ее осуществления в энергетике и транспорте. [c.192]

Одна из привлекательных возможностей, предоставляемых технологией солнечной энергетики , заключается в использовании целых организмов как биологических катализаторов при производстве аммиака и водорода за счет солнечной энергии. Опыты <с цианобактериями (сине-зелеными водорослями) и зелеными водорослями показали, что они способны образовывать водород и кислород путем прямого фотолиза воды. Лежащий в основе этого явления процесс фотосинтеза сформировался в результате генно-инженерной деятельности Природы. Фотосинтезирующие бактерии неспособны разлагать воду, но могут на свету образовывать большие количества водорода (без примесей кислорода) или аммиака. Для этого им нужны только простые органические и неорганические субстраты. Такие вещества содержатся в промышленных отходах, и поэтому превращение солнечной энергии фотосинтезирующими бактериями вполне может быть сопряжено с переработкой отходов. [c.79]

Позже многие из фотосинтезирующих бактерий, ставшие аэробными, утратили способность к фотосинтезу, превратившись в чисто дышащие организмы, т. е. в строгих аэробов среди бактерий. Утрата способности к фотосинтезу хорошо известна также среди сине-зеленых водорослей, от которых произошли бесцветные скользящие бактерии , энергетика которых основана на процессах дыхания 14,Ж). По анало- [c.149]

В процессе фотосинтеза ежегодно конвертируется 3-10 Дж солнечной радиации. Это позволяет только в континентальных лесах накапливать до 70 млрд. т биомассы, что по своему энергосодержанию втрое превышает современное потребление энергии в мире. Использование биомассы в качестве источника топлива открывает определенные перспективы решения проблемы энергетики и охраны окружающей среды. Наиболее реальными являются два основных метода получения топлива из биомассы биологическая конверсия и термохимическая конверсия. [c.618]

Со сформированными электронтранспортными цепями, локализованными в мембране, содержащими все типы переносчиков и имеющими прямое отношение к получению клеткой энергии, мы уже встречаемся у рассмотренных в главах 9 и 10 анаэробных прокариот с наиболее просто организованной энергетикой хемотрофного (брожение) и фототрофного (бескислородный фотосинтез) типа некоторых пропионовокислых бактерий, всех фотосинтезирующих пурпурных и зеленых бактерий. В клеточных мембранах этих организмов локализованы и функционируют сопряженные с электронным транспортом АТФ-синтетазы. [c.311]

Биофизическое направление изучает вопросы энергетики клетки, электрофизиологии растения, физико-химические закономерности водного режима, корневого питания, роста, раздражения, фотосинтеза и дыхания растений. [c.6]

Прослеживая этапы развития физиологии растений, можно видеть, что физиологические функции, которые столетие назад только описывались, в настоящее время детально изучены на биохимическом и молекулярном уровнях роль органоидов, энергетика, ассимиляция СО2, многие участки обмена веществ, механизмы регуляции и наследственности. Близки к разрешению такие процессы, как фотохимические реакции фотосинтеза, механизмы транспорта веществ. В то же время в современной физиологии наряду с молекулярно-биохимическим подходом все более возрастает интерес к растительному организму как целостной системе со всеми ее внутренними и внешними взаимосвязями. Поэтому в предлагаемый читателю учебник включена - глава Систе.мы регуляции и интеграции у растений , которая предшествует обсуждению механизмов, лежащих в основе различных сторон функциональной активности растений. Наряду с традиционными разделами (фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание и др.) в учебник введена глава по гетеротрофному способу питания растений, так как незеленые ткани и органы, а при отсутствии света клетки всех частей растения питаются гетеротрофно. В отдельные главы выделены описания таких физиологических функций, как секреция, дальний транспорт веществ, половое и вегетативное размножение, движение. Рост и развитие растений рассматриваются на клеточном уровне (гл. 10) и на уровне целого организма (гл. 11 и 12). В этих процессах ведущую роль играет взаимодействие клеток между собой. [c.8]

С помощью водородной энергетики ученые надеются преодолеть главную трудность на пути широкого использования энергии Солнца — ее низкую концентрацию на поверхности Зе.мли. Используя те или иные систе.мы для получения с по.мощью солнечной энергии водорода,. можно было бы таким образо.м концентрировать и запасать энергию Солнца. Возможно, для этой цели в будущем станут создавать водородные плантации , на которых специально выведенные водоросли будут производить водород как продукт фотосинтеза. Через водородную энергетику ядерная и солнечная энергетика стали бы косвенно исполь-зозаться на неэлектрифицированном транспорте. [c.10]

Исследование процессов метаболизма также началось на рубеже XIX в. На основе открытого М. В. Ломоносовым закона сохранения материи и накопившихся к концу XVIII в. экспериментальных данных французский ученый А. Лавуазье количественно исследовал и объяснил сущность дыхания, отметив роль кислорода в этом процессе. Работы Лавуазье стимулировали исследования по энергетике метаболизма и уже в начале XIX в. были определены количества теплоты при сгорании 1 г жиров, белков и углеводов. Примерно в это же время работами Дж. Пристли и Я. Ингенхуза был открыт процесс фотосинтеза. Из живых объектов К. Шееле вьщелил рад органических кислот, Д. Руэлль — мочевину, Ф. Конради — холестерин. [c.5]

Химический механизм и энергетика фотосинтеза. Роль света в процессе ассимиляции оказалось возможным понять лишь после утверждения в науке впервые сформулированного М. В. Ломоносовым закона сохранения энергии. Согласно этому закону, горючие вещества, т. е. вещества, способные доставлять энергию, создаваемые растёнием, не могли бы в нем образоваться из негорючих, т. е. из веществ, неспособных доставлять энергию, — углекислого газа и воды — без подвода энергии извне эта энергия и доставляется растению солнечным излучением. [c.154]

Благодаря физиологическим исследованиям был открыт ряд фундаментальных явлений, которые вообще невозможно было бы выявить, например, в опытах с изолированными хлоропла-стами. К таким явлениям относится фотодыхание, отражающее влияние света на экзергонические (диссимиляционные) процессы в растении. Фотодыхание может иметь самое прямое отношение к функционированию фотосинтетического аппарата. Несомненно также, что этот процесс играет большую роль в энергетике всего растения в целом. Другим крупным достижением физиологов было открытие так называемого кооперативного фотосинтеза. Данный процесс на субклеточном уровне вообще невозможен, и его открытие еще раз показало плодотворность физиологического подхода к изучению механизма фотосинтеза. [c.6]

Фотос1гнтез играет определяющую роль в энергетике биосферы в целом. За счет этого процесса обеспечиваются потребности человечества в запасах пищи, топлива, кислорода, а также сырья для различных отраслей промышленности. Все исследования по фотосинтезу можно сгруппировать в три больших раздела — биофизика, биохимия и физиология. [c.4]

С точки зрения энергетики, экологая изучает связь между светом, как первичной энергией и экосистемами и способами превращения энергии внутри системы состояние экосистемы - численность и соотношения организмов - по существу управляется и определяется потоком энергии. В процессе фотосинтеза экосистема самопроизвольно кинетическую энергию солнечного света превращает в более концентрированную потенциальную энергию - энергию химической связи пищи. В соответствии со вторым законом термодинамики эффективность такого превращения всегда ниже 100 %, Существенная часть световой энергии при этом теряется в виде недоступ- [c.38]

В 1919 году О. Варбург впервые применил для исследования фотосинтеза водорослей манометический метод, позволяющий широко использовать кинетический подход к изучению интенсивности фотосинтеза. Положительную роль сыграли также работы Варбурга и его сотрудников по энергетике и темновым реакциям фотосинтеза. [c.9]

Сложность процесса фотосинтеза, особенности энергетики, организация самого ассимиляционного аппарата - хлоропластов, зависимость его от состояния растения обусловливают необходимость участия в изучении этого процесса специалистов разного профиля, на что в свое врег.5Я указывал еще К.А.Тимирязев С1880). тим объясняется то, что изучением фотосинтеза в настоящее время занижаются не только физиологи растений, но и химики, биохимик , физики, биофизики, геофизики и другие специалисты. [c.274]

Солнечная радиация, весьма сложная по своему составу, достигает поверхности Земли в сильно измененном виде. Например, озоновый слой атмосферы ( озоновый щит Земли ) интенсивно поглощает ультрафиолетовые лучи. Это весьма благоприятный факт, потому что если бы ультрафиолетовое излучение достигало земной поверхности неослабленным, то оно сильно повреждало бы все живое на нашей планете. В последнее время некоторые ученые высказывают опасения, что озоновый щит Земли может оказаться частично разрушенным в результате деятельности человека, в частности под влиянием выхлопов сверхзвуковых самолетов и вследствие накопления в атмосфере фторорганических соединевий, используемых в аэрозольных баллонах. Такой эффект имел бы, конечно, пагубные последствия для жизни на Земле. Инфракрасное излучение Солнца поглощается главным образом присутствующими в атмосфере водяными парами, а также в какой-то степени двуокисью углерода, хотя ее содержание в атмосфере очень невелико благодаря этому поглощению температура на поверхности Земли поддерживается в пределах, приемлемых для живых организмов. Проходит сквозь атмосферу и достигает поверхности Земли по преимуществу то излучение, которое соответствует видимой и инфракрасной областям. Именно это излучение составляет-основу энергетики всех живых систем на Земле. Определенну1р часть этой лучистой энергии улавливают и запасают в процессе фотосинтеза зеленые растения. [c.16]

Борисов А. Ю. Энергетика фотосинтеза (от кванта света до химических реакций).— Успехи соврем, биол., 1969, 68, 210. [c.109]

Использование высокотемпературной тепловой энергии ядерных реакторов в традиционных технологиях — газификации и конверсии топлив — также должно существенно повысить их эффективность. Проблема эксплуатации солнечной энергии является сейчас предметом активных исследований. Это связано как с угрозой истощения запасов топлива, так и с все более остро стоящим вопросом о защите окружающей среды, так как топливная энергетика играет не последнюю роль в тепловом и химическом загрязнении воздушного и водного бассейнов. Количество солнечной энергии, падающей на землю, на много порядков превышает количество всех видов вторичной энергии. Лишь 0,1—0,2% ее поглощается земными растениями и только 1% образованных при фотосинтезе продуктов идет в пищу человека. Поэтому все более требовательно встает задача более эффективного использования энергии Солнца. Современная наука ищет решения этой задачи в различных направлениях. Нас интересуют те из них, которые могут быть связаны с получением водорода. Проблема фотоводорода активно обсуждается [Кондратьева, Гоготов, 1976 Кондратьева, 1978]. Рассмотрим несколько методов. [c.129]

В недрах этой группы, вероятно, сформировался и в целом оформился тот тип энергетики, который потом стал одним из двух господствующих способов получения энергии у высших организмов. Это фотосинтез, основанный на функционировании двух фотосистем, характеризующийся использованием НгО в качестве донора электронов и сопровождающийся выделением молекулярного кислорода. Образующиеся в процессе фотосинтеза АТФ и НАДФ-Нг используются далее в темновых реакциях для фиксации СО- [c.275]

Появление жизни на Земле привело к тому, что солнечная энергия стала активно усваиваться организмами и к процессу рассеяния энергии в неживых механических системах добавился принципиально новый процесс накопления энергии. В. Г. Богоро-вым [29] приведены расчеты количества энергии и вещества в живом населении океана. Опираясь на полученный О. И. Кобленц-Мишке средний для Мирового океана коэффициент утилизации энергии фитопланктоном (0,04%, или 4-10 Дж/год), Богоров [29] указывает, что за время идущего в океане фотосинтеза связано энергии в миллион раз больше, чем суммарная годовая энергия солнечной радиации, падающая на поверхность океана, т. е. около 1 Ю Дж. Эта энергия первоначально накапливается в первичном органическом веществе водорослей и многократно используется на разных трофических уровнях обитателями всей толщи вод. Только 0,2 % этой утилизованной энергии поступает в биогенный осадок и дает начало геологическим процессам. Таким образом, энергия, накапливаемая в биогенных осадках океана, характеризуется значением 2- 10 Дж/год, что за 3 млрд лет составляет б 10 Дж. Органического вещества в биомассе Мирового океана содержится 5,6-10 т, в продукции — 70-10 т, а золы соответственно 3-10 и 51- 10 т. Вулканы, через которые глубинное вещество земной коры выходит на поверхность, что определяет темпы обмена вещества в земной коре, выбрасывают в год 3-10 т породы [169]. Человечество извлекает из Земли (50 — 70) 10 т горных пород в год, из которых примерно 10 % [(5 — 7) 10 т] используются в виде угля, нефти, металлов и т. д. При сжигании топлива ежегодно высвобождается энергия, равная (4 — 5) 10 Дж, а современное суммарное потребление энергии человечеством составляет около 4,2Дж/год, причем каждые 20 лет это количество удваивается. При таких темпах развития энергетики через 50—100 лет освобо кдаем я человече- [c.17]

С н и т е т и ч е с к о е, или кибернетическое, направление изучает общие закономерности роста растений, энергетики и кинетики взаимосвязанных процессов фотосинтеза, дыхания, питания и органообразования. Процессы жизнедеятельности молено понять, лишь принимая во внимание целостность всего организма. [c.7]

Можно привести еще много примеров, иллюстрирующих огромное значение биохимической науки в области теории и практики. Применение химических превращений, характерных для природных процессов, все более становится той силой, которая преобразует химическую промышленность. К их числу относятся биологический катализ матричный принцип биосинтеза, ме-хано-химические явления, акцептирование энергии света при фотосинтезе, хранение и передача информации в биологических системах, энергетика биологического окисления. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология