§ 24. Фотосинтез процесіне қажетті жағдайлар

Биология, 7 сынып. Оқулық: Очкур Е.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 5 бөлім: Тірі организмдердің қоректенуі. 122–125-беттер.

Нені үйренесің

• Фотосинтезге қажетті жағдайларды атауды: жарық, су, көмірқышқыл газ, хлорофилл.
• Фотосинтезге анықтама беруді және нәтижесінде не түзілетінін атауды.
• Фотосинтез жылдамдығы неге байланысты екенін және оның күн ішінде неге өзгеретінін түсіндіруді.
• Өсімдік суды да, көмірқышқыл газды да қайдан алатынын ажыратуды.

Ой қозғау

• Оттек молекуласын және органикалық заттарды қандай организм түзеді? Жасыл өсімдіктер (сонымен бірге балдырлар мен кейбір бактериялар): олар жарықта органикалық заттар түзіп, оттек бөледі.
• Энергияға бай емес қандай заттардан органикалық заттар түзіледі? Судан және көмірқышқыл газдан. Оларда жинақталған энергия аз, ал олардан шығатын қантта көп: оны күн сәулесі әкеледі.

🌟 Жапырақ өсімдіктің жалғыз жасыл жері емес. Шөптесін өсімдіктердің жасыл сабақтарында және ағаштың жас бұтақтарының қабығында да хлорофилл бар, олар да фотосинтез жасай алады. Қазақстан шөліндегі сексеуілде бүкіл «жұмысты» дәл жасыл бұтақтар атқарады.

Тақырыпты талдаймыз

Фотосинтез рецепті

Фотосинтез — бұл күн сәулесінің қатысында су және бейорганикалық заттар мен көмірқышқыл газынан органикалық заттардың түзілу процесі. Ол жапырақтың жасыл жасушаларында, хлорофиллі бар хлоропластар орналасқан жерде жүреді.

Төрт жағдай қажет:

Нәтижесінде глюкоза (алғашқы көмірсу) түзіледі, содан кейін одан күрделі қанттар мен крахмал пайда болады. Қосымша өнім, бірақ біз үшін ең қажеті — оттек.

📌 Фотосинтез сызбасы сөзбен: су + көмірқышқыл газ + жарық (хлорофиллі бар хлоропластарда) → глюкоза + оттек.

Өсімдік алған қанттарымен не істейді

Қанттардан, сондай-ақ тамырлар топырақтан алған су мен минералды тұздардан өсімдік өзіне керектінің бәрін жасайды: нәруыздар, майлар, көмірсулар және басқа да көптеген заттар. Бір заттардан жаңа жасушалар түзіледі, енді біреулері тыныс алу кезінде энергия алу үшін «жағылады», үшіншілері қорға жиналады (түйнектер мен тұқымдарда — крахмал, күнбағыс тұқымында — май).

🌟 Сондықтан нан мен бауырсақтың қамырында крахмал бар, ал күнбағыс майында — май. Мұның бәрін бір кездері жапырақ ауадан, судан және жарықтан жинаған.

Фотосинтезді алғаш кім зерттеді

Оқулықта фотосинтезді алғаш зерттеген жаратылыстанушы-ғалым деп орыс ғалымы К.А. Тимирязев (1843–1920) аталады. Ол өсімдік жарықтың қандай сәулелерін жақсы пайдаланатынын зерттеді. Хлорофилл қызыл сәулелерді ерекше сараң, ашкөздікпен сіңіретінін дәлелдеді.

📕 Оқулықта Тимирязев фотосинтезді «алғаш зерттеген» деп жазылған, бірақ шын мәнінде бірінші болып басқа ғалымдар зерттеген. Джозеф Пристли (1771) өсімдіктер ауаны «түзететінін» көрсетті, Ян Ингенхауз жарықтың рөлін ашты, ал Тимирязев XIX ғасырда хлорофиллдің жарықты сіңіруін және қызыл сәулелердің үлесін егжей-тегжейлі зерттеді.

Фотосинтез жылдамдығы неге байланысты

Жарық неғұрлым жарқын болса, фотосинтез соғұрлым тез жүреді. Бірақ өсудің шегі бар: өте жарқын жарықта жылдамдық байқарлықтай өспейді, себебі су немесе көмірқышқыл газ жетпей қалады, ал хлорофиллге үлгеріп жұмыс істеу керек. Көлеңкеде өсетін өсімдіктерге (қалың ормандарда, Тянь-Шань шыршаларының астында) әлсіз жарықтың өзі жетеді.

Жылдамдыққа тағы мыналар әсер етеді:

• көмірқышқыл газ: оның мөлшері көп болған сайын (белгілі шекке дейін) фотосинтез жылдамырақ жүреді;
• су: құрғақшылықта лептесіктер жабылады да, көмірқышқыл газ кірмей қояды;
• температура: қатты ыстықта ферменттер нашар жұмыс істейді.

⚠️ Жиі кететін қате. Өсімдіктер тек күндіз «тыныс алады», ал түнде, керісінше, көмірқышқыл газ бөледі деп ойлайды. Тыныс алу тәулік бойы жүреді, ал фотосинтез тек жарықта. Күндіз фотосинтез тыныс алудан күшті, сондықтан нәтижесінде оттек көбірек бөлінеді.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Терезе алдына екі бірдей өсімдік қойыңыздар: біреуін жарықта қалдырып, екіншісін қараңғы шкафқа қойыңыздар. Бір аптадан кейін жапырақтарының түсі мен өсуін салыстырыңыздар. Бұл — оқулықтағы № 6 зертханалық жұмыста айтылатын сол тәжірибе.

Өзіңді тексер

• Фотосинтез процесі жүруі үшін қандай жағдайлар қажет? Су, көмірқышқыл газ, хлорофилл және күн жарығы.
• Фотосинтез процесін алғаш зерттеген кім? Оқулықта К.А. Тимирязев (1843–1920) аталады. Ғылым тарихшылары негізін Пристли мен Ингенхауз қалағанын қосады.
• Фотосинтез — бұл …. күн сәулесінің қатысында жасыл жасушаларда судан және көмірқышқыл газдан органикалық заттар түзіліп, оттек бөлінетін процесс.
• Фотосинтез жылдамдығы неге байланысты? Жарықтың түсуіне (белгілі шекке дейін), сондай-ақ судың, көмірқышқыл газдың болуына және температураға.
• Фотосинтез процесі нәтижесінде не түзіледі? Глюкоза (содан кейін күрделі қанттар мен крахмал) және оттек.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

Суретте қандай процесс көрсетілген? Бұл процесс жүру үшін қандай жағдайлар қажет? Санамалап беріңдер.

Қалай ойлаймыз. Суретте өсімдік, күн, жапырақтарға және олардан тарайтын көрсеткілер, көмірқышқыл газ, оттек, топырақтағы су бар. Бұл — жасыл өсімдіктердің қоректенуі туралы таныс сурет.

Шешуі. Суретте: 1 — органикалық заттың (глюкозаның) шығу көрсеткісі, 2 — оттек ауаға шығады, 3 — күн жарығы, 4 — көмірқышқыл газ жапыраққа барады, 5 — су мен минералды заттар топырақтан тамыр арқылы түседі. Демек, суретте фотосинтез көрсетілген.

Жауабы: фотосинтез; су, көмірқышқыл газ, күн жарығы және хлорофилл қажет.

№ 2

Суреттегі 1–9-ға дейінгі сілтемелер арқылы не көрсетілген?

Қалай ойлаймыз. Бұл — жапырақтың көлемді кесіндісі. Жоғарыдан төмен қарай жүр: қабықша, бағаналардың екі қабаты, борпылдақ қабат, астыңғы қабықша, жүйке.

Шешуі.

Жауабы: 1 үстіңгі қабықша, 2 бағаналы ұлпа, 3 борпылдақ ұлпа, 4 жасушааралық қуыс, 5 астыңғы қабықша, 6 түтіктер, 7 сүзгілі түтікшелер, 8 талшықтар, 9 лептесік.

№ 3

1. Ғалымдар фотосинтездің қарқындылығы күні бойы бірқалыпты болмайтынын анықтаған. Таңертеңгілік уақытта қарқындылық аса жоғары деңгейде болса, түске қарай ол төмендейді, бірақ кешкі мезгілде қайтадан біршама жоғарылайды. Олай болса, фотосинтез қарқындылығының күн бойғы өзгерістеріне қандай факторлардың себепші болатынын түсіндіріңдер. 2. Иесі қояндарына жегізу үшін орамжапырақтың үстіңгі жапырақтарын жұлып берді. Ол дұрыс істеді ме? 3. Жылыжайларда көбінесе ауаны көмірқышқыл газымен әдейі қанықтырады. Мұны қандай мақсатта жасайды? 4. Фотосинтез өсімдіктің жасыл жапырақтарында жүретіні белгілі. Жемістерде бұл процесс жүре ме?

№ 3.1. Қалай ойлаймыз. Түс мезгіліндегі ыстыққа, суға және лептесіктерге не болатынын ойла.

Шешуі.

1. Таңертең: жарық жарқын, ал ауа салқын әрі ылғалды. Лептесіктер кең ашық, жапырақтағы су жеткілікті. Фотосинтез тез жүреді.
2. Түсте: ыстық және өте күшті жарық. Өсімдік транспирация кезінде көп су жоғалтады, ал құрғап қалмау үшін лептесіктерін жабады. Көмірқышқыл газ жапыраққа қиындықпен кіреді, ал қызып кетсе, ферменттер нашар жұмыс істейді. Жылдамдық төмендейді.
3. Кешке: ыстық басылады, жапырақ суын толықтырады, лептесіктер қайта ашылады. Жарық әлі бар, сондықтан фотосинтез аздап күшейеді, ал күн батқанда басылады.

Жауабы: өзгеріске жарықтың күші, температура және су режимі себепші болады: түсте ыстықтан және судың жоғалуынан лептесіктер жабылып, көмірқышқыл газдың келуі азаяды; таңертең және кешке жағдай жақсырақ.

№ 3.2. Қалай ойлаймыз. Қай жапырақтар көбірек жарық алатынын және кочан қорын қалай толықтыратынын ойла.

Шешуі. Сыртқы жоғарғы жасыл жапырақтар басқаларынан көбірек жарықтанады. Олардың ішінде фотосинтез жүреді, ал түзілген қанттар кочанға барады. Оларды жұлып алса, өсімдік нашар қоректенеді, кочан ұсақ болады. Қояндарға азықты басқаша алуға болады, мысалы, төменгі сарғайған немесе зақымдалған жапырақтарды жинауға болады.

Жауабы: жоқ, дұрыс емес: жоғарғы жасыл жапырақтар өсімдік пен кочанды «қоректендіреді»; оларсыз өнім азаяды.

№ 3.3. Қалай ойлаймыз. Көмірқышқыл газ — фотосинтезге «шикізат». Шикізат көп болса, не болады?

Шешуі. Қарапайым ауада көмірқышқыл газ аз (шамамен 0,04 %). Егер жылыжайға қосса, жапырақтар көбірек шикізат алады. Фотосинтез тез жүреді, қант көбірек түзіледі, өсімдіктер тез дамиды, өнім көбірек береді (қызанақ, қияр, гүл).

Жауабы: фотосинтезді жылдамдату және өнімді көбейту үшін.

№ 3.4. Қалай ойлаймыз. Тіннің жасыл болған жерінің бәрінде хлорофилл бар екенін еске түсір.

Шешуі. Піспеген жасыл жемістерде (жасыл алма, қияр, бұршақ қауашағындағы дәндер) хлоропласт болады, оларда әлсіз болса да фотосинтез жүреді. Жеміс піскенде қызарып немесе сарғайғанда хлорофилл бұзылып, фотосинтез іс жүзінде тоқтайды.

Жауабы: иә, бірақ тек жасыл (піспеген) жемістерде және аз мөлшерде; піскен жемістерде іс жүзінде жүрмейді.

Жадынама

• Фотосинтез: су + көмірқышқыл газ + жарық → глюкоза + оттек.
• Суды тамыр алады, көмірқышқыл газ лептесіктер арқылы кіреді, жарықты хлорофилл ұстайды.
• Жылдамдық жарықтың жарқындығымен өседі, бірақ белгілі шекке дейін.
• Күндіз ыстықта лептесіктердің жабылуынан фотосинтез баяулайды.

💡 Өзіндік талдау. Сөйлемдерді аяқта: «Өсімдіктің өз азығын өзі жасайтыны қызықты болды. Енді су мен көмірқышқыл газдың қантқа айналатынын білемін. Екі бөлме өсімдігімен тәжірибе жасағым келді.»

Шағын тест