Фотосинтез просто: почему школьникам важно понимать процесс
«Фотосинтез просто» — фраза, которая снимает тревогу перед ОГЭ. Если разобрать механизм по частям, правило «сложно только первое чтение» срабатывает почти всегда. Процесс лежит в основе питания растений и выравнивает газовый баланс планеты, а значит, входит в каждый экзаменационный вариант. Разумея ход реакций, ученик быстрее решает задачи на уравнения, строение клетки и экологию. Дополнительный бонус — понимание, как углекислый газ переводится в сахар без участия фабрик и лабораторий. Цель разделов ниже — дать связную схему, которую легко восстановить в голове за пять минут до ответа. Никаких лишних терминов, только то, что реально встречается в заданиях.
Световая фаза: энергетическая кухня листа
Свет включает «кухонный» комбайн хлоропласта. Внутри тилакоидов расположен фотосистемный комплекс. Лучи возбуждают электроны хлорофилла. Эти электроны перескакивают по цепи переносчиков, а энергия качает протоны через мембрану. Градиент заставляет фермент АТФ-синтазу вращаться, как турбину. На выходе получаем АТФ и восстановленный НАДФ·Н. Важная деталь: вода не просто заполняет пробирки, она отдаёт электроны, разлагаясь на кислород, протоны и электроны. Так появляется молекулярный кислород, который мы вдыхаем. Запомните три главных продукта первой фазы: АТФ, НАДФ·Н, кислород. Экзаменаторы любят вопрос: «Что образуется в световой фазе?». Чёткий ответ приносит два балла.
Темновая фаза: превращение энергии в вещество
«Темновая» не равна «ночная». Реакции идут при любом освещении, если в строме хлоропласта есть АТФ и НАДФ·Н. Центральный путь — цикл Кальвина. Рибулозо-1,5-фосфат ловит молекулу CO₂, образуя нестабильный С₆ промежуточный продукт. РуБисКО катализирует захват. Далее следует серия ферментативных шагов, приводящих к трёхуглеродному фосфоглицерату. Часть полученных трёхуглеродных соединений регенерирует исходный акцептор, часть конденсируется в глюкозу, крахмал или сахарозу. Световая и темновая фазы связаны прямой передачей энергии: АТФ поставляет фосфат, НАДФ·Н — электроны. Ошибка многих школьников — писать «свет не нужен». Нужны продукты света, иначе цикл останавливается.
Строение хлоропласта и распределение реакций
Хлоропласт окружён двойной мембраной. Внутри расположена строма и стопки плоских мембран — граны. Тилакоидная мембрана несёт фотосистемы I и II, АТФ-синтазу, цитохромный комплекс. Именно там идёт фотофосфорилирование. Строма содержит ферменты цикла Кальвина, собственную ДНК и рибосомы. Такой «двухзонный» принцип полезен для экзамена. Если вопрос звучит «Где образуется крахмал?», отвечаем: «В строме». «Где освобождается кислород?» — «На внутренней мембране тилакоида». Небольшой лайфхак: запомните аналогию «мембрана — розетка, строма — кладовая». Зная распределение функций, легко решать задания на соответствие.
Экологическая и биосферная роль процесса
За год зелёные растения фиксируют около 150 миллиардов тонн CO₂. Без фотосинтеза атмосфера быстро потеряла бы кислород, а температура выросла из-за парникового эффекта. Водоросли дают до половины мирового O₂, поэтому океаны называют «зелёными лёгкими». Люди используют процесс косвенно: выращивают хлеб, хлопок, корм скоту. При объяснении цепей питания важно помнить правило: каждый следующий трофический уровень теряет до 90% энергии теплом. Значит, растительная биомасса определяет предел размеру популяций животных. Вопросы по разделу часто звучат как «Почему исчезновение лесов ведёт к снижению содержания кислорода?». Правильный ответ опирается на связь фотосинтеза и газового состава.
Типичные задания ОГЭ и стратегии решения
Сначала встречаются тесты на знание терминов. Здесь помогает карточка «продукты-фазы». Далее идут задания с рисунком хлоропласта. Советуем потренироваться подписывать стромы и граны за минуту. Особое внимание заслуживают уравнения фотолиза воды и суммарная реакция всего процесса. Пишите их черновиком несколько раз: мышечная память подстрахует перед комиссией. В вопросах с выбором двух верных ответов придерживайтесь принципа «отсекай лишнее». Если утверждение спорно или слишком частное, часто оно ложное. В задачах на массовую долю сухого вещества сначала переводите проценты в массы, затем умножайте на коэффициент 6/44 для CO₂.
Распространённые ошибки и способы их избежать
Первая частая ошибка: путаница между НАДФ·Н и НАД·Н₂. В растительных хлоропластах работает первый кофермент. Вторая — указание, что кислород образуется в строме. На самом деле он выделяется в тилакоиде. Третья ошибка — равнять энергетический выход к одной молекуле АТФ. В световой фазе формируются десятки АТФ, точное число меняется. Также ученики забывают о регенерации рибулозо-1,5-фосфата. Без этого цикл не замкнётся. Избежать промахов помогает приём «три проверки»: сверяем термин, место реакции, результат. Сжимайте конспект до таблицы 3×3: фазы, реагенты, продукты.
Мини-тренажёр: проверяем себя за пять минут
- Назовите три продукта световой фазы.
- В какой части хлоропласта расположены фотосистемы?
- Чем отличается темновая фаза от световой по источнику энергии?
- Какую роль выполняет РуБисКО?
- Что ограничивает размер популяций животных в пищевой цепи?
- Составьте суммарное уравнение фотосинтеза без ошибок.
- Укажите два главных экологических эффекта процесса.
- Почему фраза «темновая фаза происходит ночью» неверна?
Закройте учебник и попробуйте ответить вслух. Если готовы без подсказок, то тема усвоена. Теперь «фотосинтез просто» перестаёт быть лозунгом и становится вашим уверенным знанием на экзамене.