Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Общая характеристика фотосинтеза.




Фотосинтез является сложным многоступенчатым процессом, часть реакций которого происходит на свету, а часть – в его отсутствии. Следовательно, выделяют две фазы фотосинтеза световую и темновую.

Световая фаза.

Её смысл – превратить световую энергию солнца в химическую энергию молекул АТФ и других молекул, богатых энергией. Эти реакции протекают непрерывно, но их легче изучать, разделив на три стадии:

Световая фаза.

1. Свет, попадая на молекулу хлорофилла, приводит её в возбужденное состояние в результате этого молекула теряет электрон, электроны захватываются белками-переносчиками, встроенными, наряду с хлорофиллом, в мембраны тилакоида и выносятся на сторону мембраны, обращённую в строму, где накапливаясь, создают отрицательно заряженное электрическое поле.

2. Так как молекула хлорофилла отдала электрон ей нужно его восполнить, потерянный е молекула восполняет в результате фотолиза воды-разложения молекулы воды под действием света.

Н2О + Qсвета → Н+ + ОН.

Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционно способные радикалы •ОН:

ОН— → •ОН + е—.

Радикалы •ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:

4НО• → 2Н2О + О2. Кислород при этом удаляется во внешнюю среду, а протоны накапливаются внутри тилакоида в «протонном резервуаре».

3.В результате мембрана тилакоида с одной стороны за счет Н+ заряжается положительно, с другой за счет электронов — отрицательно. Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида достигает 200 мВ, открывается пора в ферменте встроенном в мембрану тилакоида ( фермент называется АТФ-синтетаза). Протоны устремляются по протонному каналу в ферменте наружу- в строму. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии который идёт на синтез АТФ ( АДФ+ Фн= АТФ). Синтез АТФза счёт энергии световых квантов называется фотофосфорилированием. Протоны Нвышедшие на поверхность мембраны тилакоида, соединяются с е, образуя атомарный водород Н. В строме всегда есть вещество, являющееся переносчиком водорода, по своей природе оно является динуклеотидом и называется сокращённо НАДФ+ – окисленная форма (никотин–амид–аденин–динуклеотид–фосфат). Это соединение захватывает Ни восстанавливается, превращается в НАДФ·H2.

+ + 2е + НАДФ → НАДФ·Н2.

Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами: 1) синтезом АТФ; 2) образованием НАДФ·Н2; 3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ·Н2 транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

Темновая фаза

Эта фаза проходит в строме хлоропласта, куда поступает CO2 из воздуха, а также продукты световой фазы АТФ и НАДФ·H2. Здесь эти соединения используются в серии реакций, “фиксирующих” CO2 в форме углеводов. Проследим по схеме:

1.CO2 присоединяется к пятиуглеродному сахару (рибулёзодифосфату), который есть в строме. СО2+С5= С6

2. Образующаяся при этом шестиуглеродная молекула нестабильна и сразу расщепляется на две трёхуглеродные молекулы, каждая из которых присоединяет фосфатную группу от АТФ.

С6 --- С3+ С3

С3+ РО4

3. Обогащённая энергией молекула становится способной присоединить водород от переносчика НАДФ·H2.

С3+ РО4+ Н2

На пятом этапе судьба трёхуглеродных молекул может быть различной: одни из них соединяются друг с другом и образуют шестиуглеродные молекулы,

С6 Н12 О6= С3+ С3

например, глюкозы, а те дальше объединяются в сахарозу, крахмал, целлюлозу и другие вещества.

Другие трёхуглеродные молекулы используются для синтеза аминокислот, присоединяя азотсодержащие группы. Наконец, третьи вовлекаются в длинный ряд реакций, основной результат которых сводится к превращению пяти трёхуглеродных молекул в три пятиуглеродные молекулы рибулёзодифосфата.

5 С3 в 3 С5,вновь включается в цикл фиксацииСО2

Он снова присоединяет углекислый газ, увеличивая общее количество фиксированного углерода в растении. Иными словами, процесс представляет собой цикл Кальвина (Нобелевская премия 1961 г).

Для создания одной молекулы глюкозы цикл должен повториться шесть раз: при этом всякий раз к запасу фиксированного углерода в растении прибавляется по одному атому углерода из CO2. АДФ, Фн и НАДФ+ из цикла Кальвина возвращаются на поверхность мембран и снова превращаются в АТФ и НАДФ·H2.

Суммарное уравнение:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.

Фотосинтез- сложный биохимический процесс связанны с образованием органических веществ на свету.

Этот процесс протекает в клетках автотрофных организмов ( растения, протисты, цианобактерии).

Процесс осуществляется в хлоропластах. В два этапа.

В гранах тилакоида протекают реакции взываемые светом(фаза), а в строме – темновые (темновая фаза).

Преобразование энергии света в энергию химических связей происходит в фотосистемах- пигментно- белковые комплексы расположенные в мембранах тилакоидов гран. Существует 2 вида фотосистем:

1 ( 700 нм) и 2 (680). В состав ФС входит от несколько десятков до нескольких сотен пигментов, играющих роль антенн собирающих свет- ( АК), и лишь несколько из них образуют (РЦ).

Световая фаза.

1. Свет, попадая на молекулу хлорофилла, приводит её в возбужденное состояние в результате этого молекула теряет электрон. Электроны захватываются белками-переносчиками, встроенными, наряду с хлорофиллом, в мембраны тилакоида и выносятся на сторону мембраны, обращённую в строму, где накапливаясь создают отрицательно заряженное электрическое поле.

2. Так как молекула хлорофилла отдала е ей нужно его восполнить, потерянный е молекула восполняет в результате фотолиза воды.

1) Н2О ОН + Н

2) ОН - е- ОН

Гидроксилы ОН став ОН объединяются:

4 ОН 2 Н2О+ О2

3. Протоны Н не проникают через мембрану тилакоида и накапливаются внутри, образуя положительно заряженное поле что приводит к увеличению разности потенциалов по обе стороны мембраны.

4.Постепенно разность потенциалов по обе стороны мембраны возрастает и, когда она достигает критической величины (? 200 милливольт), открывается пора в ферменте, встроенном в мембрану тилакоида (фермент АТФ-синтетаза). Протоны устремляются по протонному каналу в ферменте наружу – в строму. На выходе из протонного канала создаётся высокий уровень энергии, который идёт на синтез АТФ (АДФ + Фн > АТФ). Синтез АТФза счёт энергии световых квантов называется фотофосфорилированием. Этот процесс может быть циклическим (в реакции «работают» одни и те же электроны) и нециклическим (электроны в конце концов доходят до НАДФ и, взаимодействуя с ионами водорода, образуют НАДФ∙H2). Кислород как побочный продукт реакции выделяется только во втором случае.

5. Протоны Нвышедшие на поверхность мембраны тилакоида, соединяются с е, образуя атомарный водород Н. В строме всегда есть вещество, являющееся переносчиком водорода, по своей природе оно является динуклеотидом и называется сокращённо НАДФ+ – окисленная форма (никотин–амид–аденин–динуклеотид–фосфат). Это соединение захватывает Ни восстанавливается, превращается в НАДФ·H2.

Итак, результат световой фазы – образование молекул, богатых энергией АТФ и НАДФ·H2, и побочного продукта – O2.

Темновая фаза.

Эта фаза проходит в строме хлоропласта, куда поступает CO2 из воздуха, а также продукты световой фазы АТФ и НАДФ·H2.

Здесь эти соединения используются в серии реакций, фиксирующих” CO2 в форме углеводов.

Цикл Кальвина (Нобелевская премия 1961 г).

1.CO2присоединяется к С5пятиуглеродному сахару (рибулёзодифосфату), который есть в строме 2.Образующаяся при этом шестиуглеродная молекула С6нестабильна и сразу расщепляется на

две трёхуглеродные молекулы,С3 - фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Такой процесс получил название C3-фотосинтеза.

каждая из которых присоединяет фосфатную группу от АТФ. Обогащённая энергией молекула становится способной присоединить водород от переносчика НАДФ·H2.

На пятом этапе судьба С3может быть различной: одни из них соединяются друг с другом и образуют С6, например, глюкозы, а те дальше объединяются в сахарозу, крахмал, целлюлозу и другие вещества.

Другие С3используются для синтеза аминокислот, присоединяя азотсодержащие группы.

Третьи С3вовлекаются в длинный ряд реакций, основной результат которых сводится к превращению

5 С3 в 3 С5,вновь включается в цикл фиксацииСО2

Для создания одной молекулы глюкозы цикл должен повториться шесть раз.

АДФ, Фн и НАДФ+ из цикла Кальвина возвращаются на поверхность мембран и снова превращаются в АТФ и НАДФ·H2.

!!!У некоторых растений (например, сахарного тростника, сои, суккулентов) наблюдается так называемый C4-фотосинтез, в реакциях которого CO2, восстанавливаясь, включается в состав органических кислот, имеющих четыре атома углерода (например, яблочной). При этом поглощение углекислоты идёт гораздо эффективнее, повышается и продуктивность растений.

Суммарное уравнение:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.

 




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных