Процеси, протичащи по време на светлинния етап на фотосинтезата. Концепцията за фотосинтезата, къде и какво се случва по време на светлинната фаза на фотосинтезата

С или без използване на светлинна енергия. Характерно е за растенията. Нека след това разгледаме какво представляват тъмната и светлата фаза на фотосинтезата.

Главна информация

Органът на фотосинтезата при висшите растения е листът. Хлоропластите действат като органели. Фотосинтетичните пигменти присъстват в мембраните на техните тилакоиди. Те са каротеноиди и хлорофили. Последните съществуват в няколко форми (a, c, b, d). Основният е а-хлорофилът. Молекулата му съдържа порфиринова „глава” с магнезиев атом, разположен в центъра, както и фитолова „опашка”. Първият елемент е представен като плоска конструкция. „Главата“ е хидрофилна, поради което се намира върху онази част от мембраната, която е насочена към водна среда. Фитоловата "опашка" е хидрофобна. Благодарение на това той задържа молекулата на хлорофила в мембраната. Хлорофилите абсорбират синьо-виолетовата и червената светлина. Те също отразяват зеленото, придавайки на растенията техния характерен цвят. В тилактоидните мембрани хлорофилните молекули са организирани във фотосистеми. Синьо-зелените водорасли и растенията се характеризират със системи 1 и 2. Фотосинтезиращите бактерии имат само първата. Втората система може да разложи H 2 O и да освободи кислород.

Светлинна фаза на фотосинтезата

Процесите, протичащи в растенията, са сложни и многоетапни. По-специално се разграничават две групи реакции. Те са тъмната и светлата фаза на фотосинтезата. Последното се осъществява с участието на ензима АТФ, протеини за пренос на електрони и хлорофил. Светлинната фаза на фотосинтезата протича в тилактоидните мембрани. Електроните на хлорофила се възбуждат и напускат молекулата. След това те се озовават на външната повърхност на тилактоидната мембрана. То от своя страна се зарежда отрицателно. След окисляването започва редукцията на хлорофилните молекули. Те вземат електрони от водата, която присъства в интралакоидното пространство. По този начин светлинната фаза на фотосинтезата се появява в мембраната по време на разпадане (фотолиза): H 2 O + Q светлина → H + + OH -

Хидроксилните йони се превръщат в реактивни радикали, дарявайки своите електрони:

OH - → .OH + e -

OH радикалите се комбинират, за да образуват свободен кислород и вода:

4НЕ. → 2H 2 O + O 2.

В този случай кислородът се отстранява в околната (външна) среда и протоните се натрупват вътре в тилактоида в специален „резервоар“. В резултат на това, когато настъпва светлинната фаза на фотосинтезата, тилактоидната мембрана получава положителен заряд, дължащ се на Н + от едната страна. В същото време, поради електроните, той се зарежда отрицателно.

Фосфирилиране на ADP

Там, където протича светлинната фаза на фотосинтезата, има потенциална разлика между вътрешната и външната повърхност на мембраната. Когато то достигне 200 mV, протоните започват да се изтласкват през каналите на АТФ синтетазата. По този начин светлинната фаза на фотосинтезата възниква в мембраната, когато ADP се фосфорилира до ATP. В този случай атомарният водород се изпраща за възстановяване на специалния носител никотинамид аденин динуклеотид фосфат NADP+ до NADP.H2:

2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2

Следователно светлинната фаза на фотосинтезата включва фотолизата на водата. То от своя страна е придружено от три най-важни реакции:

1. Синтез на АТФ.
2. Образуване на NADP.H 2.
3. Образуване на кислород.

Светлинната фаза на фотосинтезата е придружена от освобождаването на последния в атмосферата. NADP.H2 и ATP се преместват в стромата на хлоропласта. Това завършва светлинната фаза на фотосинтезата.

Друга група реакции

Тъмната фаза на фотосинтезата не изисква светлинна енергия. Той отива в стромата на хлоропласта. Реакциите са представени под формата на верига от последователни трансформации на въглероден диоксид, идващ от въздуха. В резултат на това се образуват глюкоза и други органични вещества. Първата реакция е фиксация. Рибулозен бифосфат (захар с пет въглерода) RiBP действа като акцептор на въглероден диоксид. Катализаторът в реакцията е рибулоза бифосфат карбоксилаза (ензим). В резултат на карбоксилиране на RiBP се образува нестабилно съединение с шест въглерода. Той почти моментално се разгражда на две молекули PGA (фосфоглицеринова киселина). След това възниква цикъл от реакции, при които се трансформира в глюкоза чрез няколко междинни продукта. Те използват енергията на NADP.H 2 и ATP, които са преобразувани по време на светлинната фаза на фотосинтезата. Цикълът на тези реакции се нарича "цикъл на Калвин". Може да се представи по следния начин:

6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O

В допълнение към глюкозата по време на фотосинтезата се образуват и други мономери на органични (комплексни) съединения. Те включват по-специално мастни киселини, глицерол, аминокиселини и нуклеотиди.

C3 реакции

Те са вид фотосинтеза, която произвежда тривъглеродни съединения като първи продукт. Именно това е описано по-горе като цикъл на Калвин. Като характерни особености C3 фотосинтезата се извършва от:

1. RiBP е акцептор на въглероден диоксид.
2. Реакцията на карбоксилиране се катализира от RiBP карбоксилаза.
3. Образува се вещество с шест въглерода, което впоследствие се разпада на 2 FHA.

Фосфоглицериновата киселина се редуцира до ТР (триозофосфати). Част от тях се използват за регенериране на рибулозния бифосфат, а останалата част се превръща в глюкоза.

C4 реакции

Този тип фотосинтеза се характеризира с появата на четиривъглеродни съединения като първи продукт. През 1965 г. е открито, че C4 веществата се появяват първи в някои растения. Например това е установено за просо, сорго, захарна тръстика и царевица. Тези култури станаха известни като C4 растения. На следващата година, 1966 г., Слак и Хач (австралийски учени) откриват, че при тях почти напълно липсва фотодишане. Установено е също, че такива C4 растения абсорбират въглеродния диоксид много по-ефективно. В резултат на това пътят на въглеродна трансформация в такива култури започва да се нарича път на Hatch-Slack.

Заключение

Значението на фотосинтезата е много голямо. Благодарение на него въглеродният диоксид се абсорбира от атмосферата в огромни обеми (милиарди тонове) всяка година. Вместо това се отделя не по-малко кислород. Фотосинтезата действа като основен източник на образуване органични съединения. Кислородът участва в образуването на озоновия слой, който предпазва живите организми от въздействието на късовълновата UV радиация. По време на фотосинтеза листът абсорбира само 1% от общата енергия на светлината, падаща върху него. Производителността му е в рамките на 1 g органично съединение на 1 кв. m повърхност на час.

фотосинтеза- синтез на органични съединения от неорганични с помощта на светлинна енергия (hv). Общото уравнение за фотосинтезата е:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Фотосинтезата се извършва с участието на фотосинтетични пигменти, които имат уникалното свойство на преобразуване на енергия слънчева светлинав енергия на химична връзка под формата на АТФ. Фотосинтетичните пигменти са вещества, подобни на протеини. Най-важният от тях е пигментът хлорофил. При еукариотите фотосинтетичните пигменти са вградени във вътрешната мембрана на пластидите; при прокариотите те са вградени в инвагинациите на цитоплазмената мембрана.

Структурата на хлоропласта е много подобна на структурата на митохондриите. Вътрешната мембрана на грана тилакоидите съдържа фотосинтетични пигменти, както и протеини на веригата за транспортиране на електрони и молекули на ензима ATP синтетаза.

Процесът на фотосинтеза се състои от две фази: светла и тъмна.

Светлинна фазаФотосинтезата се извършва само на светлина в тилакоидната мембрана на грана. В тази фаза хлорофилът абсорбира светлинни кванти, произвежда ATP молекула и фотолиза на водата.

Под въздействието на светлинен квант (hv) хлорофилът губи електрони, преминавайки във възбудено състояние:

Chl → Chl + e —

Тези електрони се пренасят от носители навън, т.е. повърхността на тилакоидната мембрана, обърната към матрицата, където се натрупват.

В същото време вътре в тилакоидите се случва фотолиза на водата, т.е. разлагането му под въздействието на светлина

2H 2 O → O 2 +4H + + 4e —

Получените електрони се пренасят от носители към хлорофилните молекули и ги възстановяват: хлорофилните молекули се връщат в стабилно състояние.

Водородните протони, образувани по време на фотолизата на водата, се натрупват вътре в тилакоида, създавайки резервоар за H +. Като резултат вътрешна повърхностТилакоидната мембрана е заредена положително (поради H +), а външната мембрана е заредена отрицателно (поради e -). Тъй като противоположно заредените частици се натрупват от двете страни на мембраната, потенциалната разлика се увеличава. Когато потенциалната разлика достигне критична стойност, силата на електрическото поле започва да изтласква протоните през ATP синтетазния канал. Освободената в този случай енергия се използва за фосфорилиране на ADP молекули:

ADP + P → ATP

Образуването на АТФ по време на фотосинтезата под въздействието на светлинна енергия се нарича фотофосфорилиране.

Водородните йони, веднъж на външната повърхност на тилакоидната мембрана, срещат електрони там и образуват атомен водород, който се свързва с молекулата на водородния носител NADP (никотинамид аденин динуклеотид фосфат):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Така по време на светлинната фаза на фотосинтезата се случват три процеса: образуването на кислород поради разлагането на водата, синтеза на АТФ и образуването на водородни атоми под формата на NADP H2. Кислородът дифундира в атмосферата, ATP и NADP H2 участват в процесите на тъмната фаза.

Тъмна фазафотосинтезата се извършва в матрицата на хлоропласта както на светлина, така и на тъмно и представлява серия от последователни трансформации на CO 2, идващ от въздуха в цикъла на Калвин. Реакциите на тъмната фаза се извършват с помощта на енергията на АТФ. В цикъла на Калвин CO 2 се свързва с водород от NADP H 2, за да образува глюкоза.

В процеса на фотосинтезата освен монозахаридите (глюкоза и др.) се синтезират мономери на други органични съединения - аминокиселини, глицерин и мастни киселини. Така, благодарение на фотосинтезата, растенията осигуряват себе си и всички живи същества на Земята с необходимите органични вещества и кислород.

Сравнителна характеристикафотосинтезата и дишането на еукариотите е дадено в таблицата:

Фотосинтезата е набор от процеси на образуване на светлинна енергия в енергията на химичните връзки на органични вещества с участието на фотосинтетични багрила.

Този тип хранене е характерен за растенията, прокариотите и някои видове едноклетъчни еукариоти.

По време на естествения синтез въглеродът и водата във взаимодействие със светлината се превръщат в глюкоза и свободен кислород:

6CO2 + 6H2O + светлинна енергия → C6H12O6 + 6O2

Съвременната физиология на растенията разбира концепцията за фотосинтезата като фотоавтотрофна функция, която е набор от процеси на абсорбция, трансформация и използване на кванти на светлинна енергия в различни неспонтанни реакции, включително превръщането на въглероден диоксид в органична материя.

Фази

Фотосинтеза в растенията се среща в листата чрез хлоропласти- полуавтономни двойномембранни органели, принадлежащи към класа на пластидите. Плоската форма на листовите плочи осигурява висококачествено усвояване и пълно използване на светлинна енергия и въглероден диоксид. Водата, необходима за естествения синтез, идва от корените чрез водопроводна тъкан. Газообменът се осъществява чрез дифузия през устицата и отчасти през кутикулата.

Хлоропластите са изпълнени с безцветна строма и проникнати от ламели, които, свързани помежду си, образуват тилакоиди. Именно в тях протича фотосинтезата. Самите цианобактерии са хлоропласти, така че апаратът за естествен синтез в тях не е отделен в отделна органела.

Фотосинтезата продължава с участието на пигменти, които обикновено са хлорофили. Някои организми съдържат друг пигмент, каротеноид или фикобилин. Прокариотите имат пигмента бактериохлорофил и тези организми не отделят кислород след завършване на естествения синтез.

Фотосинтезата преминава през две фази – светла и тъмна. Всеки от тях се характеризира с определени реакции и взаимодействащи вещества. Нека разгледаме по-подробно процеса на фазите на фотосинтезата.

Светлина

Първата фаза на фотосинтезатахарактеризиращ се с образуването на високоенергийни продукти, които са АТФ, източникът на клетъчна енергия, и NADP, редуциращият агент. В края на етапа се произвежда кислород като страничен продукт. Светлинният стадий непременно настъпва със слънчева светлина.

Процесът на фотосинтеза протича в тилакоидните мембрани с участието на електронни транспортни протеини, АТФ синтетаза и хлорофил (или друг пигмент).

Функционирането на електрохимични вериги, през които се прехвърлят електрони и частично водородни протони, се образува в сложни комплекси, образувани от пигменти и ензими.

Описание на процеса на светлинна фаза:

1. Когато слънчевата светлина удари листните остриета на растителните организми, хлорофилните електрони се възбуждат в структурата на плочите;
2. В активно състояние частиците напускат пигментната молекула и попадат върху външната страна на тилакоида, който е отрицателно зареден. Това се случва едновременно с окисляването и последващата редукция на хлорофилните молекули, които отнемат следващите електрони от водата, влизаща в листата;
3. След това настъпва фотолиза на водата с образуването на йони, които даряват електрони и се превръщат в ОН радикали, които могат да участват в по-нататъшни реакции;
4. След това тези радикали се комбинират, за да образуват водни молекули и свободен кислород, освободен в атмосферата;
5. Тилакоидната мембрана придобива положителен заряд от едната страна поради водородния йон, а от другата страна отрицателен заряд поради електроните;
6. Когато се достигне разлика от 200 mV между страните на мембраната, протоните преминават през ензима АТФ синтетаза, което води до превръщане на АДФ в АТФ (процес на фосфорилиране);
7. С атомния водород, освободен от водата, NADP + се редуцира до NADP H2;

Докато свободният кислород се освобождава в атмосферата по време на реакциите, ATP и NADP H2 участват в тъмната фаза на естествения синтез.

Тъмно

Задължителен компонент за този етап е въглеродният диоксид, които растенията постоянно усвояват от външна средапрез устицата в листата. Процесите на тъмната фаза протичат в стромата на хлоропласта. Тъй като на този етап не е необходима много слънчева енергия и ще има достатъчно ATP и NADP H2, произведени по време на светлинната фаза, реакциите в организмите могат да се появят както през деня, така и през нощта. Процесите на този етап протичат по-бързо от предишния.

Съвкупността от всички процеси, протичащи в тъмната фаза, е представена под формата на уникална верига от последователни трансформации на въглероден диоксид, идващ от външната среда:

1. Първата реакция в такава верига е фиксирането на въглероден диоксид. Наличието на ензима RiBP-карбоксилаза допринася за бързото и гладко протичане на реакцията, което води до образуването на шествъглеродно съединение, което се разпада на 2 молекули фосфоглицеринова киселина;
2. След това възниква доста сложен цикъл, включващ определен брой реакции, след завършването на които фосфоглицериновата киселина се превръща в естествена захар - глюкоза. Този процес се нарича цикъл на Калвин;

Заедно със захарта се образуват и мастни киселини, аминокиселини, глицерол и нуклеотиди.

Същността на фотосинтезата

От таблицата, сравняваща светлите и тъмните фази на естествения синтез, можете накратко да опишете същността на всяка от тях. Светлинната фаза възниква в граната на хлоропласта със задължителното включване на светлинна енергия в реакцията. Реакциите включват компоненти като протеини за пренос на електрони, АТФ синтетаза и хлорофил, които при взаимодействие с вода образуват свободен кислород, АТФ и NADP H2. За тъмната фаза, която се появява в стромата на хлоропласта, слънчевата светлина не е необходима. ATP и NADP H2, получени на предишния етап, при взаимодействие с въглероден диоксид образуват естествена захар (глюкоза).

Както може да се види от горното, фотосинтезата изглежда доста сложно и многоетапно явление, включващо много реакции, които включват различни вещества. В резултат на естествения синтез се получава кислород, който е необходим за дишането на живите организми и защитата им от ултравиолетовото лъчение чрез образуването на озоновия слой.

Фотосинтезата се състои от две фази – светла и тъмна.

В светлинната фаза светлинните кванти (фотони) взаимодействат с молекулите на хлорофила, в резултат на което тези молекули са много кратко времепреминете към по-богато на енергия „възбудено“ състояние. Излишната енергия на някои от "възбудените" молекули след това се превръща в топлина или се излъчва като светлина. Друга част от него се прехвърля на водородни йони, винаги присъстващи в воден разтворпоради водна дисоциация. Получените водородни атоми се свързват свободно с органични молекули - носители на водород. Хидроксидните йони "OH" предават своите електрони на други молекули и се превръщат в свободни радикали. OH радикалите взаимодействат помежду си, което води до образуването на вода и молекулярен кислород:

4OH = O2 + 2H2O По този начин източникът на молекулярен кислород, образуван по време на фотосинтезата и отделен в атмосферата, е фотолизата - разлагането на водата под въздействието на светлина. В допълнение към фотолизата на водата, енергията на слънчевата радиация се използва в светлинната фаза за синтеза на АТФ и АДФ и фосфат без участието на кислород. Това е много ефективен процес: хлоропластите произвеждат 30 пъти повече АТФ, отколкото в митохондриите на същите растения с участието на кислород. По този начин се натрупва енергията, необходима за процесите в тъмната фаза на фотосинтезата.

В комплекса от химични реакции на тъмната фаза, за протичането на които не е необходима светлина, ключово мястозаема свързването на CO2. Тези реакции включват ATP молекули, синтезирани по време на светлинната фаза и водородни атоми, образувани по време на фотолизата на водата и свързани с молекули носители:

6СО2 + 24Н -» С6Н12О6 + 6НЭО

Така енергията на слънчевата светлина се преобразува в енергията на химичните връзки на сложните органични съединения.

87. Значението на фотосинтезата за растенията и за планетата.

Фотосинтезата е основният източник на биологична енергия; фотосинтезиращите автотрофи я използват за синтезиране на органични вещества от неорганични; хетеротрофите съществуват за сметка на енергията, съхранявана от автотрофите под формата на химически връзки, освобождавайки я в процесите на дишане и ферментация. Енергията, получена от човечеството чрез изгаряне на изкопаеми горива (въглища, нефт, природен газ, торф) също се съхранява по време на фотосинтезата.

Фотосинтезата е основният вход на неорганичен въглерод в биологичния цикъл. Целият свободен кислород в атмосферата е от биогенен произход и е страничен продукт от фотосинтезата. Образуването на окислителна атмосфера (кислородна катастрофа) напълно промени състоянието на земната повърхност, направи възможна появата на дишане и по-късно, след образуването на озоновия слой, позволи на живота да достигне сушата. Процесът на фотосинтеза е в основата на храненето на всички живи същества, а също така доставя на човечеството гориво (дърва, въглища, нефт), фибри (целулоза) и безброй полезни химични съединения. Около 90-95% от сухото тегло на реколтата се образува от въглероден диоксид и вода, комбинирани от въздуха по време на фотосинтезата. Останалите 5-10% идват от минерални соли и азот, получени от почвата.

Хората използват около 7% от продуктите на фотосинтезата като храна, като храна за животни и под формата на гориво и строителни материали.

Фотосинтезата, която е един от най-често срещаните процеси на Земята, определя естествените цикли на въглерод, кислород и други елементи и осигурява материалната и енергийна основа за живота на нашата планета. Фотосинтезата е единственият източник на атмосферен кислород.

Фотосинтезата е един от най-често срещаните процеси на Земята; тя определя цикъла на въглерода, O2 и други елементи в природата.Той формира материалната и енергийната основа на целия живот на планетата. Всяка година в резултат на фотосинтезата се свързват около 8 1010 тона въглерод под формата на органична материя и се образуват до 1011 тона целулоза. Благодарение на фотосинтезата сухоземните растения произвеждат около 1,8 1011 тона суха биомаса годишно; приблизително същото количество растителна биомаса се образува годишно в океаните. Тропическата гора допринася до 29% за общото фотосинтетично производство на земята, а приносът на горите от всички видове е 68%. Фотосинтезата на висшите растения и водораслите е единственият източник на атмосферен O2. Появата на Земята преди около 2,8 милиарда години на механизма на окисление на водата с образуването на O2 е най-важното събитиев биологичната еволюция, която превърна светлината на Слънцето в основен източник на свободна енергия в биосферата, а водата в почти неограничен източник на водород за синтеза на вещества в живите организми. В резултат на това се образува атмосфера с модерен състав, O2 стана достъпен за окисляването на храната и това доведе до появата на високо организирани хетеротрофни организми (използващи екзогенни органични вещества като източник на въглерод). Общото съхранение на енергията на слънчевата радиация под формата на продукти от фотосинтезата е около 1,6 1021 kJ годишно, което е приблизително 10 пъти повече от съвременното енергийно потребление на човечеството. Приблизително половината от енергията на слънчевата радиация е във видимата област на спектъра (дължина на вълната l от 400 до 700 nm), която се използва за фотосинтеза (физиологично активно лъчение или PAR). IR радиацията не е подходяща за фотосинтеза на организми, произвеждащи кислород (висши растения и водорасли), но се използва от някои фотосинтезиращи бактерии.

Откриване на процеса на хемосинтеза от S.N. Vinogradsky. Характеристики на процеса.

Хемосинтезата е процесът на синтез на органични вещества от въглероден диоксид, който възниква поради енергията, освободена по време на окисляването на амоняк, сероводород и други химикали по време на живота на микроорганизмите. Хемосинтезата има и друго име - хемолитоавтотрофия. Откриването на хемосинтезата от С. Н. Виноградовски през 1887 г. коренно промени разбирането на науката за видовете метаболизъм, които са основни за живите организми. Хемосинтезата е единственият вид хранене за много микроорганизми, тъй като те могат да асимилират въглеродния диоксид като единствен източник на въглерод. За разлика от фотосинтезата, хемосинтезата използва енергия, която се генерира в резултат на редокс реакции вместо светлинна енергия.

Тази енергия трябва да е достатъчна за синтеза на аденозинтрифосфорна киселина (АТФ), като нейното количество трябва да надвишава 10 kcal/mol. Някои от окислените вещества отдават своите електрони на веригата още на ниво цитохром и по този начин се създават за синтеза на редуциращ агент допълнителен разходенергия. По време на хемосинтезата биосинтезата на органични съединения възниква поради автотрофната асимилация на въглероден диоксид, т.е. по същия начин, както при фотосинтезата. В резултат на преноса на електрони през веригата от бактериални дихателни ензими, които са вградени в клетъчната мембрана, се получава енергия под формата на АТФ. Поради много високата консумация на енергия всички хемосинтезиращи бактерии, с изключение на водородните, образуват доста малко количество биомаса, но в същото време окисляват голям обем неорганични вещества. Водородните бактерии се използват от учените за производство на протеини и почистване на атмосферата от въглероден диоксид, особено необходим в затворени помещения екологични системи. Съществува голямо разнообразие от хемосинтезиращи бактерии, техните повечето отпринадлежи към псевдомонадите, те се срещат и сред нишковидни и пъпкуващи бактерии, лептоспири, спирили и коринебактерии.

Примери за използване на хемосинтеза от прокариоти.

Същността на хемосинтезата (процес, открит от руския изследовател Сергей Николаевич Виноградски) е производството на енергия от тялото чрез редокс реакции, извършвани от самото тяло с прости (неорганични) вещества. Примери за такива реакции могат да бъдат окисляването на амоний до нитрит или двувалентно желязо до фери, сероводород до сяра и т.н. Способни само на хемосинтеза определени групипрокариоти (бактерии в в широк смисълдуми). Благодарение на хемосинтезата в момента съществуват само екосистеми от някои хидротермални обекти (места на дъното на океана, където има изходи на горещи подземни води, богати на редуцирани вещества - водород, сероводород, железен сулфид и др.), както и изключително прости такива , състояща се само от бактерии , екосистеми, открити на голяма дълбочина в скални разломи на сушата.

Бактериите са хемосинтетици, разрушават скалите, пречистват отпадъчните води и участват в образуването на минерали.

По-добре е да обясните такъв обемен материал като фотосинтезата в два сдвоени урока - тогава целостта на възприемането на темата не се губи. Урокът трябва да започне с историята на изследването на фотосинтезата, структурата на хлоропластите и лабораторна работавърху изследването на листните хлоропласти. След това е необходимо да се премине към изследване на светлите и тъмните фази на фотосинтезата. Когато се обясняват реакциите, протичащи в тези фази, е необходимо да се състави обща диаграма:

Докато обяснявате, трябва да рисувате диаграма на светлинната фаза на фотосинтезата.

1. Поглъщането на квант светлина от молекула хлорофил, която се намира в мембраните на грана тилакоид, води до загуба на един електрон и го превежда във възбудено състояние. Електроните се прехвърлят по електронната транспортна верига, което води до редукция на NADP + до NADP H.

2. Мястото на освободените електрони в молекулите на хлорофила се заема от електроните на водните молекули - така водата се разлага (фотолиза) под въздействието на светлината. Получените хидроксилни OH– стават радикали и се свързват в реакцията 4 OH – → 2 H 2 O +O 2, което води до освобождаване на свободен кислород в атмосферата.

3. Водородните йони H+ не проникват през тилакоидната мембрана и се натрупват вътре, като я зареждат положително, което води до увеличаване на разликата в електрическия потенциал (EPD) през тилакоидната мембрана.

4. Когато се достигне критичната REF, протоните изтичат през протонния канал. Този поток от положително заредени частици се използва за производство на химическа енергия с помощта на специален ензимен комплекс. Получените ATP молекули се придвижват в стромата, където участват в реакциите на въглеродна фиксация.

5. Водородните йони, освободени на повърхността на тилакоидната мембрана, се комбинират с електрони, образувайки атомен водород, който се използва за възстановяване на NADP + транспортера.

Спонсор на статията е групата компании Aris. Производство, продажба и отдаване под наем на скелета (рамкова фасада LRSP, рамка високоетажна A-48 и др.) И кули (PSRV "Aris", PSRV "Aris compact" и "Aris-dacha", платформи). Скоби за скелета, строителни огради, опори за колела за вишки. Можете да научите повече за компанията, да видите продуктовия каталог и цени, контакти на уебсайта, който се намира на адрес: http://www.scaffolder.ru/.

След разглеждане този проблемСлед като го анализирахме отново според диаграмата, каним учениците да попълнят таблицата.

Таблица. Реакции на светлата и тъмната фаза на фотосинтезата

След като попълните първата част на таблицата, можете да продължите към анализа тъмна фаза на фотосинтезата.

В стромата на хлоропласта постоянно присъстват пентози - въглехидрати, които са пет въглеродни съединения, които се образуват в цикъла на Калвин (цикъл на фиксиране на въглероден диоксид).

1. Въглеродният диоксид се добавя към пентозата, образувайки нестабилно съединение с шест въглерода, което се разпада на две молекули 3-фосфоглицеринова киселина (PGA).

2. PGA молекулите приемат една фосфатна група от ATP и се обогатяват с енергия.

3. Всяка от FHA свързва един водороден атом от два носителя, превръщайки се в триоза. Триозите се комбинират, за да образуват глюкоза и след това нишесте.

4. Молекулите на триоза се комбинират, за да се образуват различни комбинации, образуват пентози и влизат отново в цикъла.

Обща реакция на фотосинтеза:

Схема. Процес на фотосинтеза

Тест

1. Фотосинтезата се извършва в органели:

а) митохондрии;
б) рибозоми;
в) хлоропласти;
г) хромопласти.

2. Пигментът хлорофил е концентриран в:

а) хлоропластна обвивка;
б) строма;
в) зърна.

3. Хлорофилът абсорбира светлината в областта на спектъра:

а) червено;
б) зелено;
в) лилаво;
г) в целия регион.

4. Свободният кислород по време на фотосинтезата се освобождава по време на разграждането на:

а) въглероден диоксид;
б) АТФ;
в) NADP;
г) вода.

5. Свободният кислород се образува в:

а) тъмна фаза;
б) светлинна фаза.

6. В светлинната фаза на фотосинтезата АТФ:

а) синтезиран;
б) разделя се.

7. В хлоропласта първичният въглехидрат се образува в:

а) светлинна фаза;
б) тъмна фаза.

8. NADP е необходим в хлоропласта:

1) като капан за електрони;
2) като ензим за образуване на нишесте;
3) как компонентхлоропластни мембрани;
4) като ензим за фотолиза на вода.

9. Фотолизата на водата е:

1) натрупване на вода под въздействието на светлина;
2) дисоциация на водата в йони под въздействието на светлина;
3) освобождаване на водна пара през устицата;
4) инжектиране на вода в листата под въздействието на светлина.

10. Под въздействието на светлинни кванти:

1) хлорофилът се превръща в NADP;
2) електрон напуска молекулата на хлорофила;
3) хлоропластът се увеличава по обем;
4) хлорофилът се превръща в АТФ.

ЛИТЕРАТУРА

Богданова Т.П., Солодова Е.А.Биология. Наръчник за гимназисти и кандидат-студенти. – М .: LLC “AST-Press School”, 2007.