Вказівки Майстра

Поняття фотосинтезу, де і що відбувається в світлову фазу фотосинтезу

Фотосинтез являє собою сукупність процесів формування світлової енергії в енергію хімічних зв’язків органічних речовин за участю фотосинтетичних фарбувальних речовин.Такий тип харчування характерний для рослин, прокаріотів і деяких видів одноклітинних еукаріот.При природному синтезі вуглець і вода у взаємодії зі світлом перетворюються в глюкозу і вільний кисень:6CO2 + 6H2O + світлова енергія → C6H12O6 + 6O2Сучасна фізіологія рослин під поняттям фотосинтезу розуміє фотоавтотрофної функцію, яка є сукупністю процесів поглинання, перетворення і застосування квантів світлової енергії в різних несамопроізвольное реакціях, включаючи перетворення вуглекислого газу в органіку.Фотосинтез у рослин відбувається в листі через хлоропласти – напівавтономні двухмембранной органели, що відносяться до класу пластид. З плоскою формою листових пластин забезпечується якісне поглинання і повне використання світлової енергії і вуглекислого газу. Вода, необхідна для природного синтезу, надходить від коренів через водопровідну тканину. Газообмін відбувається за допомогою дифузії через продихи і частково через кутикулу.

Хлоропласти заповнені прозорою стромою і пронизані ламелами, які при з’єднанні один з одним утворюють тилакоїди. Саме в них і відбувається фотосинтез. Ціанобактерії самі собою представляють хлоропласти, тому апарат для природного синтезу в них не виділено в окрему органеллу.фотосинтез протікає за участю пігментів, Якими зазвичай виступають хлорофіли. Деякі організми містять інший пігмент – каротиноид або фікобіліни. Прокаріоти мають пігментом бактеріохлорофіл, причому дані організми не виділяють кисень по завершенні природного синтезу.Фотосинтез проходить дві фази – світлову та темновую. Кожна з них характеризується певними реакціями і взаємодіючими речовинами. Розглянемо докладніше процес фаз фотосинтезу.

світлова

Перша фаза фотосинтезу характеризується утворенням високоенергетичних продуктів, якими є АТФ, клітинний джерело енергії, і НАДФ, відновник. В кінці стадії в якості побічного продукту утворюється кисень. Світлова стадія відбувається обов’язково з сонячним світлом.Процес фотосинтезу протікає в мембранах тилакоїдів за участю білків-переносників електронів, АТФ-синтетази і хлорофілу (або іншого пігменту).Функціонування електрохімічних ланцюгів, за якими відбувається передача електронів і частково протонів водню, утворюється в складних комплексах, що формуються пігментами і ферментами.Опис процесу світлової фази:

1. При попаданні сонячного світла на листові пластини рослинних організмів відбувається збудження електронів хлорофілу в структурі пластин;
2. В активному стані частки виходять з пігментного молекули і потрапляють на зовнішню сторону тилакоида, заряджену негативно. Це відбувається одночасно з окисленням і подальшим відновленням молекул хлорофілу, які відбирають чергові електрони у надійшла в листя води;
3. Потім відбувається фотоліз води з утворенням іонів, які віддають електрони і перетворюються в радикали OH, здатні брати участь в реакціях і в подальшому;
4. Потім ці радикали з’єднуються, утворюючи молекули води і вільний кисень, що виходить в атмосферу;
5. Тілакоідная мембрана набуває з одного боку позитивний заряд за рахунок іона водню, а з іншого – негативний за рахунок електронів;
6. З досягненням різниці в 200 мВ між сторонами мембрани протони проходять через фермент АТФ-синтетазу, що призводить до перетворення АДФ в АТФ (процес фосфорилювання);
7. З звільнилися з води атомним воднем відбувається відновлення НАДФ + в НАДФ · Н2;

Тоді як вільний кисень в процесі реакцій виходить в атмосферу, АТФ і НАДФ · Н2 беруть участь в темнової фазі природного синтезу.

Темнова

Обов’язковий компонент для цієї стадії – вуглекислий газ, Який рослини постійно поглинають із зовнішнього середовища через продихи в листі. Процеси темновой фази проходять в стромі хлоропласта. Оскільки на даному етапі не потрібно багато сонячної енергії і буде досить одержані в ході світлової фази АТФ і НАДФ · Н2, реакції в організмах можуть протікати і вдень, і вночі. Процеси на цій стадії відбуваються швидше, ніж на попередній.Сукупність усіх процесів, що відбуваються в темновой фазі, представлена ​​у вигляді своєрідної ланцюжка послідовних перетворень вуглекислоти, що надійшла з зовнішнього середовища:

1. Першою реакцією в такому ланцюжку є фіксація вуглекислого газу. Наявність ферменту РіБФ-карбоксилаза сприяє швидкому і плавному перебігові реакції, в результаті якої відбувається утворення шестіуглеродних з’єднання, що розпадається на 2 молекули фосфоглицериновой кислоти;
2. Потім відбувається досить складний цикл, що включає ще певна кількість реакцій, по завершенні яких фосфогліцеріновая кислота перетворюється в природний цукор – глюкозу. Цей процес називають циклом Кальвіна;

Разом з цукром також відбувається формування жирних кислот, амінокислот, гліцерину і нуклеотидів.

суть фотосинтезу

З таблиці порівнянь світловий і темнової фаз природного синтезу можна коротко описати суть кожної з них. Світлова фаза відбувається в гранах хлоропласта з обов’язковим включенням в реакції світлової енергії. У реакціях задіяні такі компоненти як білки, які переносять електрони, АТФ-синтетаза і хлорофіл, які при взаємодії з водою утворюють вільний кисень, АТФ і НАДФ · Н2. Для темновой фази, яка відбувається в стромі хлоропласта, сонячне світло не є обов’язковим. Утворені на минулому етапі АТФ і НАДФ · Н2 при взаємодії з вуглекислотою формують природний цукор (глюкозу).Як видно з вищевикладеного, фотосинтез постає досить складним і багатоступеневим явищем, що включає безліч реакцій, в яких задіяні різні речовини. В результаті природного синтезу виходить кисень, необхідний для дихання живих організмів і захисту їх від ультрафіолетової радіації за допомогою освіти озонового шару.