Реферат: Фотосинтез 4
Название: Фотосинтез 4 Раздел: Рефераты по биологии Тип: реферат | |||||||||||||||
Процесс фотосинтеза лежит в основе существования на Земле жизни вообще и человека в частности. Фотосинтез – это процесс преобразования поглощенной энергии света в химическую энергию органических соединений. Фотосинтез – единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению энергии биосферы за счет внешнего источника – Солнца – и обеспечивающий существование как растений, так и практически всех гетеротрофных организмов. Фотосинтез (от греч. фотос - — свет и синтез, совмещение, соединение) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов ( хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергииквантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества. Процесс образования сахара и крахмала из углекислого газа и воды на свету называется фотосинтез. В растительной клетке этот процесс идет в хлоропластах, т. е . только в зеленых частях растения. Квант света (здесь уместно вспомнить что это такое) попадает на молекулу хлорофилла, которая находится в мембране тилакоида в хлоропласте. Хлорофилл, получив порцию энергии, возбуждается и эту лишнюю энергию выбрасывает вместе со своим электроном за пределы мембраны в строму хлоропласта. Но, потерявшая энергию молекула хлорофилла стремится возместить свою потерю и отбирает электрон у молекулы воды, которая при этом распадается на кислород и протон. Происходит фотолиз воды. Кислород выделяется в атмосферу, а протоны собираются внутри тилакоида. Теперь возникает ситуация очень напоминающая конденсатор. Мы имеем накапливающиеся “+” и “–” заряды, разделенные слоем диэлектрика – мембраной. Могут ли заряды накапливаться до бесконечности? Конечно, нет. При определенной разности потенциалов произойдет пробой изолятора, т.е. протоны пройдут сквозь мембрану и соединятся с электронами. При этом выделится энергия (в случае конденсатора в виде искры). Для этой цели в мембране предусмотрен специальный канал, в котором находится фермент АТФаза, поэтому выделяющаяся энергия не превращается в свет, а расходуется на синтез АТФ. Таким образом, энергия света превращается в энергию макроэргических связей АТФ. В строме хлоропласта атомарный водород вступает в химическую реакцию с углекислым газом и образуется глюкоза. На эту реакцию тратится энергия АТФ, т.е. энергия АТФ превращается в энергию химических связей в молекуле глюкозы. Словарь Автотрофы – организмы синтезирующие органические вещества из неорганических соединений, с использованием энергии солнечного излучения. Гетеротрофы – организмы, использующие для питания готовые органические вещества. Фотосинтез – синтез органических соединений из неорганических с использованием солнечного света, при участии хлорофилла. Световая фаза фотосинтеза – фаза протекающая при солнечном свете с участием хлорофилла. Темновая фаза фотосинтеза – протекает как на свету, так и в темноте, характеризуется активным синтезом углеводов. реакциях темновой фазы с краткой характеристикой цикла и записью химической формулы. Взаимосвязь темновой и световой фаз. 6СО2 + 6Н2 О = С6 Н12 О6 + 6О2 Процесс фотосинтеза состоит из 2-х последовательных фаз. Световая фаза происходит только на свету в мембране тилакоидов гран при участии хлорофилла, белков –переносчиков и АТФ-синтетазы. При действии кванта света электрон молекулы хлорофилла переносится на более высокий энергетический уровень, а хлорофилл переходит в возбужденное состояние, теряя электрон. Хл Хл*+е- Эти электроны передаются переносчиками на наружнюю мембрану тилакоидов гран, где накапливаются. Одновременно внутри полостей тилакоидов гран происходит фотолиз, т.е., разложение воды под действием энергии света. 2Н2Освет 4Н+ + 4е- + О2 или Н2Освет Н+ +ОН- 4ОН- 2Н2О + О2 Электроны, образующиеся при фотолизе, передаются переносчиками молекулам хлорофилла и восстанавливают их. Кислород уходит в атмосферу, а протоны водорода не могут проникнуть через мембрану граны и накапливаются внутри нее, создавая протонный резервуар. В результате, внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно, а наружняя – отрицательно. По мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов. При достижении критической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ-синтетазы. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, который идет на образование молекул АТФ из АДФ: АДФ + Ф АТФ Ионы водорода, оказавшись на наружней поверхности мембраны тилакоида, встречаются там с электронами, образуя атомарный водород, котроый идет на восстановление НАДФ+: Н+ + 2е- + НАДФ+ НАД.Н Темновая фаза протекает в строме хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований СО2, поступающего из воздуха (цикл Кальвина). В строме постоянно присутствуют пентозы, среди которых имеется рибулозодифосфат, являющийся акцептором СО2. Ферменты связывают пентозу с углекислым газом, образуя гексозу, которая расщепляется на 2 триозы. Каждая из 2-х триоз принимает по одной фосфатной группе от АТФ, обогащая молекулы энергией. Затем каждая из 2-х триоз принимает по одному атому водорода от 2-х молекул НАДФ.Н. После чего триозы объединяются, образуя углеводы: 2С3 С6 (С6Н12О6) Другие триозы объединяются, образуя пентозы: 5С3 3С5 и вновь возвращаются в цикл Кальвина. Суммарная реакция фотосинтеза: 6СО2 +6Н2О С6Н12О6 +6О2
|