Сущность процесса фотосинтеза
Фотосинтез. Фотосинтезомназывают процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ. Внешние источники вещества и энергии.Для осуществления любых проявлений жизнедеятельности клетки необходима энергия. Энергия требуется для: · процессов химического синтеза · для всех видов движения, в том числе и мышечного, для передачи нервных импульсов, · для образования и поддержания постоянной температуры тела у птиц и млекопитающих и т.д. · процесса активного переноса веществ через цитоплазматическую мембрану (в клетку и из клетки). Энергия, необходимая для осуществления жизнедеятельности клеток, поступает из окружающей среды. Жизнь на нашей планете зависит от энергии, изучаемой Солнцем. При фотосинтезе происходит улавливание и запасание солнечной энергии в молекулах органических веществ. Исходными соединениями для фотосинтеза служат простые, бедные энергией неорганические вещества — диоксид углерода (С02) и вода (Н20). Клетки (по источнику питания)
способны к самостоятельному синтезу необходимых для них органических соединений за счет энергии света (фотосинтез) или энергии, выделившейся при окислении неорганических соединений (хемосинтез). · фотосинтезирующие клетки зеленых растений, · зеленые и пурпурные серобактерии, · цианобактерии · некоторые протисты.
не могут синтезировать органические вещества из неорганических, поэтому для процессов ассимиляции они нуждаются в поступлении органических веществ извне в виде пищи, получая с ней готовые углеводы, жиры, белки. · все клетки животных, · большинство бактерий, · клетки грибов и высших растений — сапротрофов и паразитов (например, заразиха), · клетки растений, не содержащие хлорофилл (например, клетки подземных органов).
в зависимости от условий могут осуществлять фотосинтез либо потреблять готовые органические вещества из окружающей среды:протисты хламидомонада, эвглена и др.
Фотосинтез происходит в пластидах. Пластиды –это характерные органеллы клеток автотрофных протистов и растений. Пластиды (по окраске)
Хлоропласты: · имеют зеленый цвет (присутствие в них пигментов — хлорофилла a и b, вспомогательные пигменты — каротиноиды (оранжевого, желтого либо красного цвета). · форма - овальная · размер: 5—10 х 2—4 мкм · количество в одной клетке листа: 15—20 и более (у некоторых водорослей — 1—2 гигантских хлоропласта различной формы). Строение хлоропласта: · оболочка, состоящей из наружной и внутренней мембран (рис.1) · наружная мембрана покрывает хлоропласт · внутренняя мембрана образует уплощенные замкнутые впячивания — тилакоиды (имеют форму дисков). Несколько тилакоидов, лежащих друг над другом, - грана. · в мембранах тилакоидов - светочувствительные пигменты, переносчики электронов и протонов (участвуют в поглощении и преобразовании энергии света). · внутренняя среда хлоропласта — строма (матрикс): белки, липиды, ДНК (кольцевые молекулы), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна), ферменты, участвующие в фиксации диоксида углерода.
Рис.1 Схема строения хлоропласта: 1 — липидная капля; 2 — зерна крахмала; 3 — наружная мембрана; 4 — грана; 5 — ДНК; б — рибосома; 7 — строма; 8 — тилакоид граны; 9 — тилакоид стромы; 10 — внутренняя мембрана Лейкопласты: · не имеют гран · не содержат пигментов · в них откладываются запасные питательные вещества — крахмал, белки, жиры. Хромопласты: · имеютсвоеобразную форму и окраску (бывают дисковидными, зубчатыми, серповидными, ромбическими, в форме пирамид и т.д.) · содержат каротиноиды (придают желтую, оранжевую и красную окраску) · находятся плодах томатов, рябины, ландыша, шиповника, корнеплодах моркови. Сущность процесса фотосинтеза. Процесс фотосинтеза обычно описывают уравнением: 6С02 + 6Н20 свет C6 Н12О6 + 602 хлорофилл Такое преобразование происходит в зеленых пластидах — хлоропластах. Фотосинтез
Световая фаза: 1. Происходит на мембранах тилакоидов только на свету! 2. Энергия превращается следующим образом: энергия солнечной радиации (поглощенная хлоропластами) → электрохимическая энергия → энергия связей АТФ (превращение энергии идет за счет переноса электронов и протонов водорода с помощью специальных переносчиков через мембрану тилакоида). 3. Исходные вещества: вода, переносчик водорода НАДФ 4. Конечные продукты: АТФ, О2, НАДФ-восстановленный. Этапы световой фазы: 1. Свет попадает на молекулы хлорофилла, находящиеся в хлоропластах 2. Молекула хлорофилла переходит в возбужденное состояние и теряет электрон: хлорофилл свет хлорофилл+ + ē 3. Электрон с помощью специальных переносчиков переходит через мембрану тилакоида и попадает на внешнюю сторону тилакоида 4. В этот момент молекулы воды, находящиеся внутри тилакоида, разлагаются под действием света: 2Н2О - 4ē → 4Н+ + О2 – фотолиз воды. 5. Электроны, вышедшие при этом из молекулы воды, направляются к возбужденной молекуле хлорофилла, и переводят ее в нормальное состояние. 6. Протоны водорода (Н+), которые образовались при фотолизе воды, остаются внутри тилакоида. 7. По разные стороны мембраны тилакоида накапливаются протоны водорода (2) и электроны (1): Н+ (4) (1) ē ē ē ē ē ē ē ē ē ē ē канал фермента строма хлоропласта АТФ-синтетаз ы (3)
НАДФ (5)
8. При накапливании протонов и электронов по обе стороны мембраны возникает электрохимический потенциал (электроны и протоны имеют противоположный по знаку заряд) и открывается канал фермента АТФ-синтетазы (на схеме под цифрой 3), в результате чего создается высокий уровень энергии. При этом протоны водорода проходят через канал фермента (3) и оказываются в строме хлоропласта 9. Энергия, появившаяся при открытии канала фермента АТФ-синтетазы, идет на превращение молекул АДФ (имеются в хлоропласте) в молекулу АТФ (используется в темновой фазе фотосинтеза): АДФ + Н3РО4 Е АТФ + Н2О 10. Перенесенные протоны (4) взаимодействуют с электронами (1) и молекулой НАДФ (5), которая находится в строме хлоропласта, и образуется комплекс НАДФ-восстановленный: НАДФ + 2ē + 2Н+ → НАДФ-восстановленный (используется в темновой фазе фотосинтеза) 11. В итоге в световую фазу образуются АТФ, кислород (побочный продукт фотосинтеза), НАДФ-восстановленный. Темновая фаза: 1. Осуществляется в строме хлоропласта без участия света. 2. Включает в себя большое количество реакций (превращение СО2 в глюкозу – цикл Кальвина). 3. Исходные вещества: СО2, АТФ, НАДФ-восстановленный. СО2 глюкоза
НАДФ-восстановленный
АТФ АДФ
4. Конечные продукты: глюкоза (может превращаться в крахмал или использоваться на энергетические нужды клетки), АДФ (используется далее в световую фазу для получения АТФ). 5. Для получения одной молекулы глюкозы необходимо 18 молекул АТФ и 12 молекул НАДФ-восстановленного. СО2 поступает из атмосферы.
Значение фотосинтеза · единственный источник кислорода · источник органических веществ (глюкозы, крахмала и др.) · снижает содержание СО2 в атмосфере
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1819)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |