АдукацыяНавука

Фотасінтэз - што такое? Стадыі фотасінтэзу. Умовы фотасінтэзу

Вы калі-небудзь задумваліся, колькі на планеце жывых арганізмаў ?! І бо ўсім ім трэба ўдыхаць кісларод, каб выпрацаваць энергію і выдыхнуць вуглякіслы газ. Менавіта вуглякіслы газ - асноўная прычына такой з'явы, як духата ў памяшканні. Яна мае месца тады, калі ў ім знаходзіцца шмат людзей, а пакой працяглы час не праветрываецца. Акрамя гэтага, атрутнымі рэчывамі напаўняюць паветра вытворчыя аб'екты, прыватны аўтамабільны і грамадскі транспарт.

З улікам вышэйсказанага узнікае цалкам лагічнае пытанне: як жа мы тады яшчэ не задыхнуліся, калі ўсё жывое з'яўляецца крыніцай атрутнага вуглякіслага газу? Збаўцам ўсіх жывых істот у дадзенай сітуацыі выступае фотасінтэз. Што такое ўяўляе сабой гэты працэс і ў чым яго неабходнасць?

Яго вынік - рэгулёўка балансу вуглякіслага газу і насычэнне паветра кіслародам. Вядомы такі працэс толькі прадстаўнікам свету флоры, то ёсць раслінам, паколькі адбываецца толькі ў іх клетках.

Сам па сабе фотасінтэз - гэта надзвычай складаная працэдура, якая залежыць ад пэўных умоў і які адбываецца ў некалькі этапаў.

азначэнне паняцця

Згодна навуковаму вызначэнні, арганічныя рэчывы ў працэсе фотасінтэзу пераўтворацца ў арганічныя на клеткавым узроўні ў аўтатрофныя арганізмаў за кошт ўздзеяння святла сонца.

Калі сказаць больш зразумелай мовай, фотасінтэз ўяўляе сабой працэс, пры якім адбываецца наступнае:

  1. Расліна насычаецца вільгаццю. Крыніцай вільгаці можа быць вада з грунту альбо вільготны трапічнае паветра.
  2. Адбываецца рэакцыя хларафіла (спецыяльнага рэчывы, якое змяшчаецца ў расліне) на ўздзеянне сонечнай энергіі.
  3. Адукацыя неабходнай прадстаўнікам флоры ежы, якую самастойна здабыць яны не ў стане гетеротрофные спосабам, а самі з'яўляюцца яе вытворцам. Інакш кажучы, расліны сілкуюцца тым, што самі вырабляюць. Гэта і ёсць вынік фотасінтэзу.

этап першы

Практычна кожнае расліна змяшчае зялёнае рэчыва, дзякуючы якому яно можа паглынаць святло. Гэта рэчыва з'яўляецца не чым іншым, як хларафілам. Яго месцазнаходжанне - хларапласты. А вось хларапласты размяшчаюцца ў стеблевой часткі расліны і яго плёне. Але асабліва распаўсюджаны ў прыродзе фотасінтэз ліста. Паколькі апошні даволі просты па сваёй структуры і мае адносна вялікую паверхню, а значыць, аб'ёмы энергіі, неабходнай для праходжання працэсу-выратавальніка будуць значна больш.

Калі святло паглынуты хларафілам, апошні знаходзіцца ў стане ўзбуджэння і свае энергетычныя пасылы перадае іншым арганічным малекулам расліны. Найбольшая колькасць такой энергіі дастаецца ўдзельнікам працэсу фотасінтэзу.

этап другой

Адукацыя фотасінтэзу на другім этапе не патрабуе абавязковага ўдзелу святла. Ён складаецца ў фарміраванні хімічных сувязяў з выкарыстаннем атрутнага вуглякіслага газу, які ўтвараецца з паветраных мас і вады. Таксама адбываецца сінтэз мноства рэчываў, якія забяспечваюць жыццядзейнасць прадстаўнікоў флоры. Такімі з'яўляюцца крухмал, глюкоза.

У раслін такія арганічныя элементы выступаюць крыніцай харчавання для асобных частак расліны, адначасова забяспечваючы нармальнае праходжанне працэсаў жыццядзейнасці. Такія рэчывы атрымліваюць і прадстаўнікі фауны, якія ўжываюць расліны ў ежу. Чалавечы ж арганізм насычаецца гэтымі рэчывамі праз ежу, якая ўваходзіць у штодзённы рацыён.

Што? Дзе? Калі?

Каб арганічныя рэчывы ператварыліся ў арганічныя, трэба забяспечыць адпаведныя ўмовы фотасінтэзу. Для разгляданага працэсу неабходны ў першую чаргу святло. Гаворка ідзе і пра штучнае, і аб сонечным святле. На прыродзе звычайна дзейнасць раслін характарызуецца інтэнсіўнасцю вясной і летам, гэта значыць тады, калі існуе неабходнасць у паступленні вялікай колькасці сонечнай энергіі. Чаго не скажаш пра восеньскай пары, калі святла ўсё менш, дзень усе карацей. У выніку лістота жоўкне, а потым і зусім ападае. Але як толькі блішчаць яе першыя вясновыя праменьчыкі сонца, ўзыдзе зялёная траўка, тут жа адновяць сваю дзейнасць хларафіла, і пачнецца актыўная выпрацоўка кіслароду і іншых пажыўных рэчываў, якія носяць жыццёва важны характар.

Умовы фотасінтэзу ўключаюць не толькі наяўнасць асветленасці. Вільгаці таксама павінна быць дастаткова. Бо расліна спачатку паглынае вільгаць, а потым пачынаецца рэакцыя з удзелам сонечнай энергіі. Вынікам такога працэсу і з'яўляюцца прадукты харчавання раслін.

Толькі пры наяўнасці зялёнага рэчыва адбываецца фотасінтэз. Што такое хларафіл, мы ўжо распавядалі вышэй. Яны выступаюць нейкім правадніком паміж святлом або сонечнай энергіяй і самім раслінай, забяспечваючы належны праходжанне іх жыцця і дзейнасці. Зялёныя рэчывы валодаюць здольнасцю паглынання мноства сонечных прамянёў.

Немалую ролю адыгрывае і кісларод. Каб працэс фотасінтэзу прайшоў паспяхова, раслінам трэба яго шмат, паколькі ў яго складзе змяшчаецца ўсяго 0,03% вуглякіслы кіслаты. Значыць, з 20 000 м 3 паветра можна атрымаць 6 м 3 кіслаты. Менавіта апошняе рэчыва - асноўны зыходны матэрыял для глюкозы, якая, у сваю чаргу, з'яўляецца рэчывам, неабходным для жыццядзейнасці.

Існуе дзве стадыі фотасінтэзу. Першая называецца светлавая, другая - Цем- навая.

У чым механізм праходжання светлавы стадыі

Светлавая стадыя фотасінтэзу мае яшчэ адна назва - фотахімічных. Асноўнымі ўдзельнікамі на гэтым этапе з'яўляюцца:

  • энергія сонца;
  • разнастайныя пігменты.

З першай складнікам усё зразумела, гэта сонечнае святло. А вось што ўяўляюць сабой пігменты, ведае не кожны. Яны бываюць зялёнымі, жоўтымі, чырвонымі ці сінімі. Да зялёным ставяцца хларафіла груп «А» і «Б», да жоўтым і чырвоным / сінім - фикобилины адпаведна. Фотахімічных актыўнасць сярод удзельнікаў гэтай стадыі працэсу праяўляюць толькі хларафіл «А». Астатнім належыць дапаўняльная ролю, сутнасць якой - збор квантаў святла і іх транспарціроўка да фотахімічных цэнтру.

Паколькі хларафіл надзелены здольнасцю эфектыўнага паглынання сонечнай энергіі з пэўнай даўжынёй хвалі, былі ідэнтыфікаваныя наступныя фотахімічныя сістэмы:

- фотахімічных цэнтр 1 (зялёныя рэчывы групы «А») - у склад уключаны пігмент 700, паглынальны светлавыя прамяні, даўжыня якіх прыблізна 700 нм. Гэтаму пігменты належыць асноўная роля ў стварэнні прадуктаў светлавой стадыі фотасінтэзу.

- фотахімічных цэнтр 2 (зялёныя рэчывы групы «Б») - у склад уключаны пігмент 680, паглынальны светлавыя прамяні, даўжыня якіх 680 нм. Яму належыць роля другога плана, якая складаецца ў функцыі папаўненні электронаў, згубленых фотахімічных цэнтрам 1. Дасягаецца дзякуючы гідролізу вадкасці.

На 350- 400 малекул пігментаў, якія канцэнтруюць у сабе патокі святла ў фотосистеме 1 і 2 даводзіцца толькі адна малекула пігмента, які з'яўляецца актыўным фотахімічных - хларафіла групы «А».

Што адбываецца?

1. Светлавая энергія, Паглынаецца раслінай, аказвае ўздзеянне на які змяшчаецца ў ім пігмент 700, які пераходзіць з звычайнага стану ў стан узрушанасці. Пігмент губляе электрон, у выніку чаго ўтворыцца так званая электронная дзірка. Далей малекула пігмента, якая страціла электрон, можа выступаць у якасці яго акцептора, то ёсць бокам, якая прымае электрон, і вяртаць сваю форму.

2. Працэс разлажэння вадкасці ў фотахімічных цэнтры светопоглощающего пігмента 680 фотосистемы 2. Пры раскладанні вады ўтвараюцца электроны, якія першапачаткова акцептируются такім рэчывам, як цитохром С550, і абазначаюцца літарай Q. Затым ад цытахром электроны трапляюць у ланцуг пераносчыкаў і транспартуюцца ў фотахімічны цэнтр 1 для папаўнення электроннай дзіркі, якая стала вынікам пранікнення квантаў святла і аднаўленчага працэсу пігмента 700.

Бываюць выпадкі, калі такая малекула атрымлівае назад электрон, ідэнтычны ранейшаму. Гэта прывядзе да выдзялення энергіі святла ў выглядзе цяпла. Але практычна заўсёды электрон, які мае адмоўны зарад, злучаецца з адмысловымі железосерными вавёркамі і пераносіцца па адной з ланцугоў да пігменты 700 або трапляе ў іншы ланцуг пераносчыкаў і ўз'ядноўваюцца з пастаянным акцептором.

Пры першым варыянце мае месца цыклічная транспарціроўка электрона замкнёнага тыпу, пры другім - нециклическая.

Абодва працэсу трапляюць на першай стадыі фотасінтэзу пад катализацию адной і той жа ланцугом пераносчыкаў электронаў. Але варта адзначыць, што пры фотофосфорилировании цыклічнага тыпу пачатковай і адначасова канчатковай кропкай транспарціроўкі з'яўляецца хролофилла, у той час калі нециклическая транспарціроўка мае на ўвазе пераход зялёнага рэчыва групы «Б» да хларафіла «А».

Асаблівасці цыклічнай транспарціроўкі

Фасфараляванне цыклічнае называецца яшчэ фотасінтэтычным. У выніку такога працэсу утвараюцца малекулы АТФ. У аснове такой транспарціроўкі ляжыць вяртанне праз некалькі паслядоўных этапаў электронаў ва ўзбуджаным стане на пігмент 700, у выніку чаго вызваляецца энергія, якая прымае ўдзел у працы фосфорилирующей ферментнай сістэмы з мэтай далейшай акумуляцыі ў фасфатных сувязях АТФ. Гэта значыць энергія не рассейваецца.

Фасфараляванне цыклічнае ўяўляе сабой першасную рэакцыю фотасінтэзу, у аснове якой тэхналогія адукацыі хімічнай энергіі на мембранных паверхнях тилактоидов хларапластаў дзякуючы выкарыстанню энергіі сонечных прамянёў.

Без фотасінтэтычным фасфаралявання рэакцыі асіміляцыі ў темновой фазе фотасінтэзу немагчымыя.

Нюансы транспарціроўкі нециклического тыпу

Працэс заключаецца ў аднаўленні НАДФ + і адукацыі НАДФ * М. Механізм заснаваны на перадачы электрона ферредоксину, яго аднаўленчай рэакцыяй і наступным пераходам да НАДФ + з далейшым аднаўленнем да НАДФ * М.

У выніку электроны, якія страцілі пігмент 700, папаўняюцца дзякуючы электронам вады, якая раскладаецца пад светлавымі прамянямі ў фотосистеме 2.

Нециклический шлях электронаў, праходжанне якога таксама мае на ўвазе светлавой фотасінтэз, ажыццяўляецца з дапамогай ўзаемадзеяння абедзвюх фотосистем паміж сабой, звязвае іх электронна-транспартныя ланцуга. Светлавая энергія накіроўвае струмень электронаў назад. Пры транспартоўцы ад фотахімічных цэнтра 1 да цэнтра 2 электроны губляюць частку сваёй энергіі ў сувязі з акумуляцыяй ў якасці пратоннага патэнцыялу на мембраннай паверхні тилактоидов.

У темновой фазе фотасінтэзу працэс стварэння патэнцыялу пратоннага тыпу ў транспортировочной ланцугу электрона і яго эксплуатацыя для адукацыі АТФ у хларапластах практычна цалкам ідэнтычны з такім жа працэсам у мітахондрыях. Але асабліва ўсё ж прысутнічаюць. Тилактоидами ў дадзенай сітуацыі выступаюць мітахондрыі вывернутыя на сподні бок. Гэта і з'яўляецца галоўнай прычынай таго, што электроны і пратоны рухаюцца праз мембрану ў процілеглым кірунку адносна плыні пераносу ў мембране мітахандрыяльнай. Электроны транспартуюцца да вонкавага боку, а пратоны назапашваюцца ва ўнутранай частцы матрікса тилактоидного. Апошні прымае толькі станоўчы зарад, а вонкавая мембрана тилактоида - адмоўны. З гэтага вынікае, што шлях градыенту пратоннага тыпу супрацьпастаўлены яго шляху ў мітахондрыях.

Наступнай асаблівасцю можна назваць вялікі ўзровень рН у патэнцыяле пратонаў.

Трэцяй асаблівасцю з'яўляецца наяўнасць у тилактоидной ланцуга толькі двух участкаў спалучэння і як следства суадносіны малекулы АТФ да пратоны раўняецца 1: 3.

выснову

На першай стадыі фотасінтэз з'яўляецца узаемадзеяннем светлавой энергіі (штучнай і няштучнай) з раслінай. Рэагуюць на прамяні зялёныя рэчывы - хларафіл, большая частка якіх змяшчаецца ў лісці.

Адукацыя АТФ і НАДФ * Н - вынік такой рэакцыі. Гэтыя прадукты неабходныя для праходжання темновых рэакцый. Такім чынам, светлавая стадыя - абавязковы працэс, без якога не адбудзецца другая стадыя - Цем- навая.

Цем- навая стадыя: сутнасць і асаблівасці

Темновой фотасінтэз і яго рэакцыі ўяўляюць сабой працэдуру вуглекіслаты ў рэчывы арганічнага паходжання з атрыманнем вугляводаў. Ажыццяўленне такіх рэакцый адбываецца ў стромой хларапласту і актыўны ўдзел у іх прымаюць прадукты першай стадыі фотасінтэзу - светлавы.

У аснове механізму темновой стадыі фотасінтэзу пакладзены працэс асіміляцыі дыяксіду вугляроду (яшчэ называецца фотахімічных карбоксилированием, цыклам Кальвіна), які характарызуецца цыклічнасцю. Складаецца з трох фаз:

  1. Карбоксилирование - далучэнне СО2.
  2. Аднаўленчая фаза.
  3. Фаза рэгенерацыі рибулозодифосфата.

Рибулофосфат - цукар з пяццю атамамі вугляроду - паддаецца працэдуры фасфаралявання за кошт АТФ, у выніку чаго ўтвараецца рибулозодифосфат, які далей падвяргаецца карбоксилированию дзякуючы злучэнню з СА 2 прадуктам з шасцю вугляроду, якія імгненна раскладаюцца пры ўзаемадзеянні з малекулай вады, ствараючы дзве малекулярныя часціцы кіслаты фосфоглицериновой . Потым гэтая кіслата праходзіць курс поўнага аднаўлення пры ажыццяўленні ферментатыўнай рэакцыі, для якой абавязкова прысутнасць АТФ і НАДФ з адукацыяй цукру з трыма вугляроду - трехуглеродного цукру, триоза або альдэгіду фосфоглицеринового. Калі два такіх триоза кандэнсуюцца, атрымліваецца малекула гексозы, якая можа стаць складовай часткай малекулы крухмалу і адладжваць пра запас.

Гэтая фаза завяршаецца тым, што ў часе працэсу фотасінтэзу адбываецца паглынанне адной малекулы СО2 і выкарыстанне трох малекул АТФ і чатырох атамаў Н. Гексозофосфат паддаецца рэакцыям пентозофосфатного цыкла, у выніку чаго адбываецца рэгенерацыя рибулозофосфата, які можа зноў уз'яднацца з другога малекулай вугляроднай кіслаты.

Рэакцыі карбоксилирования, аднаўлення, рэгенерацыі нельга назваць спецыфічнымі выключна для клеткі, у якой працякае фотасінтэз. Што такое «аднастайнае» праходжанне працэсаў, таксама не скажаш, бо адрозненне ўсё ж існуе - пры аднаўленчым працэсе выкарыстоўваецца НАДФ * Н, а не НАД * М.

Далучэнне СО2 рибулозодифосфатом падвяргаецца катализации, якую забяспечвае рибулозодифосфаткарбоксилаза. Прадуктам рэакцыі з'яўляецца 3-фосфоглицерат, аднаўляецца за кошт НАДФ * Н2 і АТФ да глицеральдегид-3-фасфату. Працэс аднаўлення каталізуе глицеральдегидом-3-фасфат-дэгідрагеназ. Апошні лёгка ператвараецца ў дигидроксиацетонфосфат. Адбываецца адукацыя фруктозобисфосфата. Частка яго малекул прымае ўдзел у рэгенеруецца працэсе рибулозодифосфата, замыкаючы цыкл, а другая частка эксплуатуецца для стварэння запасаў вугляводаў у клетках фотасінтэзу, гэта значыць мае месца фотасінтэз вугляводаў.

Энергія святла неабходная для фасфаралявання і сінтэзу рэчываў арганічнага паходжання, а энергія акіслення арганічных рэчываў неабходная для акісляльнага фасфаралявання. Менавіта таму расліннасць забяспечвае жыццё жывёлам і іншым арганізмам, якія адносяцца да гетеротрофные.

Фотасінтэз у клетцы раслін адбываецца менавіта такім чынам. Яго прадуктам з'яўляюцца вугляводы, неабходныя для стварэння вугляродных шкілетаў мноства рэчываў прадстаўнікоў свету флоры, якія маюць арганічнае паходжанне.

Рэчывы азоторганического тыпу засвойваюцца ў фотасінтэзіруючых арганізмах за кошт аднаўлення нітратаў неарганічных, а сера - за кошт аднаўлення сульфатаў да сульфгидрильных груп амінакіслот. Забяспечвае адукацыю бялкоў, нуклеінавых кіслот, ліпідаў, вугляводаў, кофакторы менавіта фотасінтэз. Што такое «асарці» рэчываў жыццёва важна для раслін, ужо падкрэслівалася, а вось аб прадуктах другаснага сінтэзу, якія з'яўляюцца каштоўнымі лекавымі рэчывамі (флавоноіды, алкалоіды, церпіць, поліфенолы, стэроіды, оргкислоты і іншыя), не было сказана ні слова. Такім чынам, без перабольшання можна сказаць, што фотасінтэз - залог жыцці раслін, жывёл і людзей.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.