Фотосинтезата - какво е това? Етапи на фотосинтеза. Условия на фотосинтеза

Чудили ли сте се колко живи организми на планетата? И в края на краищата всички те трябва да дишат кислород, за да генерират енергия и да издишват въглероден диоксид. Това беше въглероден диоксид

С оглед на гореизложеното възниква съвсем логичен въпрос: как да не се задушим, ако всички живи същества са източник на токсичен въглероден диоксид? Спасителят на всички живи същества в тази ситуация е фотосинтезата. Какъв е този процес и каква е неговата необходимост?

Резултатът от него е регулирането на баланса на въглеродния двуокис и насищането с кислород. Подобен процес е известен само на представители на флората, т.е. на растенията, тъй като се среща само в клетките.

Само по себе си фотосинтезата е изключително сложна процедура, в зависимост от определени условия и възникваща на няколко етапа.

Определение на понятието

Според научната дефиниция, Органична материя в процес на фотосинтеза трансформирани в органични клетки на клетъчно ниво автотрофни организми поради влиянието на слънчевата светлина.

На по-разбираем език, фотосинтезата е процес, в който се случва следното:

1. Заводът е наситен с влага. Източникът на влага може да бъде вода от земята или влажен тропически въздух.
2. Има реакция на хлорофил (специално вещество, което се съдържа в завода) в резултат на слънчевата енергия.
3. Необходимата храна за представителите на флората, която те не могат самостоятелно да произвеждат, е хетеротрофна, а самите те са производител. С други думи, растенията ядат това, което произвеждат сами. Това е резултат от фотосинтезата.

Етап 1

Почти всяко растение съдържа зелено вещество, чрез което може да абсорбира светлина. Това вещество не е нищо повече от хлорофил. Неговото местонахождение са хлоропласти. Но хлоропластите се намират в стъблото на растението и неговите плодове. Фотосинтезата на листа обаче е особено разпространена в природата. Тъй като последната е доста проста в структурата си и има сравнително голяма повърхност, което означава, че количеството енергия, необходимо за усъвършенстването на процеса на спасяване, ще бъде много по-голямо.

Когато светлината се абсорбира от хлорофил, тя е в състояние на възбуда и предава енергийните си съобщения на други органични молекули на растението. Най-голямо количество от тази енергия отиват за участниците в процеса на фотосинтеза.

Етап 2

Образуването на фотосинтезата във втория етап не изисква задължителното участие на светлината. Състои се в образуването на химични връзки, използващи отровен въглероден диоксид, образуван от въздушни маси и вода. Също така се синтезират редица вещества, които осигуряват жизненоважната активност на представителите на флората. Такива са нишесте, глюкоза.

В растенията такива органични елементи действат като източник на хранене за отделните части на растението, като същевременно осигуряват нормалния ход на живот. Такива вещества се получават и представители на фауната, които консумират растения за храна. Човешкото тяло е наситено с тези вещества чрез храна, която е включена в ежедневната диета.

Какво? Къде? Кога?

За органичните вещества, превърнати в органични, е необходимо да се осигурят подходящи условия за фотосинтезата. За разглеждания процес най-напред е необходима светлина. Става дума за изкуствен и слънчева светлина. В природата обикновено дейността на растенията се характеризира с интензивност през пролетта и лятото, т.е. когато има нужда от голямо количество слънчева енергия. Какво не може да се каже за есенната пора, когато има по-малко светлина, денят е по-кратък. В резултат на това листата става жълта и след това напълно пада. Но веднага след като първите пролетта на обувки лъчи на слънцето, зелени тревни издига веднага възобнови дейността си хлорофил, и ще започнат активно развитие на кислород и други хранителни вещества, които са от жизненоважно значение природата.

Условията на фотосинтезата включват не само наличието на осветление. Влагата също трябва да бъде достатъчна. В края на краищата, растението първо абсорбира влагата, а след това реакцията започва с участието на слънчева енергия. Резултатът от този процес са хранителните продукти на растенията.

Едва в присъствието на зелено вещество се извършва фотосинтезата. Какво е хлорофил, вече казахме по-горе. Те действат като вид диригент между светлината или слънчевата енергия и самата инсталация, осигурявайки правилното протичане на техния живот и дейност. Зелените вещества имат способността да абсорбират много слънчева светлина.

Кислородът играе важна роля. За да бъде успешен процесът на фотосинтеза, растенията се нуждаят от много от тях, тъй като съдържат само 0,03% въглеродна киселина. Следователно, от 20 000 м³ Въздухът може да се получи 6 м³ киселина. Това е последното вещество - основният изходен материал за глюкозата, който на свой ред е вещество, необходимо за живот.

Има два етапа на фотосинтеза. Първата се нарича светлина, втората е тъмна.

Какъв е механизмът на потока на светлинния етап

Светлинният етап на фотосинтезата има друго име - фотохимично. Основните участници на този етап са:

• енергията на слънцето;
• разнообразни пигменти.

С първия компонент всичко е ясно, това е слънчева светлина. И това са онези пигменти, които не всеки знае. Те са зелени, жълти, червени или сини. За зелените са хлорофилите от групи "А" и "В", съответно до жълто и червено / синьо - фикобилини. Фотохимичната активност сред участниците в този етап на процеса се проявява само от хлорофилите "А". Останалата част принадлежи към допълнителна роля, същността на която е събирането на светлинни кванти и тяхното транспортиране до фотохимичния център.

Тъй като хлорофилът е надарен със способността ефективно да абсорбира слънчевата енергия с определена дължина на вълната, са идентифицирани следните фотохимични системи:

- Фотохимичен център 1 (зелени вещества от група "А") - съставът включва пигмент 700, абсорбиращ светлинни лъчи, дължината на която е приблизително 700 nm. Този пигмент играе основна роля при създаването на продукти от светлия стадий на фотосинтеза.

- Фотохимичен център 2 (зелени вещества от група "В") - съставът включва пигмент 680, абсорбиращ светлинни лъчи, дължината на която е 680 nm. Той притежава ролята на втория план, състоящ се в функцията за запълване на електрони, изгубени от фотохимичния център 1. Това се постига благодарение на хидролизата на течността.

В 350- 400 молекули на пигменти, които Концентратите светлинни потоци в Фотосистема 1 и 2 имат само една молекула на пигмента, който е фотохимично активно - хлорофил група "А".

Какво става?

1. Светлинната енергия, абсорбирана от растението, влияе на съдържащия се в него пигмент 700, който преминава от нормалното състояние до състоянието на възбуждане. Пигментът губи електрони, което води до образуването на така наречения електронен отвор. Тогава пигментната молекула, която е изгубила електрона, може да действа като негов акцептор, т.е. партията, която приема електрона и връща формата си.

2. Процесът на фотохимично разграждане на течността в центъра на светлината абсорбиращ пигмент 680 Фотосистема 2. При разлагане на вода, образувани електрони, които първоначално са приети материал като цитохром C550 и идентифицирани от буквата Р. След това, от електрони цитохром влиза носители платки и са транспортирани до центъра 1 за фотохимични пълнене на електронния отвор, което е резултат от проникването на светлинните кванти и процеса на реконструкция на пигмента 700.

Има случаи, когато такава молекула връща електронен, идентичен на първия. Това ще доведе до освобождаване на енергията на светлината под формата на топлина. Но почти винаги електрон с отрицателен заряд, свързан със специални желязо сяра протеини и се осъществява на една от веригите или пигмента 700 попада в друг вектор верига и събере с постоянна акцептор.

При първия вариант се осъществява цикличен транспорт на електронен затворен тип, докато във втория случай се извършва нецикличен пренос.

И двата процеса попадат в първия етап на фотосинтеза при катализа от същата верига от електронни носители. Но си струва да се отбележи, че за цикличен тип photophosphorylation начална и крайна точка предаване едновременно е CHL, а когато транспортиране означава цикличен смяна зелено вещество група "Б" с хлорофила, "А".

Характеристики на цикличния транспорт

Фосфорилирането на циклични се нарича още фотосинтетично. В резултат на този процес се формират АТР молекули. В основата на това е връщане транспорт след няколко последователни етапа в електронен възбудено състояние на по пигмент 700, при което се освобождава енергия, получаващата страна в системата на фосфорлиращата ензими за по-нататъшно натрупване на фосфатни връзки на АТФ. Тоест, енергията не се разсейва.

Цикличният фосфорилиращ цикъл е основната реакция на фотосинтезата, която се основава на технологията на образуване на химическа енергия върху мембранните повърхности на хлоропластния тилактоид поради използването на слънчева енергия.

Без фотосинтетично фосфорилиране на реакцията на асимилация в тъмната фаза на фотосинтеза са невъзможни.

Нюанси на транспортиране на нецикличен тип

Процесът се състои в възстановяването на NADP + и образуването на NADP * Н. Механизмът се основава на електронен трансфер към ферероксин, неговата реакция на редукция и последващ преход към NADP + с по-нататъшно намаляване до NADP * Н.

В резултат на това, електроните, които са загубили пигмента 700, се захранват с електроните на водата, която се разлага под светлинните лъчи в фотосистемата.

Нецикличният път на електрони, чийто поток също така предполага лека фотосинтеза, се осъществява чрез взаимодействието на двете фотосистеми помежду им и техните електронни транспортни вериги ги свързват. Енергията на светлината насочва връщането на електроните обратно. По време на транспортирането от фотохимичния център 1 до центъра 2, електроните губят част от своята енергия, поради натрупването им като протонен потенциал на повърхността на мембраната на тилактоида.

В тъмната фаза на фотосинтеза процес на създаване на потенциал протонен тип в електронна транспортна верига и операции за образуването на АТФ в хлоропластите е почти идентичен с същия процес в митохондриите. Но функциите все още са налице. Талактоидите в тази ситуация са митохондриите, обърнати от грешната страна. Това е основната причина, че електроните и протоните се движат през мембраната в обратна посока по отношение на потока на трансфер в митохондриалната мембрана. Електроните се транспортират навън и протоните се натрупват във вътрешната част на матрицата на тилактоидите. Последният има само положителен заряд, а външната мембрана на тилактоида е отрицателна. От това следва, че пътят на протонен тип градиент е обратна на пътя му в митохондриите.

Следващата характеристика е голямото рН ниво в потенциала на протоните.

Третият признак е наличието само на две места на конюгация в тилактоидната верига и вследствие на това съотношението на молекулата на АТР към протоните е 1: 3.

заключение

В първия етап фотосинтезата е взаимодействието на светлинната енергия (изкуствена и не-изкуствена) с растението. Реагирайте на лъчите на зелените вещества - хлорофил, повечето от които се съдържат в листата.

Образуването на АТР и NADP * H е резултат от тази реакция. Тези продукти са необходими за преминаването на тъмни реакции. Следователно светлинният етап е задължителен процес, без който вторият етап няма да се състои - тъмният.

Тъмната сцена: Същността и функциите

Тъмната фотосинтеза и нейните реакции са процедура на въглероден двуокис в вещества от органичен произход с производството на въглехидрати. Реализацията на такива реакции се осъществява в стромата на хлоропласта и продуктите от първия етап на фотосинтезата, светлината, вземат активно участие в тях.

Механизмът на тъмния етап на фотосинтеза се основава на процеса на асимилация въглероден диоксид (наречена също така фотохимично карбоксилиране, цикълът на Калвин), който се характеризира с цикличност. Състои се от три фази:

1. Карбоксилиране - добавяне на СО₂.
2. Фаза на възстановяване.
3. Фазата на регенерация на ribulosodiphosphate.

Ribulofosfat - захари с пет въглеродни атома - податливи на процедура фосфорилиране поради АТР, при което ribulozodifosfat което допълнително се подлага на карбоксилиране чрез свързване към CO₂ продукт с шест въглеродни атома, която незабавно разграждат чрез реакция с водна молекула, създаващи две молекулни видове phosphoglyceric киселина. След това киселината претърпява пълно възстановяване в изпълнението на ензимни реакции, за които се изисква присъствието на АТР и NADP за образуване на захар до три въглеродни атома, - три-въглерод захар, триозо или алдехид phosphoglyceraldehyde. Когато се получава две такива триоз кондензирано хексозна молекула, която може да бъде част от молекулата на нишесте и отстраняването на грешките резерв.

Тази фаза се допълва от факта, че по време на процеса на фотосинтеза се абсорбира една молекула СО₂ и използването на три и четири молекули на АТР Н атоми Geksozofosfat податлив на реакциите на пентоза цикъл фосфат, в резултат на регенерация ribulozofosfata който може да се събере с друга молекула на въглена киселина.

Реакциите на карбоксилиране, редукция, регенерация не могат да бъдат наречени специфични само за клетката, в която се осъществява фотосинтезата. Какво е "единна" поточни процеси, също не може да се каже, защото все още има разлика - при процеса на възстановяване използва NADPH + H, а не NAD + H.

Присъединяване на CO₂ ribulozodifosfat подлага на катализира която осигурява ribulozodifosfatkarboksilaza. Реакционният продукт е 3-фосфоглицерат, възстановяване за сметка на NADPH * Н2 и АТР до глицералдехид-3-фосфат. Редукционният процес се катализира от глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа. Последният лесно се превръща в дихидроксиацетон фосфат. Създава се фруктоза-бисфосфат. Част от неговите молекули участва в ribulozodifosfat на процес на регенериране, затваряне на цикъла, а втората част се управлява, за да се създаде резерв въглехидрати в фотосинтезиращи клетки, т.е. има фотосинтезата на въглехидрати.

Енергията на светлината е необходима за фосфорилирането и синтеза на вещества от органичен произход и енергията на окисляване на органични вещества е необходима за окислително фосфорилиране. Ето защо растителността осигурява живот на животни и други организми, които са хетеротрофни.

Органични азотни вещества абсорбират в тип фотосинтезиращи организми чрез редукция на неорганична нитрат, и сяра - се дължи на намаляване на сулфати на сулфхидрилни групи на аминокиселини. Осигурява образуване на протеини, нуклеинови киселини, липиди, въглехидрати, кофактори, а именно фотосинтеза. Какво представляват "асортираните" вещества? Изключително важно е, за растенията, той вече беше подчертано, но на вторичните продукти на синтезата, че са ценни лекарствени вещества (флавоноиди, алкалоиди, терпени, полифеноли, стероиди, orgkisloty и други), се казва нито дума. Следователно без преувеличение можем да кажем, че фотосинтезата е залог за живота на растенията, животните и хората.