Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза.

Фотосинтез – это процесс образ-я органич-х в-в из СО2 и Н2О с помощью пигментов зеленоватого листа и энергии солнечного света. Ф-з – это процесс преобразования энергии солнечного света в энергию хим-х связей орг-х соед-й.

6СО2 + 6Н2О свет, пигмент С6Н12О6 + 6О2.

Важным компонентом Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. аппарата фотосинтеза явл-ся пигменты. Пигменты относ-ся к 3 классам в-в: хлорофиллам, фикобилинам и каротиноидам. Хлорофилл– пигмент зеленоватого цвета. Это непростой эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина и 2-х спиртов: метилового и фитола. У высших раст. и водных растений обнаружены хлорофиллы а, b, c, d. Все фотосинтез-ие раст., вкл. все группы Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. водных растений и цианобактерии, содержат хлор-л а. Хлорофилл b – у высших раст. и зелен. водных растений и эвгленовых. У бурых и диатомовых вод-лей заместо хлор-ла b находится хлор-л с, а у многих бардовых вод-лей – хлор-л d.

Каротиноиды –пигменты желтоватого, оранжевого, красноватого цвета Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. – находятся в хлоропластах всех раст. Вкл. в себя 3 типа соединений: каратины, ксантофиллы и каратиноидные к-ты (придукт окисления первых 2-х групп). Фолиевые соединения.

Фикобилины –это пигменты, хар-ные с-з водорослям, цианобактериям и красноватым водорослям. Представители – фикоэритробилины и фикоцианобилины.

Пигменты в мембранах хлоропластов (это мембранный гран и тилакоиды стромы) образуют Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. светообразующий комплекс, кот. состоит из молекул - антенн и молекулы – ловушки (ССК). Молекулами – ловушками м.б. хлор-л а – Р700, и Р680. мол-ми – антеннами м.б. хлор-л а, хлор-л b, каротиноиды.

Фотофизич-ий шаг фотос-за.Важной особенностью фотос-за явл. то, что он протекает Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. с внедрением энергии солнечного света. Благодаря фотосистемам (ФС1 –Р700 - и ФС2 –Р680 ) = ССК+ ЭТЦ при освещении голубым светом е- перебегают на орбиталь с более высочайшим энергетическим уровнем – S2 (синглетное состояние), где нах-ся недолговременное время 10-13 – 10-14 сек., после этого они перемещ-ся в сторону ядра – на S1, а выделяемая при Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. всем этом энергия тратится на образование теплоты, флюоресценции и выполнение фотохимич-ой работы. На тот же уровень е- попадают при освещении красноватым светом. На S1 е- так же нах-ся недолговременное время 10-9 сек., откуда они возвращ-ся в S0 (если не измен-ся спин е-), или в триплетное состояние Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. Т1 (если один е- изменяет спин). На Т1 уровне е- нах-ся самое длительное время – 10-4 сек., там он или успевает подхватиться первичным белком акцептором е- тогда и запускается в ЭТЦ фотос-за, или успевает поменять собственный спин и возвращ-ся на S0 уровень, при этом выделяемая энергия так же использ-ся на Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. фотохим-ую работу.

Перенос е- по цепи переносчиков вкл. ряд окислительно-восстановит-х реакций, в процессе кот. выдел-ся энергия (она м.б. применена для синтеза АТФ) – фотосинтетическое фосфорилирование. Различают 2 типа ф-го фосфор-я: повторяющееся и нециклическое.

Ц. фосфор-ние протекает как на мембранах гран, так и Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. в тилакоидах стром. Более старый путь ф-за, в кот. уч-ет только ФС1, в кот. дескать. Р700 явл. как донором, так и акцептором е-. свет падает на хлоропласт раздражая мембрану = возбуждение Р700 - ее е- перебегают на удаленную орбиталь и подхват-ся первичным белком акцептором е- перебегает на белок Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза.-переносчик ферредок-син цитохром b цитохром f возвращ-ся в Р700. М/ду цитохромами е- движ-ся в обратном направлении по мембране, потому он выделяет энергию, кот. тратится на синтез АТФ. Хар-рен пуриновым и зелен. микробам, высшим раст.

Нецикл. Фосфор-ие протекает лишь на мембранах гран. Свет раздражает мембрану Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза., при всем этом возбужд-ся Р700 и ее е- перенос-ся на акцептор Z и дальше по системе переносчиков е- попадает на ферредоксин флавопротеид на наруж. сторону мембраны, заряжая ее ´-´. Белки в ЭТЦ располаг-ся по повышению окислительно-восстан-го потенциала. Р700 отдав е- стан-ся ´+´ заряженной Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза., в ней образ-ся «электронная дырка». Недостающий е- Р700 получает от ФС2 , Р680. Последняя так же возбужд-ся светом и ее е- подхватывается акцептором Z е- передается на цитохром b пластохинон цитохром f . При движении от пластохинона к цитохрому f е- выделяет энергию, благодаря кот. синтезир-ся Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. АТФ. С цитохрома f пластоцианин, а потом е- заполняет «электронную дырку» в Р700. на данном шаге окисленной явл. Р680. Недостающие е- она конфискует от воды, кот. нах-ся снутри мембраны грана.

2Н2О свет, Р 680 4Н+ + 4е- + О2 (р-я Хилла, р-я фотолиза). О2 направл-ся в Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. атмосферу, Р680 восстан-ся е-, в переносе кот. уч-ют ионы Mn. Протоны, сосредоточенны на внутр. стороне мемб. и заряжают ее ´+´. Т.о. на мемб. Устан-ся разность потенциалов (электрохим-ий потенциал). Мембрана прошнурована ферментом АТФ-синтетаза.. Протоны способны перемещ-ся с внутр. стороны мемб. на внешную, при Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. этом происходит разрядка мемб. с выделением энергии, кот. тратится на синтез АТФ (2-й продукт свет. стадии). Часть протонов вкупе с е- восстанавлив-т дегидрогеназу с коферментом НАД+ до НАДН2 (3- продукт с.ст.), т.о. нециклич. фосфор-ие заключ-ся в переносе воды с внутр. стороны мемб. на наруж. = 1 О2 уходит в Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. атмосферу, АТФ и НАДН2 идут на реакции темновой стадии.

Z

Фд ФП наруж. стор. Мем. ´-´ свет
ФС1 П 680
П 700 Цит b
свет ПЦ Цит f Z
ПХ ФС2
АДФ + Фн

Схема нециклич. транспорта электронов при ф-зе:

Фд – ферредоксин; ФП – флавопротеид; ПХ – пластохинон;

ПЦ – пластоцианин Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза.; Z – неиденфицированный переносчик.

Хар-рен для цианобактерий, некот. водных растений и всех высших растений.

Темновая стадия фотосинтеза (цикл Кальвина, С3 - путь)протекает в строме хлоропласта. Не просит освещения, но нужд-ся в продуктах световой стадии – АТФ и НАДН2.

Цикл Кальвина.

В строме хлоропласта есть 5-углеродный сахар – рибулезадифосфат (РДФ Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза.). При помощи фермента рибулезадифосфат-карбоксилаза он присоед-т СО2 = нестойкое 6-углеродное соединение, кот. распадается до фосфоглицериновой к-ты (ФГК), кот. активизируется АТФ = дифосфо-глицериновую к-ту и восстанавл-ся НАДН2 до фосфоглицеринового альдегида (ФГА). Часть ФГА идет на регенерацию ребулезодифосфата, при этом тратится еще 6 мол-л АТФ, из 2-х оставшихся Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. мол-л ФГА одна изомеризуется в диокси-ацетонфосфат (ДОАФ). Взаимодействуя м/ду собой эти 2 мол-лы = фруктозадифосфат (ФдиФ), кот. отщепляя 1 фосфатную гр. = фруктозамоно-фосфат (ФМФ). ФМФ изомеризуется в глюкозамонофосфат (ГМФ), кот. отщепляет фосфатную гр. = глюкоза.

6СО2 + 12НАДН2 + 18 АТФ С6Н12О6 + 12НАД+ + 18АТФ + 18 Фн+ + 6Н2О

из световой стадии

В темновой Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. стадии фот-за на ассимиляцию СО2 использ-ся не весь РДФ, а только часть, а 2-ая часть уходит на фотодыхание (это процесс усиленного расщепления углеводов и усиленного потребление О2 на свету, а как следует усиленное выделение СО2.

Для неких южных злаков (просо, кукуруза, сахар­ный тростник и др.) хар Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза.-рен цикл

Хетча-Слэка-Карпилова (С4- путь)

Данный процесс не заме­няет цикла Кальвина, а играет по отношению к нему вспомогательную роль. Так как основными метаболитами этого цикла оказались 4 - углеродные соединения, его еще именуют С4-путь, а рас­тения, — С4-растениями. В цитоплазме клеток мезофилла осуществляются реакции цикла Хэтча — Слэка — Карпилова, а Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. в хлоропластах клеток обкладки — в большей степени реакции цикла Кальвина. Согласованное функционирование этих 2-ух циклов послужило основанием именовать цикл Хет­ча — Слэка — Карпилова кооперативным фотосинтезом. Он осуществляется следующи образом

Этот путь ф-за разграничен в пространстве, т.е. протекает в 2-х кл. С4 – раст. имеют 2 типа хлоропластов Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. – одни маленькие гранальные, нах-ся в кл. мезофилла листа (зелен. кл.), др. агранальные, нах. в клеточках обкладки и окружают жилки. В кл. мезофилла происходит фосфорилирование пировиноградной к-ты (ПВК) до фосфоэнолпируат, кот. карбоксилир-ся образуя ЩУК, кот. восстан-ся НАДН2 до яблоковой кислоты (ЯК). ЯК диффундирует в кл. обкладки, там окисл Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза.-ся с образованием НАДН2, СО2 и ПВК(ЩУК. ЩУК декарбоксилир-ясь дает СО2, связ-ся с РДФ и ЩУК превр-ся в ПВК). СО2 там же вступает в цикл Кальвина, а ПВК возвр-ся в кл. мезофилла.

У толстянковых (кактусов, очитков) типичный путь ф-за - САМ-путь Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза..САМ- путь по химизму идентичен с С4- методом, только реакции разграничены не в пространстве, а во времени. Связывание органич-ми к-тами СО2 происходит ночкой при открытых устьицах, а световая фаза фотосинтеза и синтез орг-го в-ва - деньком при закрытых устьицах.

8. Дыхание как энергетический процесс, его механизмы и значение Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. в жизни растительного организма. Пути дыхательного обмена и эволюция дыхания.

В природе есть два главных процесса, в процессе которых энергия солнечного света, запасенная в органическом веществе, вы­свобождается — это дыхание и брожение. Дыхание — это аэробный окислительно-восстановит-й энергетич-й процесс, при кот. органич-е в-ва, богатые энергией окисляются до бедных Фотосинтез. Химизм процесса фотосинтеза. Возникновение и эволюция фотосинтеза. энергией СО2, Н2О

Суммарное уравнение реакции д-я: C6H12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О+ Е кДж

Брожение — это анаэробный окислительно-восстановит-й процесс, при кот. орг-ие в-ва окисл-ся до орг-х в-в еще богатых энергией.


fotobiologicheskie-processi.html
fotodokumentirovanie-kursovaya-rabota.html
fotoelektricheskie-preobrazovateli-doklad.html