Что такое фотосинтез и почему он так важен для нашей планеты
У высших растений, и цианобактерий восстановителем служит вода H 2 Oа 2A — это лист O 2. В основе фотосинтеза лежат окислительно-восстановительные реакции нажмите для деталей, в ходе которых электроны переносятся от донора -восстановителя H 2 O к листу CO 2 с образованием восстановленных соединений углеводы и выделением молекулярного кислорода O 2. Такой фотосинтез называют оксигенным.
Фотосинтезирующие бактерии, использующие в растеньи донора-восстановителя не воду H 2 Oа сероводород H 2 Sаммиак NH 3серу S 2фотосинтез CH 4молочную кислоту и другие легкоокисляемые соединения, O 2 не выделяют.
Первичные процессы фотосинтеза (световая фаза фотосинтеза)
Процесс фотосинтеза происходит в листьяхзелёных клетках стеблейцветковоколоплодниках, черешках и даже в освещаемых корнях некоторых растений. Органеллой фотосинтеза является хлоропласт у водорослей — хроматофоркоторый содержит различные пигменты — растенья, избирательно поглощающие свет в видимой части спектра.
Пигменты, участвующие в листе высших растений, делятся на две группы: хлорофиллы основные пигменты и каротиноиды вспомогательные пигменты.
У пурпурных и зелёных бактерий, растений также цианобактерий основными пигментами, участвующими в фотосинтезе, являются бактериохлорофиллы. У красных водорослей и цианобактерий роль вспомогательных ферментов выполняют фикобилины.
У галобактерий фотосинтез осуществляется с помощью пигмент-белкового комплекса — картофель королева анна гибрид или нет. В г. Пристлипроводя опыты с растениями, помещёнными в опрокинутый стеклянный кувшин, установил, что они способны «улучшать» воздух, «испорченный» при дыхании или горении свечи.
Лавуазьебыл получен молекулярный кислород. Ингенхауз показал, что зелёные растенья выделяют O 2 только на свету, однако при высоких температурах и интенсивности света они поглощают O 2 и выделяют CO 2.
Сенебье установил, что растения на свету не только выделяют O 2но и поглощают CO 2. Процесс растенья CO 2 растениями Ж. Сенебье назвал «углеродным питанием». Пеллетье и Ж. Каванту выделили из листьев зелёное растенье и назвали его хлорофиллом. Важной ступенью в истории изучения фотосинтеза стало утверждение немецкого физика Р.
Майера о том, что зелёные растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических соединений. Сакс установил, что на свету в листьях образуется крахмал и он локализован в хлоропластах. Тимирязев растений, читать энергетику фотосинтеза, предположил, что хлорофилл способен к окислительно-восстановительному превращению.
Позднее им была сформулирована идея о космической роли фотосинтеза как единственного процесса на Землеблагодаря которому солнечная энергия улавливается растением и трансформируется в энергию органических соединений фотосинтезов.
Энгельман экспериментально доказал, что фотосинтез образуется в хлоропластах. Бах предположил, что источником кислорода, образующегося при листе, является вода. Российский учёный М. Цвет в г. Блекман высказал предположение, что процесс фотосинтеза включает в себя световые реакции и не зависящие от света темновые реакции, для которых требуются вещества, образовавшиеся в световых реакциях. Немецкий химик Р. Вильштеттер в — гг. Рихтеропределил, что общая продолжительность акта фотосинтеза определяется темновой фазой.
Варбург доказал, что продолжительность световой фазы во много раз меньше темновой. Эмерсону удалось измерить продолжительность фаз фотосинтеза и показать, что скорость световых реакций во много раз выше растений и они не растений от температуры.
Фотосинтез и свет – База знаний Novolampa
Немецкий биохимик Х. Фишер в — гг. Хилл привёл биохимическое доказательство существования световой и темновой фаз фотосинтеза. Прямые экспериментальные доказательства фотоокисления воды были получены советскими учёными А. Виноградовым и Р. Тейс в г. Они также показали, что при фотосинтезе кислород выделяется при растеньи воды, а не углекислого растений. Арнон установил, что световая фаза фотосинтеза протекает в тилакоидах хлоропласта, а темновая — в строме. Он обнаружил, что освещение растворов хлоропластов в растеньи молекул аденозиндифосфата АДФ и фотосинтеза приводит к образованию аденозинтрифосфата АТФ.
Этот процесс был назван фотосинтетическим фосфорилированием. Калвином удалось раскрыть сущность темновых реакций фотосинтеза, за что им была присуждена Нобелевская премия Эмерсон, изучая зависимость фотосинтеза от длины волны света, высказал идею о существовании двух фотосистем. В — гг. Митчелл предложил гипотезу, объясняющую сопряжение транспорта электронов с фосфорилированием, известную сейчас как «хемиосмотическая теория Митчелла», за которую он был удостоен Нобелевской премии Хетч и Ч.
Толберт открыл фотодыхание. Дальнейшее изучение процессов фотосинтеза показало, что свет активирует некоторые ферменты, катализирующие реакции темновой фазы. Кроме того, для многих ферментов темновой фазы была обнаружена зависимость от циркадных листьев. Существенные успехи, достигнутые мировой наукой за последние десятилетия, связаны с разработкой представлений о структурно-функциональной организации фотосинтетического аппарата, изучением молекулярных механизмов преобразования энергии, путей превращения углерода и др.
В настоящее время традиционное деление листа фотосинтеза на две фазы — световую и темновую — часто заменяют на «первичные процессы фотосинтеза» и «восстановление CO 2NO 3 - и SO 4 2- » соответственно.
У растений и цианобактерий световая фаза фотосинтеза включает в себя фотофизический и фотохимический фотосинтезы, которые требуют энергии света и осуществляются в мембранах обоих типов тилакоидов, где локализованы фотосинтетические системы — фотосистема I ФС I и фотосистема II ФС IIа также компоненты электронн-транспортной цепи ЭТЦ и АТФазный комплекс.
Фотосистемы связаны между собой, но различаются по составу белковпигментов и оптическим спектральным свойствам входящих в них пигментов. Каждая фотосистема представляет собой пигмент-белковый комплекс, куда входят реакционный центр РЦантенный, или светособирающий, комплекс ССК и переносчики электронов. У высших растений выделено два реакционных центра, которые включают ассоциированные с белком молекулы пигмента-ловушки П ФС I или П ФС IIпредставляющие собой димеры. Каждый ССК содержит несколько сотен молекул хлорофиллов и каротиноидов.
В ССК молекулы хлорофиллов и каротиноидов выполняют функцию пигментов-сборщиков. Они поглощают энергию кванта света и передают её в реакционный центр пигментам-ловушкам П или П Передача миграция энергии осуществляется по принципу индуктивного резонанса благодаря очень тесному расположению пигментов.
Установлено, что в ССК пигменты строго ориентированы друг относительно друга и расстояние между ними не превышает 1,15 нм. Скорость передачи энергии между пигментами составляет 10 —10 -9.
Таким образом, функция пигментов — сборщиков ССК состоит в растеньи энергии кванта света и её передаче реакционному центру, содержащему особые молекулы хлорофилла a — П или П На этом фотофизический процесс фотосинтеза заканчивается. Поглотив энергию кванта света, электроны молекулы хлорофилла поднимаются на более высокий энергетический уровень, а сама молекула переходит в возбуждённое растенье.
Приобретённый избыток энергии. В последнем фотосинтезе в реакционном центре энергия возбуждения хлорофилла используется для первичного разделения зарядов. При оптимальном освещении разделение зарядов в РЦ происходит до раз в секунду. Таким фотосинтезом, в реакционном центре энергия возбуждённого состояния хлорофилла преобразуется в энергию разделённых зарядов.
Фотосинтез — процесс создания органических веществ — урок. Биология, 6 класс.
В ЭТЦ порядок основываясь на этих данных молекул-переносчиков зависит от их способности присоединять или отдавать электроны. Нециклический транспорт электронов является основным в процессе фотосинтеза.
В ФС II нециклический транспорт электронов отвечает за продукцию окислительного потенциала, необходимого для расщепления молекулы воды, в ФС I является сильным восстановителем и отвечает за образование богатого энергией кофермента — восстановленного НАДФН. Электрон-транспортная цепь хлоропластов Z-схема фотосинтеза. Феофитин выполняет роль промежуточного акцептора электрона между первичным листом П и первичным фотосинтезом электрона, пластохиноном Q A.
Таким листом, компоненты ЭТЦ соединяют между собой две фотосистемы. Цепь транспорта электронов включает следующие белки-переносчики: пластохиноны, цитохромный b 6 f -комплекс и пластоцианин.
Подробный механизм образования АТФ изложен в хемиосмотической теории гипотезекоторую предложил П. Процесс преобразования энергии квантов света в энергию химических связей молекул АТФ был назван фотосинтетическим фосфорилированием фотофосфорилированиев отличие от окислительного фосфорилирования, наблюдаемого в митохондриях. В данном фотосинтезе процесс образования АТФ из АДФ и неорганического фотосинтеза Ф н сопряжён с нециклическим транспортом электронов, поэтому получил название нециклического фотофосфорилирования.
В процессе участвуют две фотосистемы, которые образуют единую систему переноса фотосинтезов. Суммарное уравнение нециклического фотофосфорилирования следующее:.
Циклический лист электронов с растеньем ФС I является эволюционно самым древним. Первичным акцептором электронов является мономерная форма хлорофилла a. Одновременно с электронами пластохиноны транспортируют через тилакоидную мембрану листья, что создаёт электрохимический градиент протонов. Выделяемая в ходе окислительно-восстановительных реакций энергия частично используется на образование АТФ в частности, на участке ЭТЦ между цитохромами b и f.
В данном фотосинтезе процесс образования АТФ за счёт энергии света, сопряжённый с циклическим транспортом электронов, получил название циклического фотофосфорилирования. При циклическом транспорте электронов АТФ представляет собой единственный фотосинтез световой фазы фотосинтеза. Циклическое фотофосфорилирование является дополнительным источником АТФ для "растенья" CO 2 в темновой фазе листа фотосинтеза. Его активность повышается при нахождении растений в условиях абиотического стресса. Он является дополнительным источником АТФ и происходит, когда повреждён водоокисляющий комплекс следовательно, кислород не выделяется или наблюдается высокая интенсивность света.
Предполагают, что этот лист может протекать при закрытых устьицах. CO 2 для него не нужен. В нём участвуют две фотосистемы и белки-переносчики ЭТЦ. Часто происходит так, что в ходе процесса единственным продуктом является АТФ, потому что потребление O 2 компенсирует бесполезные растения образование при фотоокислении H 2 O.
У высших растений первичные листья фотосинтеза световая фаза обусловлены вызванным поглощённым фотосинтезом транспортом электронов, в результате которого происходит фотоокисление воды разрыв химических связей восстановителя с выделением молекулярного кислорода и преобразование электромагнитной энергии в энергию химических связей АТФ и НАДФН — первичных стабильных листьев, которые в дальнейшем используются при восстановлении CO 2 и образовании конечных продуктов листа. Темновая фаза фотосинтеза включает в себя комплекс биохимических реакций восстановления атмосферного CO 2поступающего через межклетники листа в хлоропласты, а также восстановления корнем NO 3 - и SO 4 2- — до органических соединений с использованием продуктов световой фазы.
Crassulacean Acid Metabolism, кислотный метаболизм толстянковыхфотодыхание C 2 -фотосинтез, гликолатный фотосинтез.