Светлинната фаза на фотосинтезата. Фотосинтезен процес: накратко и разбираемо за децата

Фотосинтезата е комбинация от процесите на образуване на лека енергия в енергията на химическите връзки на органични вещества с участието на фотосинтетични оцветяващи вещества.

Този вид хранене е характерен за растенията, прокариотите и някои видове едноклетъчни еукариоти.

С естествен синтез, въглерод и вода в взаимодействието със светлината се превръщат в глюкоза и свободен кислород:

6CO2 + 6H2O + светлина енергия → C6H12O6 + 6O2

Модерната физиология на растенията под концепцията за фотосинтеза разбира фотометрофична функция, която е набор от процеси на абсорбция, трансформация и използване на светлинна енергия кванти при различни не-рефродуктивни реакции, включително превръщане на въглероден диоксид към органичната.

Фаза

Фотосинтеза в растенията се случва в листата през хлоропластите - полуавтономни двустранни органели, свързани с клас клас. С плоска форма на листови плочи, се осигуряват висококачествена абсорбция и пълноценно използване на светлинна енергия и въглероден диоксид. Водата, необходима за естествен синтез идва от корените чрез водна тъкан. Обменът на газ се извършва с помощта на дифузия през дисстрийската и частично през кутикулата.

Хлоропластите се пълнят с безцветна строма и проникват с ламели, които, когато са свързани помежду си, образуват тимациди. Тя е в тях и се случва фотосинтеза. Цианобактериите са хлоропласти, затова апаратът за естествен синтез в тях не е подчертан в отделна организация.

Фотосинтеза с участието на пигментикоито обикновено се сервират хлорофили. Някои организми съдържат друг пигмент - каротеноид или фикробилин. Прокариотите имат пигмент бактерио-хлорофил и тези организми не отделят кислород в края на естествения синтез.

Фотосинтезата се извършва две фази - светлина и тъмно. Всеки от тях се характеризира с определени реакции и взаимодействащи вещества. Помислете за прочетете повече фаза на фотосинтеза.

Светлина

Първата фаза на фотосинтезата Характеризира се с образуването на високоенергийни продукти, които са АТФ, клетъчен източник на енергия и NADF, намаляващо агент. В края на етапа, кислородът се образува като страничен продукт. Светлината се случва задължително със слънчева светлина.

Процесът на фотосинтеза се извършва в тилакоидните мембрани с участието на електронни носители, АТР-синтетаза и хлорофил (или друг пигмент).

Функционирането на електрохимичните вериги, според които се появява електронната предавка и частично водородните протони, се образува в сложни комплекси, образувани от пигменти и ензими.

Описание на процеса на светлината:

1. В случай на слънчева светлина върху листните плочи на растителните организми, настъпва електрон на хлорофил в структурата на плочите;
2. В активното състояние частиците излизат от пигментната молекула и падат върху външната страна на тиляцида, заредена отрицателно. Това се случва едновременно с окисляването и последващото възстановяване на хлорофилните молекули, които подреждат следващите електрони от водата, влязла в листата;
3. След това има снимка и за образуването на йони, които дават електрони и се превръщат в о, радикали, които могат да участват в реакции и в бъдеще;
4. След това тези радикали са свързани, образувайки водни молекули и свободен кислород, влизат в атмосферата;
5. Тилакоидната мембрана придобива положителен заряд, дължащ се на водородния йон, а от друга - отрицателен за сметка на електроните;
6. При постигането на 200 mV разлика между страните на мембраната протоните преминават през ензима ATP-синтетаза, който води до трансформация на ADP в АТР (процес на фосфорилиране);
7. С ядрен водород, освободен от вода, NADF + се възстановява в NADF · H2;

Докато свободният кислород в реакционния процес влиза в атмосферата, АТФ и NADF · H2 участват в тъмната фаза на естествения синтез.

Норма

Задължителен компонент за този етап - въглероден диоксидкои растения постоянно се абсорбират от външната среда през праха в листата. Процесите на тъмната фаза се държат в строма на хлоропласт. Тъй като на този етап не се изисква много слънчева енергия и ще бъде достатъчно получена по време на светлинната фаза АТР и NADF · H2, реакциите в организмите могат да се появят през деня и през нощта. Процесите на този етап се появяват по-бързо, отколкото на предишния.

Комбинацията от всички процеси, протичащи в тъмната фаза, е представена като особена верига от последователни трансформации на въглероден диоксид, получени от външната среда:

1. Първата реакция в такава верига е фиксирането на въглероден диоксид. Наличието на ензимната карбоксилаза допринася за бързия и гладък поток на реакцията, който води до образуването на шестоъгълно съединение, разпадащо се върху 2 молекули на фосфоглицелололозна киселина;
2. След това има доста сложен цикъл, включително друг брой реакции, след завършване на това коя фосфоглицеринова киселина се превръща в естествена захар - глюкоза. Този процес се нарича цикъл на Калвин;

Също заедно със захар, мастни киселини, аминокиселини, глицерол и нуклеотиди също се появяват.

Същността на фотосинтезата

От таблицата на сравненията на светли и тъмни фази на естествения синтез, можете да опишете накратко същността на всеки от тях. Светлинната фаза се появява в хлоропластни марини със задължително включване в реакцията на светлинната енергия. При реакции такива компоненти участват като протеини, които носят електрони, АТР синтетаза и хлорофил, които, когато се взаимодействат с вода, образуват свободен кислород, ATP и NAPF · H2. За тъмната фаза, която се среща в строма на хлоропласт, слънчевата светлина не е задължителна. Естествената захар (глюкоза) се образува на последния етап на АТР и NAPF · Н2 в взаимодействието с въглероден диоксид.

Както може да се види от гореизложеното, фотосинтезата изглежда доста сложна и многоетачна явление, включително множество реакции, при които участват различни вещества. В резултат на естествен синтез се получава кислород, който е необходим за дишането на живите организми и ги предпазва от ултравиолетова радиация чрез образуването на озоновия слой.

Фотосинтеза - синтез на органични съединения от неорганична поради светлинна енергия (HV). Общо уравнение на фотосинтеза:

6CO2 + 6H20 → C6H12O6 + 6O2

Фотосинтезата протича с участието на фотосинтетични пигменти с уникално свойство на превръщане на слънчевата светлина в химическата енергия под формата на АТР. Фотосинтетичните пигменти са протеинови вещества. Най-важното от тях е пигмент хлорофил. В еукариоти, фотосинтетичните пигменти са вградени във вътрешната мембрана на пластмасата, в прокариоти - в гробницата на цитоплазмената мембрана.

Структурата на хлоропласта е много подобна на структурата на митохондриите. Във вътрешната мембрана на тилакоидите, зърната съдържат фотосинтетични пигменти, както и протеините на електронната трансферска верига и молекулата на atp-синтетаза ензим.

Процесът на фотосинтеза се състои от две фази: светлина и тъмно.

Лека фаза Фотосинтезата протича само в светлината в тийлакоидната мембрана. В тази фаза абсорбцията на светлината кванти, образуването на аТР молекулата и снимката и водата се абсорбира.

Под действието на светлинния квантов (HV), хлорофилите губи електрони, преместване на възбуденото състояние:

Chl → chl + e -

Тези електрони се предават от носители към външния, т.е. Повърхността на тилакоидната мембрана, обърната към матрицата, където се натрупват.

В същото време вътре в тайлакоидите, водата е снимка на вода, т.е. нейното разлагане под действието на светлината

2H2O → O 2 + 4H + + 4E -

Получените електрони се предават чрез носители към хлорофилни молекули и да ги възстановят: хлорофилите молекули се връщат в стабилно състояние.

Вътрешният протонен протони, образувани по време на фотолисиса на вода, се натрупват вътре в тилакоида, създавайки Н + -RereVoire. В резултат на това вътрешната повърхност на тилацедната мембрана се зарежда положително (поради Н +) и външното (поради Е -). Тъй като те се натрупват от двете страни на мембраната противоположно заредени частици, потенциалната разлика се увеличава. Когато се достигне критично количество от потенциалната разлика, силата на електрическото поле започва да натиска протони през ATP-синтетазен канал. Освободената енергия се използва за фосфорилиране на молекули ADP:

ADP + F → ATP

Образуването на ATP в процеса на фотосинтеза под действието на светлинната енергия се нарича фото фосфеил.

Водородните йони се намират на външната повърхност на тилакоидната мембрана, с електрони и образуват атомния водород, който се свързва с носител на молекула на водород NADF (никотининглаенндинуклеотидфосфат):

2h + + 4E - + NADF + → NADF H 2

По този начин, по време на светлинната фаза на фотосинтеза, се появяват три процеса: образуването на кислород поради разлагане на вода, синтеза на АТР, образуването на водородни атоми под формата на NADF Н2. Кислородът дифузира в атмосферата, ATP и NADFH2 участват в процеса на тъмната фаза.

Площадна фаза Фотосинтезът тече в хлоропласт матрица както в светлина, така и в тъмното и е серия от последователна конверсия CO 2 от въздуха в цикъла на калвин. Реакциите на тъмната фаза се дължат на енергията на АТФ. Цикъл на CO 2 Calvin Associates с водород от NADF H2 за образуване на глюкоза.

В процеса на фотосинтеза, в допълнение към монозахариди (глюкоза и т.н.), се синтезират мономери на други органични съединения - аминокиселини, глицерин и мастни киселини. По този начин, благодарение на фотосинтезата на растението дават себе си и всички живеят на земята, необходими органични вещества и кислород.

Сравнителната характеристика на фотосинтезата и дишането Еукариота е показана в таблицата:

По-точно: въглеродният диоксид (CO 2) се свързва с тъмната фаза.

Този многоетажен процес, в природата има два основни начина: C 3-фотосинтеза и C 4-фотосинтеза. Латинската буква в обозначава въглеродния атом, броя на въглеродните атоми в първичния органичен продукт на тъмната фаза на фотосинтезата. Така че в случая с C3 - първичният продукт се счита за трикобедна фосфоглицеринова киселина, обозначена като FGK. В случай на С4, първата органична материя със свързването на въглероден диоксид е четири-ръчната въглеродна оксалоцетна киселина (оксалоацетат).

C 3-фотосинтеза също се нарича цикъл на Калвин в чест на учения, който го е учил. C 4 -Photosyntheiss включва цикъл на калвин, но се състои не само от него и се нарича цикъл на люк-сабра. При умерени ширини, C 3-тестовете са общи, в тропически - C4.

Тъмните реакции на фотосинтезния поток в строма на хлоропласт.

Цикъл на Калвин

Първият реакционна реакция на калвин е карбоксилиране на рибулоза-1,5-биофосфат (RIBF). Карбоксилиране - Това е добавянето на молекула на СО2, което води до карбоксилна група -СООН. Ribf е рибоза (пет-въглечна захар), в която фосфатни групи (фосфорна киселина, образувани от фосфорна киселина), са прикрепени към крайните въглеродни атоми):

Химична формула Ribf.

Реакцията се катализира чрез ензимната рисулоза-1,5-бифосфат-карбоксилаза-оксигеназа ( Rubysian.). Тя може да катализира не само свързването на въглероден диоксид, но и кислород, както той казва думата "оксигеназа" в заглавието си. Ако Рубиско катализира реакцията на добавянето на кислород към субстрата, тогава тъмната фаза на фотосинтеза вече не е по пътя на цикъла на калвин, но по пътя фотобейнЧе по принцип е вреден за растението.

CO 2 катализато CO 2 към Ribf се появява в няколко стъпки. В резултат на това се образува нестабилно шестоъгълно органично съединение, което веднага се разпада в две тривъглеродни молекули. фосфоглицелолозна киселина (FGK).

Формула за химическа фосфоглицелолоболова киселина

Освен това, FGK за няколко ензимни реакции, които се срещат със значителната енергия на АТР и редуциращата сила на NADF · H2, се превръща в фосфоглицерин алдехид (FGA), който също се нарича триофосфат.

По-малка част от FGA излиза от цикъла на калвин и се използва за синтезиране на по-сложни органични вещества, например глюкоза. Тя, от своя страна, може да полимеризира на нишестето. Други вещества (аминокиселини, мастни киселини) са формирани с участието на различни източници. Такива реакции се наблюдават не само в растителните клетки. Ето защо, ако смятаме, че фотосинтезата като уникален феномен хлорофилни клетки, той завършва със синтез на FGA, а не глюкоза.

Повечето от молекулите на FGA остават в цикъла на калвин. Настъпват с него редица трансформации, в резултат на което FGA се превръща в RIBF. Той също използва ATP енергия. По този начин Ribf се регенерира за свързване на нови молекули въглероден диоксид.

Цикъл люк Slaka.

Много растения от горещи местообитания са малко сложни в предизвикателството на фотосинтезата. В процеса на еволюция, С 4-фотосинтеза възникна като по-ефективен метод за свързване на въглероден диоксид, когато количеството кислород се увеличава в атмосферата, а Рубиско започна да харчи пари за неефективна фотография.

C 4-тестове Има два вида фотосинтетични клетки. В хлоропластите на мезофилните листа, светлинната фаза на фотосинтеза и част от тъмното, а именно свързването на CO 2 фосфонолпияwatom. (FEP). В резултат на това се образува четворна органична киселина. След това тази киселина се транспортира до хлоропластите на клетката на проводящия лъч. Тук, молекулата на CO 2 е ензимно разцепена от нея, която допълнително влиза в цикъла на калвин. Три-въглеродна киселина, останали след декарбоксилиране - pivRograde. - връща към клетките на мезофил, където отново се превръща в FEP.

Въпреки че цикълът на люка е по-енергийно ефективна версия на тъмната фаза на фотосинтеза, но ензим свързващ CO 2 и FPP е по-ефективен катализатор от Rubisco. В допълнение, той не реагира с кислород. Превозните средства от CO 2, използващи органична киселина в по-дълбоки клетки, към които е трудно да се приток на кислород, води до факта, че концентрацията на въглероден диоксид се увеличава тук, а рубисността почти не се изразходва за свързване на молекулен кислород.

Как е трансформацията на слънчевата светлина в светлината и тъмните фази на фотосинтезата в енергията на химическите връзки на глюкозата? Отговорът обясни отговора.

Отговор

В светлинната фаза на фотосинтезата енергията на слънчевата светлина се превръща в енергия на възбудените електрони, а след това енергията на възбудените електрона се превръща в енергия на АТР и NADF-H2. В тъмната фаза на фотосинтезата енергията на АТР и NADF-H2 се превръща в енергия на химични връзки на глюкоза.

Какво се случва в светлинната фаза на фотосинтезата?

Отговор

Електроните хлорофил, развълнувани от енергията на светлината, преминават през електронни транспортни вериги, тяхната енергия се засилва в АТР и NADF-H2. Има снимка на вода, кислородът се освобождава.

Какви основни процеси се срещат в тъмната фаза на фотосинтезата?

Отговор

От въглеродния диоксид, получен от атмосферата и водород, получен в светлинната фаза, поради енергията на АТР, получена в светлинната фаза, се образува глюкоза.

Каква е функцията на хлорофила в растителната клетка?

Отговор

Хлорофилът участва в процеса на фотосинтеза: в светлината фаза, хлорофил абсорбира светлината, електронът на хлорофила получава енергията на светлината, тя излита и преминава през електро-транспортната верига.

Каква роля играят електроните на хлорофилите молекули в фотосинтеза?

Отговор

Електроните на хлорофил, развълнувани от слънчева светлина, преминават през веригите за транспорт на електрони и дават своята енергия на образуването на ATP и NADF-H2.

На какъв етап от фотосинтеза се формира свободен кислород?

Отговор

В светлинната фаза, по време на фотолите на водата.

Коя фаза на фотосинтеза е синтез на АТФ?

Отговор

Супериорна фаза.

Какво вещество е източникът на кислород по време на фотосинтеза?

Отговор

Вода (кислород се освобождава по време на фотогалерията на водата).

Скоростта на фотосинтезата зависи от ограничаването (ограничаващи) фактори, сред които светлината, концентрацията на въглероден диоксид, температурата се отличава. Защо тези фактори ограничават за реакциите на фотосинтезата?

Отговор

Светлината е необходима за възбуждане на хлорофил, тя доставя енергия за процеса на фотосинтеза. Въглеродният диоксид е необходим в тъмната фаза на фотосинтеза, глюкозата се синтезира от нея. Промяната на температурата води до денатуриране на ензимите, реакцията на фотосинтеза се забавя.

В какви обменни реакции в растенията въглероден диоксид е източникът на синтеза на въглехидратите?

Отговор

В реакциите на фотосинтезата.

В листата на растенията интензивно продължават процеса на фотосинтеза. Той се случва в зрели и незрели плодове? Отговорът обясни отговора.

Отговор

Фотосинтезата се среща в зелени части на растенията в светлината. Така фотосинтезата се среща в кожата на зелените плодове. Вътре в плодовете и в кожата на зрелите (не зелени) плодове, не се случва фотосинтеза.

Обяснение на такъв обемни материали, който е фотосинтеза, по-добре е да се харчат за двама сдвоирани уроци - тогава целостта на възприятието на темата не се губи. Урокът трябва да започне с историята на изследването на фотосинтезата, структурата на хлоропластите и лабораторната работа по изследването на хлоропластите на листа. След това е необходимо да отидете в изследването на светлината и тъмните фази на фотосинтезата. При обяснение на реакциите, настъпили в тези фази, е необходимо да се компилира обща схема:

В хода на обяснението е необходимо да се направи схема на фотосинтеза.

1. Абсорбция на хлорофилна молекула светла квантова, която се намира в тийлакоидните мембрани на великия, води до загуба на един електрон и го превръща в възбудено състояние. Електроните се прехвърлят в зависимост от веригата за електронно трафик, което води до възстановяване на NADF + до NADF N.

2. Мястото на освободените електрони в хлорофилни молекули заемат електрони на водни молекули - така водата под действието на светлината е изложена на разлагане (фото галерия). Получените хидроксили са радикали и се комбинират в реакцията 4 от него - → 2 Н20 + 2, което води до освобождаване на свободен кислород в атмосферата.

3. Хидрогенните йони на Н + не проникват през тиякоидната мембрана и се натрупват вътре, като я зареждат положително, което води до увеличаване на разликата в електрическите потенциали (RPP) върху тилацедната мембрана.

4. При достигане на критичен рап, протоните се втурнаха по протежение на протонния канал навън. Този поток от положително заредени частици се използва за получаване на химическа енергия, използвайки специален ензимен комплекс. Получените ATP молекули се движат в строма, където участват в реакции на въглеродни фиксиране.

5. Водородните йони, освободени на повърхността на тилацидната мембрана, са свързани към електрони, образуващи атомния водород, който отива за възстановяване на NADF + носител.

Статии на спонсора Група от компании "Арис". Производство, продажба и отдаване под наем на скелета (фасада на рамката LRSP, рамка висока надморска височина А - 48 и т.н.) и етикетът (PSRV "ARIS", PSRV "ARIS компактен" и "Aris-Dacha", Dance). Скоби за скелета, строителни огради, колело опори за параходи. Научете повече за компанията, вижте продуктовия каталог и цени, Контакти Можете да намерите на сайта, който се намира на адрес: http://www.scaffolder.ru/.

След като разгледаме този въпрос, след като го анализираме отново на компилираната схема, ние предлагаме на учениците да попълнят масата.

Маса. Реакции на светло и тъмни фази фотосинтеза

След попълване в първата част на масата можете да отидете в бедствието тъмната фаза на фотосинтезата.

В строма на хлоропласт има постоянно налични пензи - въглехидрати, представляващи пет-въглеродни съединения, които са оформени в цикъла на калвин (цикъл на фиксиране на въглероден диоксид).

1. PENTOSE е свързан с въглероден диоксид, образува се нестабилно шестоъгълно съединение, което се разпада в две 3-фосфоглицелоловидна киселинни молекули (FGK).

2. FGK молекулите се вземат от АТР на една фосфатна група и се обогатяват с енергия.

3. Всяка от FGK се присъединява към един атом водород от два носителя, превръщайки се в триоза. Триоза, комбинираща, образуват глюкоза и след това нишесте.

4. Триоза молекулите, комбиниращи се в различни комбинации, образуват пензове и отново са включени в цикъла.

Обща реакция на фотосинтеза:

Схема. Фотосинтезен процес

Тест

1. Фотосинтезата се извършва в органела:

а) митохондрии;
б) рибозоми;
в) хлоропласти;
г) хромопласти.

2. Пигмент хлорофил е концентриран в:

а) обвивката на хлоропласт;
б) строма;
в) Граци.

3. Хлорофил абсорбира светлината в областта на спектъра:

а) червено;
б) зелено;
в) лилаво;
г) в цялата област.

4. Свободният кислород на фотосинтеза се освобождава по време на разделяне:

а) въглероден диоксид;
б) АТР;
в) NADF;
г) вода.

5. Свободният кислород се формира в:

а) тъмната фаза;
б) светлина фаза.

6. В светлината на фотосинтезата ATP:

а) синтезирани;
б) разделяне.

7. В хлоропласт, първичната въглехидрат се оформя в:

а) лека фаза;
б) тъмната фаза.

8. NADF в хлоропласт е необходимо:

1) като капан за електрони;
2) като ензим за образуването на нишесте;
3) като неразделна част от мембраната на хлоропласт;
4) като ензим за полиза за водна снимка.

9. Фотолис водата е:

1) натрупване на вода под действието на светлината;
2) дисоциация на вода на йони под действието на светлината;
3) освобождаването на водни пари през праха;
4) инжектиране на вода в листа под действието на светлината.

10. Под влиянието на светлината QUANTA:

1) хлорофилът се превръща в NADF;
2) Електронът напуска хлорофилната молекула;
3) хлоропласт се увеличава в обем;
4) Хлорофилът се превръща в АТР.

Литература

Богданова ТП, Солодова Е.А.Биология. Наръчник за ученици от гимназията и влизане в университети. - m.: LLC "AST-PRESS School", 2007.