¿Cómo y dónde está el proceso de fotosíntesis en las plantas? Phases Photosyresis Luz de reacción oscura.

Usando energía ligera o sin ella. Es característico de las plantas. Consideremos entonces cuál es la fase oscura y la luz de la fotosíntesis.

General

El órgano de fotosíntesis en plantas más altas es una hoja. Los cloroplastos son organoides como organoids. En las membranas de sus tilacoides hay pigmentos fotosintéticos. Son carotenoides y clorofila. Este último existe en varias especies (A, C, B, D). El principal es considerado a-clorofila. En su molécula, la "cabeza" porfirina se libera con un átomo de magnesio ubicado en el centro, así como en el fitolón "cola". El primer elemento se representa como una estructura plana. La cabeza es hidrófila, por lo tanto, se encuentra en la parte de la membrana que se dirige al ambiente acuático. El fitolón "cola" es hidrófobo. Debido a esto, sostiene una molécula de clorófila en la membrana. Las clorofilas son absorbidas por la luz azul-púrpura y roja. También reflejan verde, debido a que las plantas son características de ellos. En las membranas de pilactotoides, la molécula de clorofila se organiza en los sistemas de fotos. Para las algas de Syneselen y las plantas se caracterizan por los sistemas 1 y 2. Las fotosíntesis de las bacterias tienen solo la primera. El segundo sistema puede descomponer la H2O, separando el oxígeno.

Possíntesis de fase ligera

Los procesos que se producen en las plantas se distinguen por complejidad y múltiples etapas. En particular, se distinguen dos grupos de reacciones. Son la fase inámica y ligera de la fotosíntesis. Este último ocurre con la participación de la enzima ATP, las proteínas que transportan electrones y la clorofila. La fase ligera de la fotosíntesis se produce en las membranas tilactoides. Los electrones de clorófilo están emocionados y dejan la molécula. Después de eso, caen sobre la superficie exterior de la membrana pilactotoidea. Ella, a su vez, se está cargando negativamente. Después de la oxidación, comienza la restauración de las moléculas de clorofila. Seleccionan electrones en agua, que está presente en el espacio intracático. Por lo tanto, la fase ligera de la fotosíntesis procede en la membrana durante la decadencia (Photolidium): H2O + Q Light → H + + Es

Los iones de hidroxilo se convierten a radicales reactivos, dando a sus electrones:

Él - → .on + e -

Los radicales se combinan y forman oxígeno libre y agua:

4 pero → 2N 2 O + O 2.

Al mismo tiempo, se elimina el oxígeno en el medio circundante (externo), y la acumulación de protones en un "tanque" especial se acumula dentro del tilactoide. Como resultado, donde la fase de luz de la fotosíntesis fluye, la membrana de pilactotoides debido a N + en un lado recibe una carga positiva. Al mismo tiempo, a expensas de los electrones, se carga negativamente.

Fosfilación ADF.

Cuando la fase de luz de la fotosíntesis fluye, existe una diferencia potencial entre las superficies internas y externas de la membrana. Cuando llegue a 200 mV, protone presionando a través de los canales de sintetasa ATP. Por lo tanto, la fase de luz de la fotosíntesis se produce en la membrana durante la fosforilación ADF a ATP. Al mismo tiempo, el hidrógeno atómico se dirige a la restauración de un operador especial nicNADF + a NAPF.N2:

2n + + 2e - + nadf → nadf.n 2

La fase ligera de la fotosíntesis, por lo tanto, incluye un fotoliz de agua. , A su vez, acompañe las tres reacciones más importantes:

1. Síntesis ATP.
2. Educación nadf.n 2.
3. Formación de oxígeno.

La fase ligera de la fotosíntesis está acompañada por la liberación de este último en la atmósfera. NADF.N2 y ATP se mueven en el Stromom of Chloroplast. Esta fase ligera de la fotosíntesis se completa.

Otro grupo de reacciones

Para la fase oscura de la fotosíntesis, la energía de la luz no es necesaria. Ve en el estroma de cloroplasto. Las reacciones se representan como una cadena de transformaciones que se producen consistentemente del dióxido de carbono aéreo. Como resultado, se forman glucosa y otras sustancias orgánicas. La primera reacción es la fijación. Como se realiza un dióxido de carbono aceptador, se realiza ribulosobifosfato (azúcar de cinco carbonos). El catalizador en la reacción es ribulosobosfosfato carboxilasa (enzima). Como resultado de la carboxilación, la ribf está formada por una conexión inestable de seis curvas. Prácticamente se desintegra instantáneamente en las moléculas de dos FGK (ácido fosfoglicérico). Después de eso, hay un ciclo de reacciones, donde se transforma en glucosa a través de varios productos intermedios. Utilizan energía NADF.N 2 y ATP, que se transformaron cuando se cubrió la fase ligera de la fotosíntesis. El ciclo de estas reacciones se conoce como el ciclo de Calvin. Se puede representar de la siguiente manera:

6SO 2 + 24H + + ATP → C 6H 12 ° 6 + 6N 2

Además de la glucosa, durante la fotosíntesis, se forman otros compuestos orgánicos (complejos complejos). Estos, en particular, son ácidos grasos, glicerina, aminoácidos de nucleótidos.

Reacciones C3

Representan el tipo de fotosíntesis, en el que se forman compuestos de tres carbonos como el primer producto. Se describe anteriormente como un ciclo de Calvin. Como características características de C3-Photosytesis son:

1. El RDF es un aceptor para el dióxido de carbono.
2. La reacción de carboxilación cataliza la carboxilasa RDF.
3. Se forma una sustancia de hexagonal, que posteriormente se desintegra en 2 FGK.

El ácido de fosfoglicerina se restaura a TF (triosfosfatos). Algunos de ellos están dirigidos a la regeneración del ribulosobifosfato, y el resto se convierte en glucosa.

Reacciones C4

Para este tipo de fotosíntesis, la apariencia de compuestos cuádruples, ya que el primer producto es característico. En 1965, se reveló que las sustancias C4 aparecen primero en algunas plantas. Por ejemplo, se encontró para mijo, sorgo, caña de azúcar, maíz. Estas culturas comenzaron a referirse a las plantas C4. Los siguientes, 1966, Slek and Hatch (científicos australianos) revelaron que casi ausentes ausentes. También se encontró que tales plantas C4 se llevan a cabo de manera mucho más eficiente por absorción de dióxido de carbono. Como resultado, el camino de la transformación de carbono en tales culturas comenzaron a llamarse la escotilla Salca.

Conclusión

El valor de la fotosíntesis es muy grande. Gracias a él, el gas de dióxido de carbono se absorbe anualmente desde la atmósfera (miles de millones de toneladas). En su lugar, se distingue por no menos oxígeno. La fotosíntesis actúa como la principal fuente de formación de compuestos orgánicos. El oxígeno está involucrado en la formación de la capa de ozono, proporcionando la protección de los organismos vivos a partir de los efectos de la radiación UV de onda corta. En el proceso de fotosíntesis, la hoja absorbe solo el 1% de toda la energía de la luz que cae en ella. Su productividad es dentro de 1 g de compuesto orgánico por 1 kV. m superficie por hora.

La fotosíntesis consta de dos fases - luz y oscuridad.

En la fase ligera, los cuantos de luz (fotones) interactúan con las moléculas de clorofila, como resultado de lo que estas moléculas se están moviendo en muy poco tiempo en un estado más rico, "excitado". Luego, el exceso de energía de la parte de las moléculas "excitadas" se convierte en calor o se emite como luz. Otra parte de ella se transmite por iones de hidrógeno, siempre disponible en una solución acuosa debido a la disociación del agua. Los átomos de hidrógeno formados son frágiles con moléculas orgánicas: portadores de hidrógeno. Los iones de hidróxido "dan a sus electrones a otras moléculas y se convierten en radicales libres. Interactúa entre sí, lo que resulta en agua y oxígeno molecular:

4one \u003d O2 + 2N2O, por lo tanto, una fuente de oxígeno molecular, que se genera durante la fotosíntesis y se libera en la atmósfera, es una descomposición de fotoliz - agua bajo la influencia de la luz. Además de la fotólisis del agua, la energía de la radiación solar se utiliza en la fase ligera para la síntesis de ATP y ADP y fosfato sin participación de oxígeno. Este es un proceso muy efectivo: en cloroplastos se forma 30 veces más ATPs que en las mitocondrias de las mismas plantas que involucran al oxígeno. De esta manera, se acumula la energía requerida para los procesos en la fase oscura de la fotosíntesis.

En el complejo de reacciones químicas de la fase oscura, para el flujo de la cual no se requiere la luz, el lugar de la llave está vinculando el CO2. En estas reacciones, las moléculas ATP están involucradas, sintetizadas durante la fase ligera, y los átomos de hidrógeno formados durante la fotólisis del agua y se asocian con las moléculas portadoras:

6SO2 + 24N - »C6H12O6 + 6NEO

Así que la energía de la luz solar se convierte en la energía de los enlaces químicos de compuestos orgánicos complejos.

87. El valor de la fotosíntesis para las plantas y para el planeta.

La fotosíntesis es la principal fuente de energía biológica, los autótrofos fotosintéticos lo utilizan para la síntesis de sustancias orgánicas de la inorgánica, los heterótrofos existen debido a la energía almacenada por los autótrofos en forma de enlaces químicos, lo liberaron en los procesos de respiración y fermentación. La energía obtenida por la humanidad durante la combustión de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural, turba) también se almacena en el proceso de fotosíntesis.

La fotosíntesis es la entrada principal del carbono inorgánico en el ciclo biológico. Todo el ambiente de oxígeno libre: origen biogénico y es un subproducto de la fotosíntesis. La formación de una atmósfera oxidativa (catástrofe de oxígeno) cambió completamente el estado de la superficie de la Tierra, hizo posible aparecer respirando, y en el futuro, después de la formación de la capa de ozono, hizo posible llegar a la tierra. El proceso de fotosíntesis es la base de la nutrición de todos los seres vivos, y también suministra a la humanidad con combustible (madera, carbón, aceite), fibras (celulosa) y innumerables compuestos químicos útiles. Del dióxido de carbono y agua conectados desde el aire durante la fotosíntesis, se forma aproximadamente el 90-95% del peso seco de la cosecha. El 5-10% restante cae en sales minerales y nitrógeno derivado del suelo.

Una persona utiliza alrededor del 7% de los productos de fotosíntesis en alimentos, como alimento de animales y en forma de combustible y materiales de construcción.

La fotosíntesis, que es uno de los procesos más comunes en la tierra, determina el ciclo natural de carbono, oxígeno y otros elementos y garantiza la base material y energética de la vida en nuestro planeta. La fotosíntesis es la única fuente de oxígeno atmosférico.

La fotosíntesis es uno de los procesos más comunes en la Tierra, causa una circulación en la naturaleza del carbono, O2 y otros elementos. Constituye el material y la base de energía de todo vivo en el planeta. Cada año, como resultado de la fotosíntesis, se forman aproximadamente 8 1010 toneladas de unidades de carbono en forma de sustancia orgánica, se forman hasta 1011 toneladas de celulosa. Gracias a la fotosíntesis de las plantas de sushi forman aproximadamente 1.8 1011 toneladas de biomasa seca por año; Aproximadamente la misma cantidad de biomasa de plantas se forma anualmente en el Océano Mundial. La selva trayectoria trae hasta un 29% en los productos generales de la fotosíntesis de la tierra, y la contribución de los bosques de todos los tipos es del 68%. La fotosíntesis de las plantas más altas y las algas es la única fuente de O2 atmosférica. La aparición en la Tierra es de aproximadamente 2.8 mil millones de años, el mecanismo de oxidación de agua con la formación de O2 es el evento más importante en la evolución biológica, que hizo la luz del sol por la fuente principal, la energía libre de la biosfera, y El agua es una fuente prácticamente ilimitada de hidrógeno para la síntesis de sustancias en los organismos vivos. Como resultado, se formó una atmósfera de composición moderna, O2 se puso accesible a la oxidación de los alimentos, y esto llevó a la aparición de organismos heterotróficos altamente organizados (utilizados como sustancias orgánicas exógenas como una fuente de carbono). El stock general de la energía solar de radiación en forma de productos de fotosíntesis es de aproximadamente 1.6,1021 kJ por año, que es aproximadamente 10 veces mayor que el consumo de energía moderno de la humanidad. Aproximadamente la mitad de la energía de radiación solar representa un rango visible de espectro (longitud de onda L de 400 a 700 nm), que se utiliza para la fotosíntesis (radiación fisiológicamente activa o faros). La radiación IR no es adecuada para la fotosíntesis de los organismos de oxigenamiento (plantas más altas y algas), pero es utilizada por algunas bacterias fotosintéticas.

Apertura del proceso de la quimiosíntesis S.N. Vinogradsky. Características del proceso.

La quimiosíntesis es un proceso de sintetización de sustancias orgánicas de dióxido de carbono, que se produce debido a la energía separada durante la oxidación de amoníaco, sulfuro de hidrógeno y otros productos químicos, durante la vida útil de los microorganismos. La quimiosíntesis también tiene otro nombre: quimiolateantefropófofia. La apertura de la quimiosíntesis S. N. Vinogradovsky En 1887, la raíz cambió las representaciones de la ciencia del tipo de metabolismo, que son los principales organismos. La quimiosíntesis para muchos microorganismos es el único tipo de comida, ya que pueden absorber el dióxido de carbono como la única fuente de carbono. A diferencia de la fotosíntesis en la quimiosíntesis, se usa una energía que se forma como resultado de reacciones de reacción oxidativas en lugar de energía ligera.

Esta energía debe ser suficiente para la síntesis de ácido adenosineryfosforico (ATP), y su número debe exceder de 10 kcal / mol. Algunas de las sustancias oxidadas dan a sus electrones en la cadena en el nivel del citocromo y, por lo tanto, creados para la síntesis redundante consumo adicional de energía. Con la quimiosíntesis, la biosíntesis de los compuestos orgánicos se produce debido a la asimilación autorófica de dióxido de carbono, es decir, de la misma manera que en la fotosíntesis. Como resultado de la transferencia de electrones por la cadena de las enzimas respiratorias de bacterias, que se integran en la membrana celular, se obtiene la energía en forma de ATP. Debido al gran consumo de energía, todas las bacterias quimiosintéticas, excepto el hidrógeno, forman bastante poca biomasa, pero al mismo tiempo oxidan la gran cantidad de sustancias inorgánicas. Los científicos utilizan bacterias de hidrógeno para obtener proteínas y purificación de la atmósfera del dióxido de carbono, esto es especialmente necesario en los sistemas ambientales cerrados. Hay una gran diversidad de bacterias quimiosintéticas, la mayoría de ellos se relacionan con Pseudomonads, también se encuentran entre los filamentos y las bacterias vinculantes, Leptospir, Spirill y Corinbacteria.

Ejemplos de uso de la quimiosíntesis prokaryotm.

La esencia de la quimiosíntesis (el proceso abierto por el investigador ruso Sergey Nikolayevich Vinogradsky) es la producción de energía por parte del organismo por el organismo de las reacciones de oxidación llevadas a cabo por este organismo con sustancias simples (inorgánicas). Los ejemplos de tales reacciones pueden ser una oxidación de amonio a nitrito, o hierro bivalente a un sulfuro de hidrógeno triturable para azufre, y los grupos proceóticos específicos similares (bacterias en el sentido amplio de la palabra) son capaces de quimiosíntesis (bacterias en una amplia. sentido de la palabra). Debido a la quimiosíntesis, actualmente existen ecosistemas de algunas hidrotermanas (lugares en la parte inferior del océano, donde hay rendimientos de agua subterránea caliente, ricos en sustancias restauradas, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de hierro, etc.), así como extremadamente Simple, que consiste únicamente en bacterias, ecosistemas descubiertos a grandes profundidades en las llantas de rocas en la tierra.

Bacterias: los quimiosintéticos, destruyen las rocas, purifican aguas residuales, participan en la formación de minerales.

Tema 3 etapas de la fotosíntesis.

Sección 3 Photosíntesis

1. Possíntesis de fase ligera

2.photosynthetic fosforilación

3. Poner CO 2 en la fotosíntesis.

4. Tropezar

La esencia de la fase ligera de la fotosíntesis es absorber la energía radiante y su transformación en la fuerza asimilativa (ATP y NADF-H), que es necesaria para restaurar el carbono en las reacciones oscuras. La complejidad de la transformación de la transformación de energía ligera a la química requiere su estricta organización de membrana. La fase ligera de la fotosíntesis se produce en los marines de cloroplastos.

Por lo tanto, la membrana fotosintética realiza una reacción muy importante: convierte la energía del cuanto de luz absorbida en el potencial de reducción de oxidación de NADF-H y en el potencial de la reacción de transferencia de grupo de fosforilo en la molécula ATP, al mismo tiempo. , la conversión de energía se convierte de forma muy corta en la forma suficientemente vivida. La energía estabilizada se puede usar más tarde en las reacciones bioquímicas de la célula vegetal, incluidas las reacciones que conducen a la restauración del dióxido de carbono.

Cinco complejos de polipéptidos principales están integrados en las membranas internas de cloroplastos.: fOTOSYSTEM I (FS i) Complejo, complejo de fotosystem II (FSII), COACHING LIGHT COMPLEX II (SSKII), Citocromico B 6 F-complejo y ATP SYNTHASE (CF 0 - CF 1 -COMPLEX). Los complejos FSI, FSII y SSKII contienen pigmentos (clorofila, carotenoides), la mayoría de los cuales funcionan como pigmentos de antena, recolectando energía para los pigmentos de los centros de reacción FSI y FSII. Complejos FSI y FSII, así como citocrómicos. b 6 F. -Complex están en su composición redox-cofactores y están involucrados en el transporte fotosintético de los electrones. Las proteínas de estos complejos se distinguen por un alto contenido de aminoácidos hidrófobos, lo que garantiza su incrustación en la membrana. ATP SYNTHASE ( Cf 0 - cf 1 -Complex) lleva a cabo la síntesis de ATP. Además de los complejos de polipéptidos grandes en las membranas tylacoides, hay componentes de proteínas pequeñas. plastociana, Ferredoxin y ferredoxin-nadf-oxidoreductasa, Ubicado en la superficie de las membranas. Entran en el sistema de transporte electrónico de la fotosíntesis.

Los siguientes procesos se producen en el ciclo de luz de la fotosíntesis: 1) fotoexcitación de moléculas de pigmento fotosintético; 2) Migración de energía de la antena al centro de reacción; 3) Fotocitosis de la molécula de agua y la selección de oxígeno; 4) Foto sellando NADF a NADF-N; 5) Fosforilación fotosintética, formación de ATP.

Los pigmentos de cloroplastos se combinan en complejos funcionales: sistemas de pigmento en los que el centro de reacción - clorofila pero, Llevar a cabo la fotosensibilización está conectada por procesos de transferencia de energía con una antena que consiste en pigmentos de corte de luz. El esquema moderno de la fotosíntesis de las plantas más altas incluye dos reacciones fotoquímicas realizadas con la participación de dos fotos de fotos diferentes. El supuesto de su existencia fue expresado por R. Emerson en 1957, sobre la base del efecto de la luz roja de longitud de onda larga detectada por él (700 nm), iluminación conjunta de rayos más cortos (650 nm). Posteriormente, se encontró que el fotosistema II absorbe más rayos de onda corta en comparación con el FSI. La fotosíntesis es efectiva solo cuando están funcionando conjuntamente, lo que explica el efecto de fortalecimiento de Emerson.

La composición del FSI, el dímero de clorofila se incluye como un centro reaccionario. a C. Absorción máxima de luz 700 nm (P 700), así como clorofila. pero 675-695, tocando el papel de un componente de antena. El principal aceptor de electrones en este sistema es la forma monomérica de la clorofila. pero 695, aceptadores secundarios - proteínas de hierro (-FES). El complejo FSI bajo la acción de la luz restaura la proteína-ferredoxina (PD) que contiene hierro y oxida la proteína-plastocianina (PC) que contiene cobre.

FSII incluye un centro de reacción que contiene clorofila pero(P 680) y pigmentos de antena - clorofila pero 670-683. El aceptor de electrones primario es FaeOfitin (FF) que transmite electrones a la plastochinona. El FSII también incluye el complejo de proteínas del sistema S, el agua oxidante y el portador de los electrones Z. Este complejo está funcionando con la participación de manganeso, cloro y magnesio. FSII restaura la plastochinona (PQ) y oxida agua con el resaltado de 2 y protones.

El vínculo entre FSII y FSI sirven como el Fondo de Plastokhinonov, complejo citocrómico de proteínas. b 6 F. y plastocianina.

En cloroplastos de plantas, cada centro reaccionario representa aproximadamente 300 moléculas de pigmentos, que se incluyen en la antena o complejos de corte de luz. Desde la laminilla de cloroplasto, se aísla un complejo de proteínas de corte ligero que contiene clorofilas. pero y b. y carotenoides (SSC), estrechamente asociados con FSP, y complejos de antena incluidos directamente en FSI y FSII (enfocando los componentes de la antena de los fotosistemas). La mitad de la proteína de tilacoides y aproximadamente el 60% de clorofila se localiza en el SSK. Cada SSC contiene de 120 a 240 moléculas de clorofila.

El complejo de proteínas FS1 de la antena contiene 110 moléculas de clorofila. uNA. 680-695 por p 700 , De estas, 60 moléculas son los componentes del complejo de la antena, que se pueden ver como SSC FSI. El complejo FSI de la antena también contiene b-caroteno.

El complejo de proteínas de la antena FSII contiene 40 moléculas de clorofila. perocon un máximo de absorción de 670-683 nm por R 680 y B-caroteno.

Las cromoproteínas de los complejos de antena no tienen actividad fotoquímica. Su función es absorber y transmitir la energía de cuantos en una pequeña cantidad de moléculas de los centros de reacción R 700 y P 680, cada uno de los cuales está asociado con la cadena de transporte de electrones y realiza una reacción fotoquímica. La organización de cadenas de vehículos electrónicos (etc.) con todas las moléculas de clorofila es irracional, ya que incluso en la luz solar directa en la molécula de pigmento, la cantidad luminosa cae más de una vez en 0.1 s.

Mecanismos físicos de los procesos de absorción, existencias y migración de energía. Las moléculas de clorofila están bien estudiadas. Absorción de fotones. (hν) se debe a la transición del sistema a varios estados de energía. En la molécula, en contraste con los movimientos átomos, electrónicos, oscilatorios y rotacionales son posibles, y la energía total de la molécula es igual a la suma de estos tipos de energías. El indicador principal del sistema de absorción de energía es el nivel de su energía electrónica, está determinada por la energía de los electrones externos en órbita. Según el principio de Pauli, hay dos electrones con respaldos dirigidos de manera opuesta, como resultado del cual se forma un sistema estable de electrones emparejados. La absorción de energía ligera está acompañada por la transición de uno de los electrones a una órbita más alta con el stock de la energía absorbida como una energía de excitación electrónica. La característica más importante de los sistemas de absorción es la selectividad de la absorción, determinada por la configuración electrónica de la molécula. En una molécula orgánica compleja, hay un cierto conjunto de órbitas gratuitas, para las cuales la transición de electrones es posible cuando se absorbe por la luz de la luz. De acuerdo con las "frecuencias" del boro, la frecuencia de la radiación V absorbida o emitida en V debe corresponder estrictamente a la diferencia de las energías entre los niveles:

ν \u003d (E 2 - E 1) / H,

donde h es una tabla constante.

Cada transición electrónica corresponde a una cierta banda de absorción. Por lo tanto, la estructura electrónica de la molécula determina la naturaleza de los espectros de electrones oscilatorios.

Pasajero de energía absorbida. Asociado a la aparición de estados de pigmentos excitados electrónicamente. Los patrones físicos de los estados excitados de MG-Porphirins se pueden considerar en función del análisis del esquema de transición electrónica de estos pigmentos (dibujo).

Se conocen dos tipos principales de estados excitados: singlete y triplete. Difieren en energía y en el estado del giro de electrones. En el estado excitado singlete, los giros de los electrones en los niveles principales y excitados permanecen anti-paralelos, durante la transición al estado triplete, el giro del electrón excitado se gira para formar un sistema birádico. Cuando el fotón es absorbido por la molécula de clorofila, se mueve desde el principal (S 0) a uno de los estados de singlet emocionados, S 1 o S 2 , Lo que está acompañado por una transición de electrones a un nivel excitado con mayor energía. El estado excitado S 2 es muy inestable. El electrón rápidamente (para 10 -12 C) pierde una parte de la energía en forma de calor y cae al nivel oscilatorio inferior S 1, donde puede estar dentro de los 10 -9 s. En un estado S 1, puede ocurrir un atractivo de giro de electrones y la transición al estado triplete T 1, cuya energía es inferior a S 1 .

Varias formas de desactivación de los estados excitados son posibles:

· Radiación con fotones con transición del sistema al estado del suelo (fluorescencia o fosforescencia);

· Transferencia de energía a otra molécula;

· Uso de energía de excitación en una reacción fotoquímica.

Migración de energía. Entre las moléculas de pigmento se pueden llevar a cabo en los siguientes mecanismos. Mecanismo de resonancia inductiva (Mecanismo Furster) es posible proporcionado cuando la transición de electrones está permitida ópticamente y el intercambio de energía se realiza por mecanismo de exciton. El concepto de "exitón" significa el estado excitado electrónicamente de la molécula, donde no se produce el extracto excitado que permanece asociado con la molécula del pigmento y la separación de cargos. La transferencia de energía de la molécula de pigmento excitada a otra molécula se realiza mediante transferencia no radiante de energía de excitación. Un electrón de electrones es un dipolo oscilante. La formación de campo eléctrico variable puede causar oscilaciones de electrón similares en otra molécula de pigmento cuando se realizan condiciones de resonancia (igualdad de energía entre los niveles principales y excitados) y las condiciones de inducción que determinan una interacción bastante fuerte entre las moléculas (no más de 10 nm).

Mecanismo resonante de intercambio de migración de Tereny Dexter Energy Se lleva a cabo cuando la transición está prohibida ópticamente y el dipolo durante la excitación del pigmento no está formado. Requiere un contacto cercano de moléculas (aproximadamente 1 nm) con orbital externo superpuesto. Bajo estas condiciones, es posible el intercambio de electrones ubicados tanto en los niveles de teléfono singlet como en tripletes.

Hay un concepto sobre la fotoquímica. flujo cuántico proceso. Con referencia a la fotosíntesis, este indicador de la efectividad de la transformación de la energía de la luz en energía química muestra cuántos cuantos luz se absorben para una molécula aproximadamente 2. Debe tenerse en cuenta que cada molécula de sustancias activas de fotos absorbe simultáneamente un cuadrado de luz. Esta energía es suficiente para causar ciertos cambios en la molécula de sustancias activas de la foto.

El valor, el consumo cuántico invertido, se llama outlet Quantum: El número de moléculas de oxígeno seleccionadas o las moléculas de dióxido de carbono absorbidas que se producen en un cuántico de luz. Este indicador es menor que uno. Entonces, si 8 moléculas de CO 2 consumen 8 cuantos de luz, entonces el rendimiento cuántico es de 0.125.

La estructura de la cadena de transporte de electrones de la fotosíntesis y la característica de sus componentes.La cadena de transporte de electrones de fotosíntesis incluye una cantidad bastante grande de componentes ubicados en las estructuras de membrana de los cloroplastos. Casi todos los componentes, además de las curvas, son proteínas que contienen grupos funcionales capaces de los cambios de reducción reversibles, y realizan las funciones de electrones o electrones junto con los protones. Un número de portadores de etc. incluye metales (hierro, cobre, manganeso). Como los componentes más importantes de la transferencia de electrones en la fotosíntesis, se pueden observar los siguientes grupos de compuestos: citocromés, quinonas, piridinnucleótidos, flavoproteínas, así como ironoproteínas, copropinas y manganesproteínas. La ubicación de los grupos nombrados en etc. se determina principalmente por su potencial de oxidativo y recuperación.

Las presentaciones sobre la fotosíntesis, durante las cuales se liberan el oxígeno, se formó bajo la influencia del esquema Z del transporte electrónico R. Hill y F. Bendella. Este esquema se presentó sobre la base de la medición de los potenciales oxidativos y reductores de los citocromes en cloroplastos. El circuito de vehículos electrónicos es la transformación de la energía física de electrones en la energía de los bonos químicos e incluye FS I y FS II. El esquema Z proviene del funcionamiento secuencial y combinando FSII con FSI.

P 700 es un donante primario de electrones, es clorofila (según algunos datos: clorofila A), transmite un electrón a un aceptor intermedio y se puede oxidar con una trayectoria fotoquímica. A 0: un aceptor de electrones intermedio: es un dímero de clorofila.

Los aceptadores de electrones secundarios son los centros de planchado unidos A y V. Un elemento de la estructura de las proteínas de brazo de hierro es una celosía de los átomos de hierro y azufre interrelacionados, que se llama un clúster de planchador.

Ferredoxin, soluble en la fase estromal del cloroplasto de la proteína de hierro, que está fuera de la membrana, transfiere los electrones del centro reaccionario FSI al NADF como resultado, la NADF-H se forma necesaria para la fijación de CO 2. Todas las ferredoxinas solubles de los organismos fotosintéticos que separan el oxígeno (incluidas las cianobacterias) se refieren al tipo 2FE-2S.

El componente de los electrones que transportan también es citocromo F asociado con la membrana. El aceptor de electrones para la membrana de citocromo alimentado y el donante directo para el complejo de clorofila-proteína del centro de reacción es la proteína que contiene cobre, que se denomina "soporte de distribución", plastociano.

Los cloroplastos también contienen citocromo B 6, y B 559. El citocromo B 6, que es un polipéptido con un peso molecular de 18 kDA, está involucrado en la transferencia cíclica de un electrón.

El complejo B 6 / F es un complejo de membrana integral de polipéptidos que contienen citocromo tipo B y F. El complejo del citocromo B 6 / F cataliza el transporte de electrones entre los dos fotos de fotos.

El complejo del citocromo B 6 / F restaura un pequeño grupo de metaloproteínas solubles en agua: plastocianina (PC), que sirve para transmitir equivalentes de reducción al FS I. Complejo. La plastocianina es una pequeña metaloproteína hidrófoba, que incluye átomos de cobre.

Los participantes en las reacciones primarias en el centro de reacción del FS II son el donante primario de los electrones P 680, el aceptor intermedio de TheFin y la plastochinona (generalmente denotan Q y C), ubicados cerca de Fe 2+. El donante primario de los electrones es una de las formas de clorofila A, llamada P 680, ya que se observó un cambio significativo en la absorción de luz en 680.

El principal aceptor de electrones en el FS II es plastochinona. Se supone que Q es un complejo de hierro-chinon. El aceptador de electrones secundarios en el FS II también es un plastón denotado por B, y el funcionamiento, secuencialmente con Q., el sistema de plástico / plastokhinon tolera simultáneamente con dos electrones, dos protones más y en relación con este es un sistema redox de dos electrones. A medida que los dos electrones se transmiten por etc. a través del sistema de plastochinona / plastone, dos protones se transfieren a través de una membrana tylacoide. Se cree que el gradiente de concentración de protones que surge de esto, y es la fuerza impulsora del proceso de síntesis ATP. La consecuencia de esto es aumentar la concentración de protones dentro de los tilacoides y la aparición de un gradiente significativo del pH entre el lado exterior y el lado interno de la membrana tilácea: desde el lado interior del medio es más ácido que del exterior. .

2. Fosforilación fotosintética.

El donante de electrones para FS-2 es agua. Moléculas de agua, dando electrones, desintegrándose en el hidroxilo libre, y protón H +. Radicales hidroxilo gratis, reaccionando entre sí, dan H2O y O 2. Se supone que los iones de manganeso y cloro están involucrados en el agua fotocrrturadora como cofactores.

En el proceso de fotolisis del agua, se manifiesta la esencia del trabajo fotoquímico realizado durante la fotosíntesis. Pero la oxidación del agua se produce bajo la condición de que el electrón de electrones se transmite desde la molécula. En los Photosystems-2, etc., Plastochinone, Citochromas, plastocianina (proteína que contiene cobre), FAD, NADF, etc. se sirven por portadores de electrones.

En relieve de la molécula P 700 electrones se captura por una proteína que contiene hierro y azufre, y se transmite a Ferredoxin. En el futuro, el camino de este electrón puede ser dual. Uno de estos caminos consiste en una transferencia alternativa de un electrón de ferredoxina a través de una fila de portadores nuevamente a P 700. Luego, la cantidad de luz derriba el siguiente electrón de la molécula P 700. Este electrón viene a ferredoxina y vuelve a la molécula de clorofila nuevamente. La ciclicidad del proceso está claramente rastreada. Cuando el electrón se transfiere de ferredoxina, la energía de excitación electrónica va a la formación de ATF desde ADP y N Z P0 4. Este tipo de fosforilación de fotos se llama R. Arnon cíclico . Fosfaelación de fotos cíclicas puede fluir teóricamente y con polvos cerrados, porque es opcional intercambiar con la atmósfera.

Fosforilación de fotos no cíclicas. Procede con la participación de ambos fotosistemas. En este caso, los electrones se eliminan de la P 700 y el protón H + viene a la ferredoxina y se transfiere a través de una fila de portadores (Phad, etc.) en el NADF con la formación de la NAPF · H 2. Este último, como un agente reductor fuerte, se usa en las reacciones oscuras de la fotosíntesis. Al mismo tiempo, la molécula de clorofila P 680, absorbiendo el cuántico de la luz, también entra en un estado excitado, dando un electrón. Habiendo pasado a través de una serie de portadores, el electrón repone la falla del electrón en la molécula No. 700. El "agujero" electrónico de la clorofila P 680 se llena debido al electrón del ion, uno de los productos de poliesis de fotos de agua. La energía de electrones, eliminada por un cuántico de luz de P 680, durante la transición a través de la cadena de electro-transporte al sistema fotográfico 1 va a la implementación de la fotofosforilación. Con el transporte electrónico no cíclicamente, como se puede ver desde el circuito, se produce la foto del agua y la liberación de oxígeno libre.

La transferencia de electrones es la base del mecanismo de fosforilación de fotos considerado. El bioquímico inglés P. Mitchell presentó la teoría de la fotofosforilación, el nombre de la teoría quimiosmótica. Los cloroplastos de ETZ, como saben, se encuentra en la membrana de Tylacoid. Uno de los portadores de electrones en el ETC (Plastokhinon), de acuerdo con la hipótesis de P. MITCHELL, las transfiere no solo los electrones, sino también los protones (H +), moviéndolos a través de la membrana tylacoide en la dirección exterior. Dentro de la membrana tilácea con la acumulación de protones, el medio se acidifica y en relación con esto, surge el gradiente del pH: el lado exterior se vuelve menos ácido que el interior. Este gradiente también aumenta debido a la llegada de los productos de la etiqueta de fotos de los protones.

La diferencia de pH entre el lado exterior de la membrana y el interior crea una fuente importante de energía. Con esta energía, se emiten los protones por canales especiales en el crecimiento especial de hongos en el exterior de la membrana de tilacide. En estos canales hay un factor de pareja (proteína especial), que puede participar en fosfaelación de fotos. Se supone que tal proteína es una enzima de fusión que catalizó la respuesta de la decadencia ATP, pero en presencia de energía que fluye a través de la membrana de protones y su síntesis. Hasta ahora, hay un gradiente de pH y, por lo tanto, mientras se mueve electrones a lo largo de las cadenas portadoras en los sistemas fotográficos, se producirá la síntesis de ATP. Se estima que, por cada dos electrones que pasaban a través de los ETC, dentro de la tilacoide, se acumulan cuatro protones, y por cada tres protones, descargados con la participación del factor de conjugación de la membrana, se sintetiza una molécula ATP.

Por lo tanto, como resultado de la fase ligera, debido a la energía de la luz, ATP y la NAPFN 2 se forman, se usan en la fase oscura, y el producto de la foto y el agua del agua se liberan en la atmósfera. La ecuación total de la fase ligera de la fotosíntesis se puede expresar de la siguiente manera:

2N2 O + 2NADFF + 2 ADF + 2N 3 PO 4 → 2 NAPFN 2 + 2 ATP + O 2

La fotosíntesis es una combinación de los procesos de formación de energía ligera en la energía de los enlaces químicos de sustancias orgánicas con la participación de las sustancias de coloración fotosintética.

Este tipo de nutrición es característica de las plantas, procariotas y ciertos tipos de eucariotas de una sola célula.

Con síntesis natural, el carbono y el agua en la interacción con la luz se convierten en glucosa y oxígeno libre:

6CO2 + 6H2O + energía ligera → C6H12O6 + 6O2

La fisiología de la planta moderna bajo el concepto de fotosíntesis entiende una función fotométrófica, que es un conjunto de procesos de absorción, transformación y uso de la cantidad de energía luminosa en diferentes reacciones no reproductivas, incluida la conversión de dióxido de carbono a la orgánica.

Fase

Photosíntesis en plantas ocurre en las hojas a través de cloroplastos. - Orguennos semi-autónomos en dos granos relacionados con clase de clase. Con una forma plana de chapas, absorción de alta calidad y uso completo de energía ligera y dióxido de carbono. El agua necesaria para la síntesis natural proviene de las raíces a través del tejido del agua. El intercambio de gas se produce con la ayuda de la difusión a través del disstriano y en parte a través de la cutícula.

Los cloroplastos están llenos de estroma incoloro y se permean con láminas, que cuando están conectadas entre sí, forman thylacides. Está en ellos y se produce la fotosíntesis. Las cianobacterias son cloroplastos, por lo tanto, el aparato para la síntesis natural en ellos no se destaca en orgánolas separadas.

Photosíntesis procede con la participación de los pigmentos.que generalmente se sirven clorofila. Algunos organismos contienen otro pigmento: carotenoides o ficobilina. Prokaryotes tiene una bacterio-clorofila de pigmento, y estos organismos no excretan el oxígeno al final de la síntesis natural.

La fotosíntesis tiene lugar dos fases: luz y oscuridad. Cada uno de ellos se caracteriza por ciertas reacciones y sustancias interactivas. Considere un proceso de fase de lea más de la fotosíntesis.

Luz

La primera fase de la fotosíntesis. Se caracteriza por la formación de productos de alta energía que son ATP, fuente celular de energía y NADF, agente reductor. Al final de la etapa, el oxígeno se forma como un subproducto. La etapa de luz se produce necesariamente con la luz solar.

El proceso de fotosíntesis tiene lugar en las membranas tylacoides con la participación de portadores de electrones, ATP-Synthetase y clorofila (u otro pigmento).

El funcionamiento de las cadenas electroquímicas, según las cuales se produce la transmisión de electrones y los protones parcialmente hidrógeno, se forman en complejos complejos formados por pigmentos y enzimas.

Descripción del proceso de fase ligera:

1. En caso de luz solar en las placas de hojas de organismos vegetales, se produce el electrón de la clorofila en la estructura de las placas;
2. En el estado activo, las partículas salen de la molécula de pigmento y caen sobre el lado exterior del tilacido, se cobran negativamente. Esto sucede simultáneamente con la oxidación y la posterior restauración de las moléculas de clorofila, que seleccionan los siguientes electrones del agua entrados en las hojas;
3. Luego hay una foto y para la formación de iones, que dan electrones y se convierten a los radicales OH que pueden participar en reacciones y en el futuro;
4. Luego, estos radicales están conectados, formando moléculas de agua y oxígeno libre, entrando en la atmósfera;
5. La membrana tilacoide adquiere una carga positiva debido al ion hidrógeno, y en el otro, negativo a expensas de los electrones;
6. Con el logro de una diferencia de 200 mV entre los lados de la membrana, los protones pasan a través de la enzima ATP-Sintetasa, que conduce a la transformación del ADP en ATP (proceso de fosforilación);
7. Con hidrógeno nuclear liberado del agua, el NADF + se restaura en NADF · H2;

Mientras que el oxígeno libre en el proceso de reacción ingresa a la atmósfera, ATP y NADF · H2 están involucrados en la fase oscura de la síntesis natural.

Norma

Componente obligatorio para esta etapa - dióxido de carbonoQué plantas se absorben constantemente del entorno externo a través del polvo en las hojas. Los procesos de la fase oscura se mantienen en el estroma de cloroplastos. Dado que en esta etapa no se requiere mucha energía solar y se obtendrá lo suficiente durante la fase de luz ATP y NADF · H2, las reacciones en los organismos pueden ocurrir durante el día, y por la noche. Los procesos en esta etapa ocurren más rápido que en el anterior.

La combinación de todos los procesos que se producen en la fase oscura se representa como una cadena peculiar de transformaciones de dióxido de carbono consecutivas recibidas del entorno externo:

1. La primera reacción en tal cadena es la fijación del dióxido de carbono. La presencia de la enzima ribf carboxilasa contribuye al flujo rápido y liso de la reacción, lo que resulta en la formación de un compuesto hexagonal, desintegrándose en las moléculas de ácido 2 fosfoglicéricas;
2. Luego, hay un ciclo bastante complejo, incluido otro número de reacciones, una vez finalizada cuya fosfoglicerina se convierte en azúcar natural: glucosa. Este proceso se llama Ciclo de Calvin;

Junto con azúcar, ácidos grasos, aminoácidos, glicerol y nucleótidos también están ocurriendo.

La esencia de la fotosíntesis

De la tabla de comparaciones de fases ligeras y oscuras de la síntesis natural, puede describir brevemente la esencia de cada uno de ellos. La fase ligera ocurre en marinas de cloroplasto con inclusión obligatoria en la reacción de la energía de la luz. En reacciones, tales componentes están involucrados como proteínas que transportan electrones, ATP Synthetase y clorofila, que, cuando interactúan con agua, forman oxígeno libre, ATP y NAPF · H2. Para la fase oscura que ocurre en el estroma de cloroplastos, la luz del sol no es obligatoria. El azúcar natural (glucosa) se formó en la última etapa de ATP y NAPF · H2 en la interacción con dióxido de carbono.

Como se puede ver desde lo anterior, la fotosíntesis aparece un fenómeno bastante complejo y de varios etapas, que incluye una pluralidad de reacciones en las que se involucran diferentes sustancias. Como resultado de la síntesis natural, se obtiene oxígeno, que es necesario para la respiración de los organismos vivos y protegerlos de la radiación ultravioleta por la formación de la capa de ozono.

Pregunta 1. ¿Cuánta glucosa sintetizada durante la fotosíntesis se contabiliza a cada uno de los 4 mil millones de habitantes de la Tierra por año?
Si consideramos que para el año, toda la vegetación del planeta produce aproximadamente 130,000 millones de toneladas de azúcares, entonces por un residente de la Tierra (siempre que la población de la Tierra sea de 4 mil millones de habitantes), representan 32.5 millones de toneladas (130000 / 4 \u003d 32.5).

Pregunta 2. ¿Dónde se toma el oxígeno del proceso de fotosíntesis?
El oxígeno entrado en la atmósfera en el proceso de fotosíntesis se forma durante la reacción de la fotólisis, la descomposición del agua bajo la acción de la energía solar de la luz (2N2 O + Energía de la luz \u003d 2H 2 + O 2).

Pregunta 3. Cuál es el significado de la fase ligera de la fotosíntesis; Fase Oscura?
Fotosíntesis- Este es el proceso de sintetizar sustancias orgánicas de inorgánica bajo la acción de la energía de la luz solar.
La fotosíntesis en las células vegetales va en cloroplastos. Fórmula total:
6CO 2 + 6N 2 O + Energía de luz \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
La fase ligera de la fotosíntesis es solo en la luz: el cuántico de la luz golpea el electrón de la molécula de clorofila que se encuentra en la membrana tilacoide.; Un electrón en relieve vuelve hacia atrás, o entra en la cadena de oxidación mutuamente enzimas. El circuito de enzimas transmite un electrón al lado exterior de la membrana tilácea al portador de los electrones. La membrana se carga negativamente desde el exterior. Una molécula de clorofila cargada positivamente, tendida en el centro de la membrana, oxida enzimas que contienen iones de manganeso que se encuentran en el interior de la membrana. Estas enzimas se trazan en las reacciones de la fotólisis del agua, como resultado de lo que se forma N +; Los protones de hidrógeno se lanzan a la superficie interna de la membrana de Thylacide, y aparece una carga positiva en esta superficie. Cuando la diferencia de potencial en la membrana tylacoide alcanza los 200 mV, los protones comienzan a deslizarse a través del canal de la sintetasa ATP. Se sintetiza ATP.
En la fase oscura del CO 2 y el hidrógeno atómico asociado con los transportistas, la glucosa se sintetiza debido a la energía ATP. La síntesis de glucosa se encuentra en el estroma de cloroplastos en sistemas de enzimas. Respuesta total de la etapa oscura:
6SO 2 + 24H \u003d C 6 H 12 O 6 + 6N 2 O.
La fotosíntesis es muy productiva, pero los cloroplastos de la hoja se capturan para participar en este proceso de solo 1 cuántico de luz de 10,000. Sin embargo, es suficiente para garantizar que la planta verde pueda sintetizar 1 g de glucosa por hora de la superficie. De hojas con un área de 1m 2.

Pregunta 4. ¿Por qué es necesario la presencia en el suelo de las bacterias quimiosintéticas para las plantas más altas?
Se necesitan plantas para el crecimiento normal y el desarrollo de sales minerales que contienen elementos tales como nitrógeno, fósforo, potasio. Muchos tipos de bacterias que pueden sintetizar los compuestos orgánicos que necesitan de inorgánicos debido a la energía de las reacciones de oxidación química que se producen en la célula pertenecen a la quimiotrofam. Las sustancias de bacterias capturadas se oxidan, y la energía resultante se usa en la síntesis de moléculas orgánicas complejas de CO 2 y H2O. Este proceso se llama quimiosíntesis.
El grupo más importante de organismos quimiosintéticos son bacterias nitrificantes. Explorándolos, S.N. Vinogradsky en 1887 abrió el proceso. quimiosíntesis. Las bacterias nitrificantes, tapizadas en el suelo, oxidan el amoníaco, formadas al pudrir residuos orgánicos, a ácido nitrogenado:
2mn 3 + ZO 2 \u003d 2NO 2 + 2N 2 O + 635 KJ.
Luego, las bacterias de otros tipos de este grupo se oxidan por ácido nitroxy a nitricio:
2NO 2 + O 2 \u003d 2NNNNO 3 + 151.1 KJ.
Interactuar con sustancias minerales del suelo, los ácidos nitrogenados y nítricos forman sales que son los componentes más importantes de la nutrición mineral de las plantas más altas. Bajo la acción de otros tipos de bacterias en el suelo, la formación de fosfatos, también utilizada por plantas más altas.
De este modo, Quimiosíntesis - Este es el proceso de la síntesis de sustancias orgánicas de la energía inorgánica debido a la energía de las reacciones de oxidación química que se producen en la célula.