Fotosinteza - kaj je to? Faze fotosinteze. Pogoji za fotosintezo

Ste se kdaj spraševali, koliko živih organizmov na planetu? In konec koncev, morajo vsi dihati kisik, da bi ustvarili energijo in dihali ogljikov dioksid. Bilo je ogljikov dioksid

Glede na zgoraj navedeno se postavlja zelo logično vprašanje: kako to, da še nismo zadušili, če so vse živo bitje strupenega ogljikovega dioksida? Odrešenik vseh živih bitij v tej situaciji je fotosinteza. Kakšen je ta proces in kakšna je njena potreba?

Njegov rezultat je prilagoditev ravnovesja ogljikovega dioksida in nasičenosti zraka s kisikom. Tak postopek je znan samo predstavnikom sveta rastlinstva, torej rastlinam, saj se pojavlja le v njihovih celicah.

Sama po sebi je fotosinteza izjemno zapleten postopek, odvisno od določenih pogojev in se pojavlja v več fazah.

Opredelitev pojma

V skladu z znanstveno opredelitvijo, Organska snov v proces fotosinteze preoblikovati v organske celice na celični ravni avtotrofni organizmi zaradi vpliva sončne svetlobe.

V bolj razumljivem jeziku je fotosinteza proces, v katerem se pojavi naslednje:

1. Rastlina je nasičena z vlago. Vira vlage je voda iz tal ali vlažnega tropskega zraka.
2. Obstaja reakcija klorofila (posebna snov, ki jo vsebuje rastlina) v učinek sončne energije.
3. Potrebna hrana za predstavnike flore, ki jih ne morejo samostojno proizvesti, je heterotrofna in so sami njihovi proizvajalci. Z drugimi besedami, rastline jedo tisto, kar proizvajajo. To je posledica fotosinteze.

Prva faza

Skoraj vsaka rastlina vsebuje zeleno snov, skozi katero lahko absorbira svetlobo. Ta snov ni nič več kot klorofil. Njegovo kje so kloroplasti. Toda kloroplasti se nahajajo v stebelnem delu rastline in njegovem sadju. Vendar je fotosinteza listja še posebej pogosta v naravi. Ker je slednja precej preprosta v svoji strukturi in ima relativno veliko površino, kar pomeni, da bo količina energije, ki je potrebna za proces reševalca, precej večja.

Ko svetlobo absorbira klorofil, je slednja v stanju vzbujanja in prenaša energijska sporočila v druge organske molekule rastline. Največja količina takšne energije je udeležencem v procesu fotosinteze.

2. stopnja

Formiranje fotosinteze v drugi fazi ne zahteva obvezne udeležbe svetlobe. Sestoji iz oblikovanja kemičnih vezi z strupenim ogljikovim dioksidom, ki ga sestavljajo zračne mase in voda. Sintetizirajo se tudi številne snovi, ki zagotavljajo vitalno aktivnost predstavnikov flore. Takšni so škrob, glukoza.

V rastlinah taki organski elementi delujejo kot vir prehrane za posamezne dele rastline, hkrati pa zagotavljajo običajen potek življenjskih procesov. Take snovi se pridobijo in predstavniki favne, ki porabijo rastline za hrano. Človeško telo je nasičeno s temi snovmi s hrano, ki je vključena v dnevno prehrano.

Kaj? Kje? Kdaj?

Če se organske snovi spremenijo v ekološko, je treba zagotoviti ustrezne pogoje za fotosintezo. Za obravnavani proces je najprej potrebna svetloba. Gre za umetno in sončno svetlobo. Narava je običajno rastlin dejavnost značilna intenzivnost spomladi in poleti, da je, ko je treba prejeti veliko količino sončne energije. Kaj ne moremo reči o jesenski por, ko je manj svetlobe, je dan krajši. Kot rezultat, listje postane rumeno, nato pa popolnoma pade. Toda takoj, ko je prvi spomladanski sijaj žarki sonca, zelena rast trave takoj nadaljevati svoje dejavnosti klorofila, in bodo začeli aktivno razvoj kisika in drugih hranil, ki so bistvenega pomena narava.

Pogoji fotosinteze ne vključujejo samo osvetlitve. Tudi vlažnost mora biti dovolj. Konec koncev, rastlina najprej absorbira vlago, nato pa reakcija začne s sodelovanjem sončne energije. Rezultat tega procesa so prehrambeni proizvodi rastlin.

Samo v prisotnosti zelene snovi pride do fotosinteze. Kaj je klorofil, smo že povedali zgoraj. Delujejo kot nekakšni vodniki med svetlobno ali sončno energijo in samimi rastlinami, ki zagotavljajo pravilen pretok svojega življenja in dejavnosti. Zelene snovi lahko absorbirajo veliko sončne svetlobe.

Kisik igra pomembno vlogo. Da bi proces fotosinteze uspel, rastline potrebujejo veliko, saj vsebuje le 0,03% ogljikove kisline. Zato je od 20 000 m³ zrak je mogoče dobiti 6 m³ kisline. To je zadnja snov - glavni izvor snovi za glukozo, ki pa je snov, ki je potrebna za življenje.

Obstajata dve stopnji fotosinteze. Prvi se imenuje svetloba, drugi je temen.

Kakšen je mehanizem toka svetlobne faze

Lahka stopnja fotosinteze ima drugo ime - fotokemično. Glavni udeleženci na tej stopnji so:

• energijo sonca;
• različne pigmente.

S prvim delom je vse jasno, to je sončna svetloba. In to so pigmenti, ki jih vsi ne poznajo. So zeleni, rumeni, rdeči ali modri. Zeleni so klorofili skupin "A" in "B", rumeni in rdeči / modri - phycobilins. Fotokemično aktivnost med udeleženci te faze procesa se kaže le s klorofili "A". Preostalo pripada komplementarni vlogi, katere bistvo je zbiranje svetlobnih kvant in njihov prevoz v fotokemijski center.

Ker je klorofil zmožen učinkovito absorbirati sončno energijo z določeno valovno dolžino, so bili identificirani naslednji fotokemični sistemi:

- Fotokemijski center 1 (zelene snovi skupine "A") - sestava vključuje pigment 700, ki absorbira svetlobne žarke, katerih dolžina je približno 700 nm. Ta pigment ima temeljno vlogo pri ustvarjanju izdelkov svetlobe fotosinteze.

- Fotokemijski center 2 (zelene snovi skupine "B") - sestava vključuje pigment 680, ki absorbira svetlobne žarke, katerih dolžina je 680 nm. Vloga drugega plana ima v vlogi polnjenja elektronov, ki jih je izgubil fotokemični center 1. To se doseže zaradi hidrolize tekočine.

Ob 350- 400 molekul pigmentov, ki imajo koncentrirano svetlobnih tokov v fotosistemu 1 in 2 le eno molekulo pigmenta, kar je fotokemično aktivna - klorofila skupino "A".

Kaj se dogaja?

1. Svetlobna energija, ki jo absorbira rastlina, vpliva na pigment 700, ki ga vsebuje, ki prehaja iz normalnega stanja v stanje vzbujanja. Pigment izgubi elektron, kar ima za posledico nastanek tako imenovane elektronske luknje. Potem lahko molekula pigmenta, ki je izgubila elektron, deluje kot akceptor, to je stranka, ki prejme elektron in vrne svojo obliko.

2. Postopek fotokemične razgradnje tekočine v centru za absorbiranje svetlobe pigment 680 fotosistemu 2. Pri razpadu vodnih oblikovanih elektronov, ki so prvotno sprejete materiala, kot citokrom C550 in označene s črko Q. Nato s citokromom elektronov vstop nosilce tokokroga in se transportira v center 1 zaradi fotokemičnih zapolnitev luknje e, ki je posledica penetracije svetlobnih kvantov in postopku obnovitve pigmenta 700.

So časi, ko takšna molekula vrne elektronov ostaja enaka. To bo pripeljalo do osamitve svetlobne energije kot toplote. Toda skoraj vedno elektrone, ki ima negativen naboj, skupaj s posebnimi železo-žveplovih proteinov in se izvaja na eni od verig ali pigmenta 700 spada v drugo vektorsko vezja in združena s konstantnim akceptorja.

V prvi varianti poteka cikličen transport elektrona zaprtega tipa, medtem ko v drugem primeru poteka nekcikličen prevoz.

Oba postopka sodi v prvi stopnji fotosinteze pod katalizirajo isto verigo elektronskih nosilcev. Vendar je treba poudariti, da je za ciklično tipa fotofosforilacijo začetek in konec istočasno transportiranje CHL točke, medtem ko ciklični prehod vključuje prevoz snovi zeleno skupino "B" klorofila "A".

Značilnosti cikličnega transporta

Fosforilacija cikličnih imenuje tudi fotosintetičnega. Kot rezultat tega procesa proizvaja ATP molekule. Podlaga za to je povratni prevoz po nekaj zaporednih fazah vzbujeno stanje elektronov na pigment 700, s čimer se sprosti energija, sprejemni del v fosforilirno encimskega sistema za nadaljnjo koncentracijo v fosfatnih vezi ATP. To pomeni, da se energija ne porazgubi.

Ciklična fosforilacija je primarna reakcija fotosinteze, ki temelji na tehnologiji nastajanja kemične energije na membranskih površinah kloroplastnega tilaktoida zaradi uporabe sončne energije.

Brez fotosorpcijske fosforilacije reakcije asimilacije v temna faza fotosinteze nemogoče.

Ponudbe prevoza ne-cikličnega tipa

Postopek obsega obnovo NADP + in tvorbo NADP * H. Mehanizem temelji na prenosu elektronov na ferredoksin, njegovo redukcijsko reakcijo in nadaljnji prehod na NADP + z nadaljnjim zmanjšanjem na NADP * H.

Posledično so elektroni, ki so izgubili pigment 700, dopolnili z elektroni vode, ki se razgrajujejo pod svetlobnimi žarki v foto-sistemu.

Ne-ciklična pot elektronov, katere tok vključuje tudi lahka fotosinteza, se uresničuje z interakcijo obeh foto-sistemov med seboj, njihova elektronska transportna veriga pa jih povezuje. Svetlobna energija usmerja pretok elektronov nazaj. Med transportom iz fotokemičnega centra 1 v središče 2 elektrone izgubijo nekaj svoje energije zaradi kopičenja kot protonskega potenciala na membranski površini tilaktoida.

V temni fazi fotosinteze procesu oblikovanja protonske tipa potencial v elektronski transportni verigi, in postopke za tvorbo ATP v kloroplaste je skoraj identičen z enakim postopkom v mitohondrijih. Toda funkcije so še vedno prisotne. Tilaktoidi v tej situaciji so mitohondrije obrnjene na napačno stran. To je glavni vzrok, da elektroni in protoni premikajo skozi membrano v nasprotni smeri glede na tok prenos v mitohondrijski membrani. Elektroni se prevažajo zunaj, protoni pa se kopičijo v notranjem delu tilaktoidnega matriksa. Slednji ima le pozitiven naboj, zunanja membrana tilaktoida pa je negativna. Iz tega sledi, da je pot gradoventa protonskega tipa v nasprotju s svojo pot v mitohondriji.

Naslednja značilnost je visoka pH vrednost potenciala protona.

Tretja značilnost je prisotnost le dveh konjugacijskih mest v tilaktoidni verigi in posledično je razmerje med molekulo ATP in protonomom 1: 3.

Zaključek

V prvi fazi je fotosinteza interakcija svetlobe (umetna in ne-umetna) z elektrarno. Reagiraj na žarke zelenih snovi - klorofila, ki je večinoma v listih.

Nastajanje ATP in NADP * H je rezultat te reakcije. Ti izdelki so potrebni za prehod temnih reakcij. Zato je svetlobni oder obvezen proces, brez katerega se druga stopnja ne bo zgodila - temna.

Dark Stage: bistvo in značilnosti

Temna fotosinteza in njene reakcije so postopek ogljikovega dioksida v snovi organskega izvora s proizvodnjo ogljikovih hidratov. Uresničitev takih reakcij se pojavi v stromi kloroplasta in produkti prve faze fotosinteze, svetlobe, aktivno sodelujejo pri njih.

Mehanizem temne faze fotosinteze temelji na procesu asimilacije ogljikov dioksid (imenovano tudi fotokemična karboksilacija, Calvinov cikel), za katerega je značilna cikličnost. Sestavljen je iz treh faz:

1. Karboksilacija - dodatek CO₂.
2. Faza okrevanja.
3. Faza regeneracije ribulosodifosfata.

Ribulofosfat - sladkorji s petimi ogljikovimi atomi - podvrženi postopkom fosfatnem zaradi ATP, s katerim ribulozodifosfat ki je nadalje podvržemo karboksilacije s povezavo s CO₂ Produkt s šestimi ogljikovimi atomi, ki takoj razgradijo z reakcijo z vodno molekulo, ustvarjajo dva molekulskih vrst phosphoglyceric kisline. Potem kislina doživlja popolno obnovo v izvajanje encimskih reakcij pri katerih se zahteva prisotnost ATP in NADP, da se tvori sladkor treh ogljikih - tri-ogljik sladkorja trioza ali aldehidni phosphoglyceraldehyde. Ko se dva tovrstna trioza kondenziranih heksozni molekula pridobljena, ki je lahko del molekule škroba in debugged rezerve.

To fazo dopolnjuje dejstvo, da se med procesom fotosinteze absorbira ena molekula CO₂ in uporaba treh in štirih molekul ATP H atomov Geksozofosfat predmet reakcij pentoza fosfatne cikla, ki izhajajo iz regeneracijske ribulozofosfata ki jih je mogoče ponovno združiti z drugo molekulo ogljikove kisline.

Karboksilacije reakcija, okrevanje, regeneracija ni mogoče šteti le za posebne celice, kjer poteka fotosinteza. Kaj je "enotna" procesi pretoka, tudi ni mogoče reči, saj še vedno obstaja razlika - ko je postopek izterjave uporablja NADPH + H namesto NAD + H.

Pristop CO₂ ribulozodifosfat podvržemo katalizo, ki določa ribulozodifosfatkarboksilaza. Reakcijski produkt je 3-fosfoglicerat, vrnitev na račun NADPH * H2 in ATP v gliceraldehidne-3-fosfat. Postopek redukcijo katalizirajo gliceraldehidne 3-fosfat dehidrogenaza. Slednje enostavno pretvorimo v dihidroksiaceton fosfat. Nastane fruktoza-bisfosfat. Del njenih molekul je vključen v Regeneracija procesni ribulozodifosfat je zaprtega kroga, in drugi del upravlja ustvariti rezerve ogljikovih hidratov v fotosintetičnih celicah, t.j. ima fotosintezo ogljikovih hidratov.

Energija svetlobe je potrebna za fosforilacijo in sintezo snovi organskega izvora, energija oksidacije organskih snovi pa je potrebna za oksidativno fosforilacijo. Zato vegetacija zagotavlja življenje živalim in drugim organizmom, ki so heterotrofni.

Organske dušikovih snovi absorbira tipa fotosintetičnih organizmov z redukcijo anorganskega nitrata in žveplo - zaradi zmanjšanja sulfate do sulfhidrilne skupine aminokislin. Zagotavlja tvorbo proteinov, nukleinskih kislin, lipidov, ogljikovih hidratov, kofaktorji je fotosintezo. Kaj so "izbrane" snovi vitalnega za rastline, ki jih je že bilo poudarjeno, ampak na sekundarnih sinteznih izdelkov, ki so dragocene zdravilne učinkovine (flavonoidi, alkaloidi, terpeni, polifenoli, steroidi, orgkisloty in drugi), je rekel niti besede. Zato lahko brez pretiravanja rečemo, da je fotosinteza obljuba življenja rastlin, živali in ljudi.