Фотосинтез – синтез первичного органического вещества

Пластический обмен – это совокупность всех реакций биосинтеза, которые происходят в организме. К нему относятся фотосинтез, синтез белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Фотосинтезом называется процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного света. Этот процесс происходит в зеленых пластидах – хлоропластах – при участии хлорофилла. Общее уравнение процесса фотосинтеза: 6СО₂+ 6Н₂О -^свет-> С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Процесс фотосинтеза – это цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых происходит восстановление углекислого газа до глюкозы. Он протекает в две фазы: световую и темновую.

Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах гран хлоропластов только на свету. Обеспечивается двумя фотосистемами (фотосистема 2 - Р₆₈₀; фотосистема 1 - Р₇₀₀). В световую фазу под влиянием фотонов солнечного света происходит переход электронов атома магния в молекуле хлорофилла на более высокий энергетический уровень. Электроны приобретают при этом энергию, которую они передают другим соединениям, а сами выстраиваются на наружной поверхности мембраны тилакоидов. В это же время под действием света происходит фотолиз воды с образованием Н⁺ и ОН^-. Ионы гидроксила отдают свои электроны на восстановление магния и превращаются в радикалы ОН, которые взаимодействуют между собой, образуя воду и свободный кислород. Кислород выходит в атмосферу, он является побочным продуктом реакций фотосинтеза. Ионы Н⁺ накапливаются на внутренней поверхности мембраны тилакоидов, электроны – на наружной. Создается разность потенциалов. Когда разность потенциалов достигает критического уровня (200 мВ), протоны водорода Н⁺ проходят через каналы фермента АТФ-синтетазы, встроенной в мембрану тилакоидов, и соединяются с электронами на наружной поверхности мембраны с образование атомов Н. Выделяющаяся при этом энергия идет на синтез АТФ из АДФ- и фосфорной кислоты с участием фермента АТФ-синтетазы. Атомы водорода (Н) соединяются с НАДФ и восстанавливают его до НАДФН₂. НАДФ выполняет роль промежуточного переносчика водорода.

Таким образом основными событиями световой фазы являются: фотолиз воды, выделение кислорода, синтез АТФ и восстановление НАДФ до НАДФН₂.

Далее наступает темновая фаза фотосинтеза, протекающая в строме хлоропластов, для которой свет не нужен. В этой фазе за счет энергии АТФ, синтезированной в световой фазе, происходит синтез сложных органических соединений из СО₂, поступающего из воздуха, и водорода, который в строму приносит НАДФН₂. Процесс синтеза углеводов происходит циклично и называется циклом Кальвина (С₃ -цикл). Конечным продуктом этого цикла является фосфоглицериновый альдегид (ФГА), который используется для:

1) синтеза глюкозы, которая затем превращается в крахмал;

2) синтеза аминокислот, путем присоединения аминогрупп;

3) синтеза жирных кислот.

На скорость фотосинтеза оказывают влияние: количество падающего света, наличие влаги, минеральных солей, концентрация СО₂, температура.

Способы фиксации СО₂ в темновой фазе фотосинтеза у различных растений:

1. С₃ растения (большинство произрастающих растений в умеренном климате) – акцептором СО₂ у них является рибулозодифосфат.

2. С₄ растения (кукуруза, сахарный тростник, сорго) – акцептором СО₂ у них является фосфоенолпируват (фосфоенолпировиноградная кислота).

3. САМ растения (кактусы, молочаи, толстянковые и другие суккуленты пустынь) – акцептором СО₂ у них являются органические кислоты.

Значение фотосинтеза:

1. При фотосинтезе растениями синтезируются органические вещества из неорганических. Эти органические вещества используются гетеротрофами для питания.

2. В процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ, а выделяется кислород, который все живые организмы используют для дыхания.

Date: 2015-04-23; view: 1321; Нарушение авторских прав