Фотосинтез. Хемосинтез

1.

Фотосинтез. Хемосинтез

2. Фотосинтез обеспечивает биосферу кислородом и органическими соединениями, которые используются живыми организмами в качестве

пищи
Длительное время жизнь существовала
в бескислородной среде
Первыми микроорганизмами, которые начали вырабатывать
кислород 2,5 млрд лет тому назад путем фотосинтеза,
были океанические цианобактерии
Появление кислорода привело к экологической катастрофе, поскольку этот газ был ядовит для
анаэробных организмов, которые были доминирующими. Смена состава атмосферы привела к
массовому вымиранию видов. Но эта экологическая катастрофа создала условия для развития
энергетически более выгодного кислородного метаболизма живых организмов и развитию новых форм

3. Фотосинтез – сложный химический процесс преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических

соединений при участии фотосинтетических пигментов
В хлоропластах высших растений
и водорослей находится хлорофилл
Хлоропласты
гороха посевного
Зеленые серобактерии
Фотосинтезирующие
Одноклеточная
зеленая водоросль бактерии содержат пигмент
бактериохлорофилл
Netrium desmid
У архей имеется
бактериородопсин

4. Хлоропласты

- двухмембранные органеллы клеток,
Хлоропласты
в которых происходит фотосинтез
Строение молекулы хлорофилла
внешняя мембрана
внутренняя мембрана
тилакоид
Молекула хлорофилла
способна избирательно
поглощать энергию света,
запасать ее и преобразовывать
в химическую энергию
соединений
строма
грана
(стопка тилакоидов)
ламелла

5.

Хлорофилл вместе с другими пигментами собраны в функциональные
единицы – фотосистемы. В составе фотосистемы - 250-400 молекул
свет
реакционный центр
фотосистемы
акцептор
транспорт
энергии
Типы фотосистем:
- фотосистема І – Р700
- фотосистема ІІ – Р680
Хлорофилл
хлорофилл + + е -
молекула хлорофилла
комплекс пигментов,
которые поглощают свет

6.

О2
СО2
Процесс фотосинтеза
включает две стадии:
С6Н12О6
Н2О
Для фотосинтеза
необходимы:
- углекислый газ
- вода
- солнечный свет
- фотосинтетические
пигменты
- световая – происходит на
мембранах тилакоидов, на
свету, производит для
следующей стадии энергию и
Гидроген;
- темновая – происходит в
строме хлоропласта, не
требует света, происходит
синтез углеводов

7.

8.

Световая фаза фотосинтеза
свет
Фотосистема ІІ
1. Фотосистема ІІ поглощает световую энергию, которая передается
пигментами, пока не достигнет молекулы хлорофилла. Молекула теряет
электрон, который переходит на более высокий энергетический уровень.

9.

Световая фаза фотосинтеза
Фотосистема ІІ
2. Возбужденные электроны переносятся на молекулы-носители внутри
мембраны тилакоида (электрон транспортная цепь), теряя энергию.
3. Протоны Гидрогена перекачиваются из стромы хлоропласта в тилакоид.

10.

Световая фаза фотосинтеза
Фотосистема ІІ
4. «Выбитый» из хлорофилла электрон заменяется
электроном от воды в результате фотолиза.
5. Протоны Гидрогена создают градиент концентрации внутри тилакоида.

11.

Световая фаза фотосинтеза
Фотосистема ІІ
АТФ-синтетаза
5. Протоны Гидрогена возвращаются в строму через АТФ-синтетазу.
6. АТФ-синтетаза использует их прохождение для синтеза АТФ (из АДФ + Ф) –
этот процесс называется фотофосфорилирование.

12. Работа АТФ-синтетазы

13.

Световая фаза фотосинтеза
свет
Фотосистема І
7. Фотосистема І также поглощает световую энергию, которая также
передается пигментами, пока не достигнет молекулы хлорофилла.
Молекула тоже теряет электрон, который переходит на более высокий
энергетический уровень.

14.

Световая фаза фотосинтеза
світло
Фотосистема І
8. Энергия электронов из фотосистемы I используется для восстановления
НАДФ +.
9. Образуется НАДФН2 – который необходим (совместно с АТФ) для
осуществления независимых от света реакций.

15.

Световая фаза фотосинтеза
світло
Фотосистема І
10. Электроны, потерянные в фотосистеме І, заменяются электронами из
фотосистемы II, которые прошли электрон-транспортной цепью и
вернулись на свой первоначальный энергетический уровень.

16.

Световая фаза фотосинтеза
Результаты световой фазы
фотосинтеза:
- фотолиз воды, у результате чего
образуются электроны, протоны
Гидрогена и кислород, который
является побочным продуктом;
- образование АТФ в процессе
фотофосфорилирования;
- восстановление НАДФ + до НАДФН.
Суммарное уравнение световой фазы фотосинтеза:
12Н2О + 12 НАДФ + + 18 АДФ + 18 Ф
6О2 + 12 НАДФН2 + 18 АТФ

17.

Темновая фаза фотосинтеза
В темновой фазе используются АТФ и НАДФН2, которые образовались в
световой фазе, а также Углерод из углекислого газа, который поступает
через устьица листьев и зеленых стеблей.
Восстановление Углерода
происходит в ходе
реакций цикла Кальвина
Мелвин Кальвин - Лауреат Нобелевской премии
по химии (1961 год)

18.

Темновая фаза фотосинтеза
Два оборота цикла
6
6
РиБФ
ФГ х 12
12
6
6
12
6Ф
12 Ф
12
ТФ
2
ТФ
12
12Н
12
1. Молекула углекислого газа присоединяется к пентозе рибулезобифосфату.
2. Образуется нестойкий продукт (6С), который распадается на 2 молекулы
фосфоглицерата ФГ (3С).

19.

Темновая фаза фотосинтеза
Два оборота цикла
6
6
РиБФ
ФГ х 12
12
6
6
12
6Ф
12 Ф
12
ТФ
2
ТФ
12
12
3.Фосфоглицерат ФГ преобразуется в триозофосфат ТФ –
первый углерод (3С) - с помощью НАДФH2 і AТФ.
12Н

20.

Темновая фаза фотосинтеза
Два оборота цикла
6
6
РиБФ
ФГ х 12
12
6
6
12
6Ф
12 Ф
12
ТФ
2
ТФ
12
12Н
12
4. Из 12 молекул триозофосфата ТФ 10 остаются в цикле, регенеруют
в 6 молекул рибулозобисфосфата РиБФ, а 2 молекули выходят из цикла
и преобразуются в глюкозу и другие органические соединения.

21.

Темновая фаза фотосинтеза
Результаты темновой фазы фотосинтеза:
использование энергии АТФ, восстановленных НАДФН2 и
молекул углекислого газа для образования глюкозы и других
органических соединений
Суммарное уравнение темновой фазы фотосинтеза:
6СО2 + 12 НАДФН2 + 18 АТФ
С6Н12О6 + 12 НАДФ + + 18 АДФ + 18 Ф + 6 Н2О
Общее уравнение фотосинтеза:
6СО2 + 6 Н2О
С6Н12О6 + О2

22.

23.

Хемосинтез
Хемосинтез - это процесс синтеза органических веществ из углекислого
газа за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ,
который осуществляется микроорганизмами в процессе их
жизнедеятельности
Процесс хемосинтеза осуществляют
хемоавтотрофные бактерии:
нитрифицирующие
бактерии
окисляют аммиак
сначала до нитритов,
а потом — до нитратов
Nitrosomonas europaea
С.М.Виноградский открыл хемосинтез,
впервые показал возможность получения
энергии за счет окисления сероводорода

24.

Хемосинтез
Хемосинтез - это процесс синтеза органических веществ из углекислого
газа за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ,
который осуществляется микроорганизмами в процессе их
жизнедеятельности
Процесс хемосинтеза осуществляют
хемоавтотрофные бактерии:
- серобактерии (окисляют
сероводород и другие
соединения Сульфура до
сульфатной кислоты)
Thiosphaera pantotropha
С.М.Виноградский открыл хемосинтез,
впервые показал возможность получения
энергии за счет окисления сероводорода

25.

Хемосинтез
Хемосинтез - это процесс синтеза органических веществ из углекислого
газа за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ,
который осуществляется микроорганизмами в процессе их
жизнедеятельности
Процесс хемосинтеза осуществляют
хемоавтотрофные бактерии:
- железобактерии (окисляют
соединения двухвалентного
Феррума до трехвалентного)
Mariprofundus ferrooxydans
С.М.Виноградский открыл хемосинтез,
впервые показал возможность получения
энергии за счет окисления сероводорода

26.

Остались ли вопросы?