фотосинтез

1. Фотосинтез

Занятие для iQ-центра
Преподаватель Садовникова
Дарина Евгеньевна

2.

3.

Фотосинтез - сложный химический процесс
преобразования энергии квантов света в
энергию химических связей. В результате
фотосинтеза происходит синтез
органических веществ из неорганических
(СО2 и Н2О).
Фотосинтез состоит из двух фаз:
светозависимой (световой) и
светонезависимой (темновой).
Этот процесс происходит только в
растительных клетках (в
тилакоидах!!!), а также у некоторых
бактерий и одноклеточных
животных. Фотосинтез
осуществляется при участии
хлорофилла - зеленого пигмента,
окрашивающего органы растений в
зеленый цвет

4. Светозависимая (световая) фаза фотосинтеза

Эта фаза происходит только на свету на мембранах тилакоидов в
хлоропластах. В ней принимают участие различные ферменты, белкипереносчики, молекулы АТФ-синтетазы и зеленый пигмент
хлорофилл.
1. Луч света падает на молекулу хлорофилла, встроенную в мембрану тилакоида
2. Молекула хлорофилла приходит в возбужденное состояние и начинает отдавать
электроны. Они переходят на внешнюю мембрану тилакоида, заряжая ее
отрицательно
3. В то же время луч света действует на молекулу Н2О, которая находится внутри
тилакоида.
Происходит фотолиз воды H2O --> H+ + OH-, образуются протоны водорода H+, которые
скапливаются на внутренней мембране тилакоида, заряжая ее положительно.
Гидроксид-ионы отдают лишний электрон, превращаясь в реакционно способные
радикалы OH, которые собираются вместе и образуют молекулу воды и свободный
кислород (это побочный продукт, который в дальнейшем удаляется в ходе газообмена).
4OH --> 2H2O + O2↑

5.

4. Образовавшиеся при фотолизе воды протоны H+ скапливаются с
внутренней стороны мембраны тилакоидов, а электроны - с
внешней. В результате по обе стороны мембраны накапливаются
противоположные заряды – возникает разность потенциалов.
Когда она достигает критической точки в 200 миллиВольт,
открывается канал АТФ-синтетаза
5. Через этот канал часть протонов водорода проталкивается на
внешнюю мембрану тилакоида. В результате этого выделяется
энергия, которая может быть использована для
фосфорилирования молекул АДФ (АДФ+Ф=АТФ). Образуется АТФ
для темновой фазы.
6. Протоны, попав на поверхность мембраны тилакоидов,
соединяются с электронами и образуют атомарный водород,
который используется для восстановления молекулы-переносчика
протонов водорода НАДФ (никотинамиддинуклеотидфосфат).
Благодаря этому окисленная форма - НАФД+ превращается в
восстановленную - НАДФ∗H2, которая поступает в темновую фазу.

6.

Итоги световой
фазы:
1. Образуется АТФ
для темновой
фазы
2. Образуется
НАДФ*Н2 для
темновой фазы
3. Выделяется
кислород как
побочный
продукт!

7. Светонезависимая ( темновая) фаза фотосинтеза

1. Происходит в СТРОМЕ тилакоида ПОСТОЯННО и днем
и ночью независимо от наличия света
2. Темновая фаза состоит из циклических реакций (цикл
Кальвина) восстановления СО2 до С6Н12О6 (глюкоза)
при участии АТФ и НАФД*Н2.
Для образования одной молекулы глюкозы требуется 6
молекул CO2, 12 НАДФ∗H2 и 18 АТФ.
Таким образом, в результате темновой
(светонезависимой) фазы фотосинтеза образуется
глюкоза, которая в дальнейшем может быть
преобразована в крахмал, служащий для запасания
питательных веществ у растений.

8.

9. Скорость фотосинтеза зависит от:

1. Яркость света: у светолюбивых растений
скорость растет с увеличением солнечного
освещения, у теневыносливых она достигает
максимума при его половине
2. Количество СО2 (3-3,5% в атмосфере):
наиболее интенсивно фотосинтез идет при
незначительном повышении содержания
углекислого газа
3. Температура: оптимальная для большинства
растений +20-28 градусов.

10. Значение фотосинтеза

1.
С точки зрения эволюции:
Возникновение аэробного дыхания
Накопление в атмосфере кислорода
Выход организмов на сушу
Образование озонового экрана, защищающего от уфизлучения
2. В целом:
• Поглощение углекислого газа из атмосферы
• Обеспечение питания (энергии) для гетеротрофных
организмов и организмов в целом
• Участвует в образовании залежей угля, торфа и нефти

11. Хемосинтез

• Хемосинтез - автотрофный тип питания,
который характерен для некоторых
микроорганизмов, способных создавать
органические вещества из неорганических. Это
осуществляется за счет энергии, получаемой
при окислении других неорганических
соединений (железо- , азото-,
серосодержащих веществ).
• Большинство хемосинтезирующих бактерий
относится к аэробам, для жизни им необходим
кислород.

12.

• хемосинтезирующие бактерии
• Нитрифицирующие бактерии получают энергию для синтеза
органических веществ, окисляя аммиак до азотистой, а затем до
азотной кислоты:
• 2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + Q;
2HNO2 +O2 → 2HNO3 + Q.
• Серобактерии получают энергию, окисляя сероводород до сульфатов:
• 2 H2S+ O2 → 2H2O + 2S + Q;
S+ 3 O2+ 2H2O → 2H2SO4 + Q.
• Водородные бактерии получают энергию, окисляя водород до воды:
• 2Н2 + O2 → H2O2 + Q.
• Железобактерии получают энергию, окисляя двухвалентое
железо до трехвалентного.
• При этой реакции энергии выделяется немного, поэтому
железобактерии окисляют большое количество закисного железа.
• Полученная в реакциях окисления неорганических соединений
энергия переводится в энергию макроэнергетических связей АТФ.

13. Значение хемосинтеза

• Хемосинтезирующие бактерии являются неотъемлемым
звеном круговорота в природе таких элементов как: азот, сера,
железо.
• Нитрифицирующие бактерии обеспечивают переработку
(нейтрализацию) ядовитого вещества - аммиака. Они также
обогащают почву нитратами, которые очень важны для
нормального роста и развития растений.
• Усвоение нитратов происходит за счет клубеньковых бактерий
на корнях бобовых растений, однако важно помнить, что
клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии, в отличие от
нитрифицирующих бактерий, питаются гетеротрофно.
• уничтожают в природе ядовитые вещества: аммиак и
сероводород;
• серобактерии используются для очистки сточных вод.