Тема: Световая фаза фотосинтеза

ФОТОСИНТЕЗ Биологический смысл: преобразование солнечной энергии в химическую энергию органических соединений.

ФОТОСИНТЕЗ СВЕТОВАЯ ФАЗАТЕМНОВАЯ ФАЗА Молекулы пигментов поглощают фотоны, передают поглощенную энергию молекулам хлорофилла, происходит трансформация энергии света в химическую энергию АТФ и восстановленного НАДФ*Н, выделяется кислород в результате фоторазложения воды. Эти процессы происходят на мембранах хлоропластов. В строме хлоропластов восстанавливается поглощенный СО2 с образованием углеводов и других органических соединений.

Фотосинтез один из наиболее мощных процессов преобразования солнечной энергии (т. е. энергий термоядерных процессов, протекающих на Солнце), которая высвобождается в результате превращения водорода в гелий:

Фотон света (определенной длины волны), который поглощает хлорофилл.

Локализация фотосинтетического аппарата в клетке зеленого растения

Хлорофилл Для более полного использования падающего на листья света, энергия фотонов улавливается молекулами пигментов светособирающего (антенного) комплекса и передается к одной молекуле хлорофилла, являющейся реакционным центром, которая и участвует в фотохимических реакциях.

ХЛОРОПЛАС Т ЯДРО ВАКУОЛЬ ГРАНА СТРОМА ТИЛАКОИД ЛЮМЕН

Необходимо нажать на этот значок, для просмотра фильма: Хлоропласт: 046.avi046.avi

ХЛОРОПЛАСТ ГРАНА ТИЛАКОИД СТРОМА ЛАМЕЛЛА РИБОСОМА ЦИТОПЛАЗМА

Электрон в составе молекулы хлорофилла, и энергия фотона переходит в энергию перемещения электрона на вышележащую орбиталь, т.е. на более высокий энергетический уровень. Атом молекулы хлорофилла ЭТОТ ЭЛЕКТРОН ПЕРЕДАЕТСЯ ПО ЦЕПИ ЦИТОХРОМОВ Фотон света

Фотофосфорилирование: электрон переходит от одного цитохрома к другому, при этом он теряет часть энергии (солнечную энергию), и энергия преобразуется в энергию АТФ. Посредник акцептор (принимает) электрона НАДФ. Электрон перемещается через мембрану тилакоида.

Фотолиз воды Н 2 О ОН- + Н+ ГИДРОКСИЛПРОТОН 4ОН – 2Н 2 О+О 2 ЭЛЕКТРОН НА МОЛЕКУЛУ ХЛОРОФИЛЛА

Хлорофилл потерял свой электрон, но он должен его за счет чего-либо компенсировать –компенсацию оказывает анион гидроксила, образовавшегося при фотолизе воды.

Остается анион ОН- –он неустойчив, и ему тоже необходим электрон –поэтому образуется кислород и вода (это побочные продукты процесса, их условно можно назвать «отходы производства»). 4ОН – 2Н 2 О+О 2

Протоны водорода скапливаются внутри тилакоидов (люмен) на мембране, а с другой стороны (внешняя сторона) скапливаются НАДФ с электроном. ЛЮМЕН СТРОМА Н+ е-

Когда протоны (+ заряд) с одной стороны и электроны (- заряд) с другой стороны скапливаются в значительных количествах, то возникает потенциал действия: ионы водорода устремляются к электронам через мембрану тилакоида в месте с АТФ- синтетазой. Она активизируется и образуется АТФ. Н+ АТФ е-

Водород присоединяется к НАДФ с электроном и образуется НАДФ*Н.

Фотосинтез начинается с улавливания света пигментами – хлорофиллами входящими в состав хлоропластов клеток.

Совокупность молекул светособирающего комплекса и реакционного центра составляет фотосистему Предположение о существовании в хлоропластах двух фотосистем высказал Р. Эмерсон в 1957 г, изучая влияние света на квантовый выход (количество выделившегося кислорода или связанного углекислого газа на 1 квант поглощенной энергии ) фотосинтеза у водоросли хлореллы.

СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ ТИЛАКОИДОВ ГРАН И СТРОМЫ

ОБЩАЯ СХЕМА СВЕТОВОЙ ФАЗЫ ФОТОСИНТЕЗА Мембрана тилакоида Фотон света Хлорофилл АТФ-синтетазы АТФ Цепь цитохромов Вода (Н 2 О)ОН- + Н + Фосфорилирование НАДФ НАДФ* + Н+НАДФ*Н АТФ Электрон 4ОН 2Н 2 О + О 2 ЛЮМЕН СТРОМА

ОБЩАЯ СХЕМА ФОТОСИНТЕЗА И ЕГО ПРОДУКТЫ

ФОТОСИНТЕЗ АЭРОБНЫЙАНАЭРОБНЫЙ ВЫДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДАКИСЛОРОД НЕ ВЫДЕЛЯЕТСЯ

Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется: млрд. тонн органического вещества (первичная продукция). 2. Выделяется около 200 млн. тонн свободного кислорода.

Выводы: 1.Световая фаза фотосинтеза очень сложный физиологический процесс преобразования энергии, которая протекает в хлоропластах (на тилакоидах гран). 2.Известно, что солнечная энергия не может непосредственно участвовать в образовании органического вещества, так вот в преобразовании этой нескончаемой энергии, и заключается основной биологический смысл световой фазы. Энергия солнца запасается в связях химических соединений (АТФ и НАДФ*Н), которые в последующем смогут участвовать в других процессах фотосинтез (темновая фаза). 3.Световая фаза фотосинтеза очень сложный биологический процесс, требующий понимания законов физики и химия. А так же их последующая интеграция в биологическую науку, только в свете ее мы сможем полностью понять и осознать значение данного процесса для биосферы нашей планеты.