Тенденции

Світлова фаза фотосинтезу

Студентське життя .

Сайт про життя студентів у всіх її проявах

Фази фотосинтезу - опис і таблиця

Як зрозуміло з назви, фотосинтез за своєю суттю являє собою природний синтез органічних речовин, перетворюючи СО2 з атмосфери і воду в глюкозу і вільний кисень.

При цьому необхідна наявність енергії сонячного світла.

Хімічне рівняння процесу фотосинтезу в загальному можна представити в наступному вигляді:

Фотосинтез має дві фази: темну і світлову. Хімічні реакції темної фази фотосинтезу істотно відрізняються від реакцій світлової фази, проте темна і світлова фаза фотосинтезу залежать один від одного.

Світлова фаза може відбуватися в листі рослин виключно при сонячному світлі. Для темної же необхідна наявність вуглекислого газу, саме тому рослина весь час має поглинати його з атмосфери. Всі порівняльні характеристики темної і світловий фаз фотосинтезу будуть надані нижче. Для цього була створена порівняльна таблиця «Фази фотосинтезу».

Основні процеси в світловий фазі фотосинтезу відбуваються в мембранах тилакоїдів. У ній беруть участь хлорофіл, білки-переносники електронів, АТФ-синтетаза (фермент, що прискорює реацию) і сонячне світло.

Далі механізм реакції можна описати так: коли сонячне світло потрапляє на зелене листя рослин, в їх структурі збуджуються електрони хлорофілу (заряд негативний), які перейшовши в активний стан, залишають молекулу пігменту і виявляються на зовнішній стороні тилакоида, мембрана якого заряджена також негативно. У той же час молекули хлорофілу окислюються і вже окислені вони відновлюються, відбираючи таким чином електрони у води, яка знаходиться в структурі листа.

Цей процес призводить до того, що молекули води розпадаються, а створені в результаті фотолізу води іони, віддають свої електрони і перетворюються в такі радикали ОН, які здатні проводити подальші реакції. Далі ці реакційноздатні радикали ОН об'єднуються, створюючи повноцінні молекули води і кисень. При цьому вільний кисень виходить у зовнішнє середовище.

В результаті всіх цих реакцій і перетворень, мембрана тилакоида листа з одного боку заряджається позитивно (за рахунок іона Н +), а з іншого - негативно (за рахунок електронів). Коли різниця між цими зарядами в двох сторонах мембрани досягає більше 200 мВ, протони проходять через спеціальні канали ферменту АТФ-синтетази і за рахунок цього відбувається перетворення АДФ до АТФ (в результаті процесу фосфорілізаціі). А атомний водень, який звільняється з води, відновлює специфічний переносник НАДФ + до НАДФ · Н2. Як бачимо, в результаті світлової фази фотосинтезу відбувається три основні процеси:

  1. синтез АТФ;
  2. створення НАДФ · Н2;
  3. освіту вільного кисню.

Останній звільняється в атмосферу, а НАДФ · Н2 і АТФ беруть участь в темній фазі фотосинтезу.

Темна і світлова фази фотосинтезу характеризуються великими витратами енергії з боку рослини, проте темна фаза протікає швидше і вимагає менше енергії. Для реакцій темної фази не потрібен сонячне світло, тому вони можуть відбуватися і вдень і вночі.

Всі основні процеси цієї фази протікають в стромі хлоропласта рослини і являють собою своєрідний ланцюжок послідовних перетворень вуглекислого газу з атмосфери. Перша реакція в такому колі - фіксація вуглекислого газу. Щоб вона проходила більш плавно і швидше, природою був передбачений фермент РіБФ-карбоксилаза, який каталізує фіксацію СО2.

Далі відбувається цілий цикл реакцій, завершенням якого є перетворення фосфоглицериновой кислоти в глюкозу (природний цукор). Всі ці реакції використовують енергію АТФ і НАДФ • Н2, які були створені в світловий фазі фотосинтезу. Крім глюкози в результаті фотосинтезу утворюються також і інші речовини. Серед них різні амінокислоти, жирні кислоти, гліцерин, а також нуклеотиди.

Фази фотосинтезу: таблиця порівнянь

фази фотосинтезу

Фотосинтез - процес досить складний і включає дві фази: світлову, яка завжди відбувається виключно на світлі, і темновую. Всі процеси відбуваються всередині хлоропластів на особливих маленьких органах - тилакоїдів. В ході світлової фази хлорофілом поглинається квант світла, в результаті чого утворюються молекули АТФ і НАДФН. Вода при цьому розпадається, утворюючи іони водню і виділяючи молекулу кисню. Виникає питання, що це за незрозумілі загадкові речовини: АТФ і НАДН?

АТФ - це особливі органічні молекули, які є у всіх живих організмів, їх часто називають «енергетичної» валютою. Саме ці молекули містять високоенергетичні зв'язку і є джерелом енергії при будь-яких органічних синтезах і хімічних процесах в організмі. Ну, а НАДФН - це власне джерело водню, використовується безпосередньо при синтезі високомолекулярних органічних речовин - вуглеводів, який відбувається в другій, темновой фазі фотосинтезу з використанням вуглекислого газу. Але давайте по порядку.

У хлоропластах міститься дуже багато молекул хлорофілу, і всі вони поглинають сонячне світло. Одночасно світло поглинається і іншими пігментами, але вони не вміють здійснювати фотосинтез. Сам процес відбувається лише тільки в деяких молекулах хлорофілу, яких зовсім небагато. Інші ж молекули хлорофілу, каротиноїдів та інших речовин утворюють особливі антенні, а також Світлозбираючі комплекси (ССК). Вони, як антени, поглинають кванти світла і передають збудження в особливі реакційні центри або пастки. Ці центри знаходяться в фотосистеми, яких у рослин дві: фотосистема II і фотосистема I. У них є особливі молекули хлорофілу: відповідно в фотосистемі II - P680, а в фотосистемі I - P700. Вони поглинають світло саме такої довжини хвилі (680 та 700 нм).

За схемою більш зрозуміло, як все виглядає і відбувається під час світлової фази фотосинтезу.

На малюнку ми бачимо дві фотосистеми з хлорофілу Р680 і Р700. Також на малюнку показані переносники, за якими відбувається транспорт електронів.

Отже: обидві молекули хлорофілу двох фотосистем поглинають квант світла і порушуються. Електрон е- (на малюнку червоний) у них переходить на більш високий енергетичний рівень.

Збуджені електрони володіє дуже високою енергією, вони відриваються і надходять в особливу ланцюг переносників, яка знаходиться в мембранах тилакоїдів - внутрішніх структур хлоропластів. За малюнком видно, що з фотосистеми II від хлорофілу Р680 електрон переходить до пластохинон, а з фотосистеми I від хлорофілу Р700 - до ферредоксин. У самих молекулах хлорофілу на місці електронів після їх відриву утворюються сині дірки з позитивним зарядом. Що робити?

Щоб заповнити нестачу електрона молекула хлорофілу Р680 фотосистеми II приймає електрони від води, при цьому утворюються іони водню. Крім того, саме за рахунок розпаду води утворюється виділяється в атмосферу кисень. А молекула хлорофілу Р700, як видно з малюнка, заповнює нестачу електронів через систему переносників від фотосистеми II.

Загалом, як би не було складно, саме так протікає світлова фаза фотосинтезу, її головна суть полягає в перенесенні електронів. Також по малюнку можна помітити, що паралельно транспорту електронів відбувається переміщення іонів водню Н + через мембрану, і вони накопичуються всередині тилакоида. Так як їх там стає дуже багато, вони переміщаються назовні за допомогою особливого сопрягающего фактора, який на малюнку оранжевого кольору, зображений праворуч і схожий на гриб.

На завершення ми бачимо кінцевий етап транспорту електрона, результатом якого є утворення вищезгаданого з'єднання НАДН. А за рахунок перенесення іонів Н + синтезується енергетична валюта - АТФ (на малюнку видно праворуч).

Отже, світлова фаза фотосинтезу завершена, в атмосферу виділився кисень, утворилися АТФ і НАДН. А що ж далі? Де обіцяна органіка? А далі настає темновая стадія, яка полягає, головним чином, в хімічних процесах.

Для темновой фази фотосинтезу обов'язковим компонентом є вуглекислий газ - СО2. Тому рослина має постійно його поглинати з атмосфери. Для цієї мети на поверхні листа є спеціальні структури - продихи. Коли вони відкриваються, СО2 надходить саме всередину листа, розчиняється в воді і вступає в реакцію світловий фази фотосинтезу.

В ході світлової фази у більшості рослин СО2 зв'язується з пятиуглеродного органічною сполукою (це може бути ланцюжок з п'яти молекул вуглецю), в результаті чого утворюються дві молекули трехуглеродного з'єднання (3-фосфогліцеріновая кислота). Оскільки первинним результатом є саме ці трехуглеродние з'єднання, рослини з таким типом фотосинтезу отримали назву С3-рослин.

Подальший синтез, що відбувається в хлоропластах, досить складний. В кінцевому підсумку утворюється шестіуглеродних з'єднання, з якого потім можуть синтезуватися глюкоза, сахароза або крохмаль. Саме у вигляді цих органічних речовин рослина накопичує енергію. Тільки невелика їх частина залишається в листі і використовується для його потреб. Решта ж вуглеводи подорожують по всій рослині і надходять саме туди, де найбільше потрібна енергія, наприклад, в точки росту.

Вас також може зацікавити:

Дякую! нарешті я все це осмислив 🙂

Дійсно, дуже Хороший і зрозумілий сайт, ще на додачу і малюнки є! Дякую!

Спасибо большое за цей текст він дуже зрозумілий до іспитів саме те.

Чудово подано матеріал, все дохідливо і чітко

Додайте Ваш коментар:

Виростити свій власний квітка з насіння надзвичайно цікаво, тим більше, що він буде максимально пристосований до конкретних умов квартири

Марина, я листочок посадила на початку вересня, ось за цей час вона така виросла. Далі.

Marina, спасибі Вам велике за відповідь. Я думаю, що фаленопсис, дуже схожий на Ваш (фото рожевий). Далі.

Мені здається, що нічого страшного: нехай растцет, як їй подобається. Цей листок може потім засохнути. Далі.

© RM 2012-2017 | Зворотній зв'язок (Contacts) | При використанні матеріалів сайту пряме посилання на сайт обов'язкове

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

4 + 6 =