Fotosinteza - što je to? Faze fotosinteze. Uvjeti fotosinteze

Jeste li se ikad zapitali koliko živih organizama na planeti ?! I nakon svega, svi moraju disati kisik kako bi generirali energiju i disali ugljični dioksid. Bilo je ugljični dioksid

S obzirom na gore navedeno, postavlja se sasvim logično pitanje: kako to da nismo još ugušeni ako su sve žive stvari izvor toksičnog ugljičnog dioksida? Spasitelj svih živih bića u ovoj situaciji je fotosinteza. Kakav je to proces i koja je njegova nužnost?

Njegov rezultat je podešavanje ravnoteže ugljičnog dioksida i zasićenosti zraka s kisikom. Takav je proces poznat samo predstavnicima svijeta flore, tj. Biljkama, jer se pojavljuje samo u njihovim stanicama.

Samo po sebi, fotosinteza je izuzetno složena procedura, ovisno o određenim uvjetima i koja se javlja u nekoliko faza.

Definicija koncepta

Prema znanstvenoj definiciji, Organska tvar u proces fotosinteze transformira se u organske stanice na staničnoj razini autotrofičnih organizama zbog utjecaja sunčeve svjetlosti.

Na razumljivijem jeziku, fotosinteza je proces u kojem se događa sljedeće:

1. Biljka je zasićena vlagom. Izvor vlage može biti voda s tla ili vlažan tropski zrak.
2. Postoji reakcija klorofila (posebna supstanca koja se nalazi u postrojenju) koja djeluje na solarnu energiju.
3. Potrebna hrana za predstavnike flore, koju ne mogu samostalno proizvesti, je heterotrofična, a sami su i njegovi proizvođači. Drugim riječima, biljke jedu ono što proizvode sami. Ovo je rezultat fotosinteze.

Prva faza

Gotovo svaka biljka sadrži zelenu tvar, kroz koju može apsorbirati svjetlost. Ova tvar nije ništa više od klorofila. Njegova su mjesta kloroplasti. No, kloroplasti se nalaze u matičnom dijelu biljke i njegovim plodovima. No, fotosinteza lišća je osobito česta prirodi. Budući da je potonji relativno jednostavna u svojoj strukturi i ima relativno veliku površinu, što znači da će količina energije koja je potrebna da bi proces spasa nastavio biti puno veći.

Kada se klorofilna apsorbira svjetlost, potonja je u stanju uzbude i prenosi svoje energetske poruke na druge organske molekule biljke. Najveća količina takve energije ide sudionicima procesa fotosinteze.

Druga faza

Nastajanje fotosinteze u drugoj fazi ne zahtijeva obvezno sudjelovanje svjetla. Sastoji se od stvaranja kemijskih veza pomoću otrovnog ugljičnog dioksida, formiranog iz zračnih masa i vode. Također se sintetiziraju brojne tvari koje osiguravaju životnu aktivnost predstavnika flore. Takvi su škrob, glukoza.

U biljkama takvi organski elementi djeluju kao izvor prehrane za pojedine dijelove postrojenja, istovremeno osiguravajući normalne procese života. Takve tvari dobivaju se i predstavnici faune koji konzumiraju biljke za hranu. Ljudsko tijelo je zasićeno tim tvarima kroz hranu, koja je uključena u dnevnu prehranu.

Što je? Gdje? Kada?

Za organske tvari pretvorene u organske, potrebno je osigurati odgovarajuće uvjete za fotosintezu. Za proces koji se razmatra najprije je potrebna svjetlost. Radi se o umjetnom i sunčevom svjetlu. U prirodi je obično aktivnost biljaka karakteristična po intenzitetu u proljeće i ljeto, tj. Kada postoji potreba za velikom količinom solarne energije. Što se ne može reći o jesenskoj pore, kad je manje svjetla, dan je kraći. Kao rezultat toga, lišće postaje žuto i onda potpuno pada. Ali čim prva proljeće sjaj zrake sunca, zelena trava raste odmah nastaviti svoje aktivnosti klorofila, i da će početi aktivno razvoj kisika i drugih hranjivih tvari, koje su od vitalnog značaja prirode.

Uvjeti fotosinteze uključuju ne samo prisutnost osvjetljenja. Vlažnost bi također trebala biti dovoljna. Uostalom, biljka najprije apsorbira vlagu, a zatim reakcija počinje sudjelovanjem solarne energije. Rezultat ovog procesa su prehrambeni proizvodi biljaka.

Samo u nazočnosti zelene supstance dolazi do fotosinteze. Što je klorofil, što smo već rekli. Oni djeluju kao dirigent između svjetlosti ili sunčeve energije i same biljke, osiguravajući pravilan protok njihovog života i aktivnosti. Zelene tvari imaju sposobnost apsorbirati puno sunčeve svjetlosti.

Kisik igra važnu ulogu. Kako bi proces fotosinteze bio uspješan, biljke ga trebaju puno jer sadrži samo 0,03% ugljične kiseline. Dakle, od 20 000 m³ zrak se može dobiti 6 m³ kiseline. To je posljednja tvar - glavni izvor tvari za glukozu, koja je zauzvrat tvar potrebna za život.

Postoje dvije faze fotosinteze. Prva se zove svjetlost, druga je tamna.

Koji je mehanizam protoka svjetlosnog stadija

Svjetlosna faza fotosinteze ima još jedno ime - fotokemijska. Glavni sudionici u ovoj fazi su:

• energija sunca;
• raznih pigmenata.

S prvom komponentom sve je jasno, ovo je sunčeva svjetlost. I to su pigmenti, a ne svi znaju. Oni su zeleni, žuti, crveni ili plavi. Zelene su klorofili skupine "A" i "B", odnosno žute i crvene / plave - phycobiline. Fotokemijska aktivnost među sudionicima ove faze procesa očituje samo klorofil "A". Ostatak pripada komplementarnoj ulozi, čija je suština zbirka svjetlosnih kuma i njihovog prijenosa u fotokemijski centar.

Budući da je klorofil obogaćen sposobnošću da učinkovito apsorbira solarnu energiju s određenom valnom duljinom, identificirani su sljedeći fotokemijski sustavi:

- Fotokemijski centar 1 (zelene tvari iz skupine "A") - sastav sadrži pigment 700, apsorbiraju svjetlosne zrake, duljina oko 700 nm. Ovaj pigment ima temeljnu ulogu u stvaranju proizvoda svjetlosnog stadija fotosinteze.

- Fotokemijski centar 2 (zelene tvari iz skupine "B") - sastav sadrži pigment 680, apsorbiraju svjetlosne zrake čija je duljina 680 nm. On posjeduje ulogu drugog plana, koji se sastoji od funkcije nadopunjavanja elektrona izgubljenih fotokemijskim centrom 1. To se postiže zbog hidrolize tekućine.

Na 350- 400 molekula pigmenata da koncentrirana svjetlosnih tokova u fotosustava 1 i 2 imaju samo jednu molekulu pigmenta, koji je aktivan fotokemijski - klorofila skupina „A”.

Što se događa?

1. Svjetlosna energija apsorbirana od strane biljke utječe na pigment 700 koji se nalazi u njemu, koji prolazi od normalnog stanja do uzbude. Pigment gubi elektron, što rezultira formiranjem tzv. Elektronske rupe. Zatim pigmentna molekula, koja je izgubila elektron, može djelovati kao njezin akceptor, tj. Stranka koja prima elektron i vraća oblik.

2. Postupak za fotokemijske razgradnje tekućine u središtu svjetlosti apsorbiraju pigmenta 680 fotosustava 2. Nakon razgradnje vode nastale elektrona koji su izvorno prihvaćene tvari kao citokrom C550, a identificirane slovom Q. zatim, po citokrom elektrona unijeti nosače krug i transportiraju u centar 1 za fotokemijsku popuniti otvore e, što je rezultat penetracije svjetlosti kvantu i proces oporavka pigmenta 700.

Postoje slučajevi kad takva molekula vrati elektron koji je identičan prvom. To će rezultirati oslobađanjem energije svjetlosti u obliku topline. A gotovo uvijek jedan elektron ima negativan naboj, zajedno s posebnim proteinima željezo-sumpor, a provodi se na jednoj od lanaca ili pigmentnim 700 spada u drugi vektor krug i ponovno s konstantnim akceptora.

U prvoj varijanti se odvija ciklički transport jednog elektrona zatvorenog tipa, dok se u drugom slučaju odvija nesiklički transport.

Oba procesa spadaju u prvu fazu fotosinteze pod katalizom istim lancem elektronskih nosača. No, treba napomenuti da je za cikličkog tipa photophosphorylation početak i kraj istovremeno prenošenje CHL točku, a kada je ciklički prijelaz uključuje prijevoz tvari zeleno „B” grupi da klorofil „A”.

Značajke cikličkog transporta

Fosforilacija cikličkog također se naziva fotosintetski. Kao rezultat ovog procesa nastaju ATP molekule. Temelj za to je povratak promet nakon nekoliko uzastopnih faza u elektronskim pobuđenom stanju na pigmenta 700, pri čemu se oslobađa energija, prihvatni dio u fosforilirajuće enzimskog sustava za daljnje akumulacije u fosfatne obveznice ATP. Naime, energija se ne raspršuje.

Fosforilacija cikličkog je primarna reakcija fotosinteze, na temelju stvaranja kemijske tehnologije energije na kloroplast tilaktoidov površina membrane pomoću sunčeve svjetlosne energije.

Bez fotosintetske fosforilacije reakcije asimilacije u tamna faza fotosinteze nemoguće je.

Zvjezdice prijevoza nekličnog tipa

Postupak se sastoji u obnovi NADP + i stvaranju NADP * H Mehanizam temelji se na prijenosu elektrona na feredoksin, njegovu redukcijsku reakciju i kasnije prijelaz na NADP + s daljnjom redukcijom na NADP * H.

Kao rezultat toga, elektroni koji su izgubili pigment 700 su nadopunjeni elektronima vode, koji se raspadaju pod svjetlosnim zračenjem u fotosustavu.

Ne-ciklički put elektrona, čiji protok također podrazumijeva svjetlosnu fotosintezu, ostvaruje se međusobnim interakcijom između oba fotosustava i povezuju ih elektronički transportni lanci. Svjetlosna energija usmjerava protjecanje elektrona natrag. Tijekom transporta fotokemijske centra 1 do centra 2 elektrona izgubiti dio svoje energije zbog nakupljanja kao protona potencijala na površini membrane tilaktoidov.

U tamnoj fazi fotosinteze procesu stvaranja protonske tipa potencijal u lanac prijenosa elektrona i radnji za formiranje ATP u kloroplasta je gotovo identičan s istim procesom u mitohondrijima. Ali značajke su još uvijek prisutne. Tylactoidi u ovoj situaciji su mitohondriji okrenuti na pogrešnu stranu. To je glavni razlog što se elektroni i protoni kreću kroz membranu u suprotnom smjeru u odnosu na protok transporta u mitohondrijskoj membrani. Elektroni se prevoze prema van, a protoni se akumuliraju u unutarnjem dijelu matrice tilaktoida. Potonji traje samo pozitivan naboj, a vanjska membrana tilaktoida je negativna. Iz toga slijedi da je put proton tipa gradijent suprotan putu u mitohondrijima.

Sljedeća značajka je velika pH razina u potencijalu protona.

Treća značajka je prisutnost samo dva lanaca tilaktoidnoy konjugacije mjesta i kao posljedica omjer molekula ATP protona jednak 1: 3.

zaključak

U prvoj fazi, fotosinteza je interakcija svjetlosne energije (umjetno i ne-umjetno) s biljkom. Reagirajte na zrake zelenih tvari - klorofil, od kojih je većina sadržana u lišću.

Rezultat ove reakcije je stvaranje ATP i NADP * H. Ovi proizvodi su neophodni za prolazak tamnih reakcija. Slijedom toga, svjetlosni stupanj je obvezatan proces, bez kojeg se druga faza neće odvijati - mračna.

The Dark Stage: The Essence i značajke

Tamna fotosinteza i njegove reakcije su postupak ugljičnog dioksida u supstancijama organskog porijekla s proizvodnjom ugljikohidrata. Realizacija takvih reakcija događa se u stromu kloroplasta, a proizvodi prve faze fotosinteze, svjetlost, aktivno sudjeluju u njima.

Mehanizam tamne faze fotosinteze temelji se na procesu asimilacije ugljični dioksid (koji se nazivaju i fotokemijska karboksilacija, ciklus Calvin), koji je karakteriziran cikličnošću. Sastoji se od tri faze:

1. Karboksiliranje - dodatak CO₂.
2. Faza obnavljanja.
3. Faza regeneracije ribulosodifosfata.

Ribulofosfat - šećera s pet ugljikovih atoma - pogodni za postupak zbog fosforilaciju ATP, pri čemu ribulozodifosfat koji se dalje podvrgne karboksilacije priključkom na CO₂ proizvod s šest ugljika, koji se odmah raspadaju nakon interakcije s vodenom molekulom, stvarajući dvije molekularne čestice fosfoglicerne kiseline. Zatim kiselina prolaze kompletnu restauraciju u primjeni enzimske reakcije za koje se traži prisutnost ATP i NADP, čime se dobije šećer do tri atoma ugljika - tri atoma šećera, trioza ili aldehid phosphoglyceraldehyde. Kada se dva takva trioza kondenziraju, dobiva se heksozna molekula koja može postati sastavni dio molekule škroba i debugirati u rezervi.

Ova faza popunjava činjenica da se tijekom procesa fotosinteze jedna molekula CO apsorbira₂ i korištenje tri i četiri molekula ATP H atoma Geksozofosfat podložan reakcijama pentoza fosfatnog ciklusa, što dovodi do regeneracije ribulozofosfata koji se može ponovno s drugom molekulom karbonske kiseline.

Reakcije karboksilacije, redukcije, regeneracije ne mogu se nazvati specifičnim samo za stanicu u kojoj se odvija fotosinteza. Što je „uniforma” Procesi tečenja, također, ne mogu reći, jer još uvijek postoji razlika - kada je proces oporavka koristi NADPH + H umjesto NAD + H.

Pristupanje CO₂ Ribulosodifosfat prolazi kroz katalizu, koju daje ribulosodifosfat karboksilaza. Reakcijski produkt je 3-fosfoglicerat, koji je reduciran s NADP * H2 i ATP do gliceraldehid-3-fosfata. Redukcijski proces je kataliziran gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenazom. Potonji se lako pretvara u dihidroksiaceton fosfat. Formira se fruktoza-bisfosfat. Dio svojih molekula je uključen u obnavljanje procesa ribulozodifosfat, zatvara ciklus, a drugi dio je djelovao na stvaranje rezerve ugljikohidrata u fotosintetskih stanica, tj ima fotosintezu ugljikohidrata.

Energija svjetlosti je neophodna za fosforilaciju i sintezu tvari organskog porijekla, a energija oksidacije organskih tvari nužna je za oksidativnu fosforilaciju. Zato vegetacija daje život životinjama i drugim organizmima koji su heterotrofični.

Tvari tipa organo-dušika asimiliraju se u fotosintetskim organizmima zbog smanjenja anorganskih nitrata i sumpora - zbog smanjenja sulfata na sulfhidrilne skupine aminokiselina. Pruža stvaranje proteina, nukleinskih kiselina, lipida, ugljikohidrata, kofaktora, odnosno fotosinteze. Što je "assorted" tvari Vrlo je bitno za biljke, što je već naglašeno, ali na sekundarnim sinteze proizvode koji su vrijedni ljekovitih tvari (flavonoide, alkaloide, terpeni, polifenoli, steroidi, orgkisloty i drugi), nije riječ je rečeno. Prema tome, bez pretjerivanja možemo reći da je fotosinteza zalog života biljaka, životinja i ljudi.