Пластический обмен.
Фотосинтез

Анаболизм или Ассимиляция - это процессы создания - синтеза высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных, протекающие с затратой энергии в виде АТФ. Частными случаями пластического обмена являются: фотосинтез, биосинтез белка, синтез жиров, гормонов, а также синтез и накопление гликогена в клетках мышц и печени.

Фотосинтез

- процесс синтеза органических веществ из углекислого газа (СО2) и воды (Н2О), под действием энергии солнечного света, протекающий в ассимиляционной ткани растения, с выделением побочного продукта кислорода (О2). Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз:

Световая фаза (в тилакоидах гран хлоропластов)

Молекулы пигмента хлорофилла, который находится в фотосистемах мембраны тилакоидов, поглощает квант свет, высвобождая электрон:

Электроны проходят по электронно-транспортной цепи тилакоидов: от Фотосистемы-2, через пластохинон (PQ) к цитохромам-b6/f (b563/f), а от него через подвижный пластоциан (PC) к Фотосистеме-1 где вновь перезаряжаются благодаря фотонам света, и в конечном итоге все они попадают на НАДФ+

Таким образом,
- фотосистема-1, содержащая пигмент Р700 (поглощающий световую волну длиной 700 нм) переводит электроны в возбуждённое состояние и передаёт их для образования НАДФН.
- фотосистема-2, содержащая пигмет Р680 (поглощающий световую волну длиной 680 нм) поставляет электроны для фотосистемы-1.

Параллельно в тилакоидах происходит фотолиз воды - расщепление её на катионы водорода (Н+) и гидроксил-анионы (ОН-):

Судьба гидроксил-анионов: при их накоплении они теряют свои электроны, которые возвращются хлорофиллам фотосистем, при этом вновь образуют молекулу воды и свободный кислород, в результате реакции в тилакоидах накапливаются протоны водорода, создавая градиент концентрации:

Протоны водорода выходят из тилакоидов в строму хлоропласта через АТФ-синтазу, при этом в головках комплексного белка - происходит синтез АТФ из АДФ и фосфата. В строме катионы водорода и электроны соединяются с переносчиком НАДФ+, восстанавливая его до НАДФН:

Значение световой фазы:

Преобразование энергии солнечного света в химическую - в виде АТФ, и накопление её;
Образование и накопление НАДФН;
Выделение свободного О2 в атмосферу, в результате фотолиза воды.

Темновая фаза (в строме хлоропласта)

Происходит фиксация углекислого газа (СО2) из атмосферы и вовлечение его в С5-рибулозобифосфатный цикл или цикл Кальвина (цикл синтеза углеводов). В ходе цикла происходит восстановаление СО2 за счёт НАДФН, и расходуется вся АТФ. При этом образуется глюкоза (С6Н12О6). В дальнейшем глюкоза может связаться с фруктозой образовав сахарозу - и в таком виде транспортироваться по ситовидным трубкам луба. Либо накапливаться в растении образуя крахмальные зёрна или структурный полимер - целлюлозу.

Значение темновой фазы:

Фиксация СО2 из атмосферы;
Окисление всей НАДФН и АТФ;
Синтез глюкозы - С6Н12О6.

Факторы влияющие на интенсивность фотосинтеза

Длина световой волны: фотосинтез протекает в красном и сине-фиолетовом спектре волн;
Степнь освещённости - интенсивность возрастает до 200 люкс для теневыносливых и до 1000 люкс для светолюбивых, а дальше выходит на плато;
Концентрация СО2 - интенсивность возрастает от 0,03 до 0,1, а далее также выходит на плато;
Оптимальная температура для интенсивного фотосинтеза 25-30 °C.

Космическая роль зелёных растений

Растения - живые аккумуляторы и трансформаторы солнечной энергии. Они преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей в органических веществах
Растения - продуценты. Они создают первичную биомассу Земли, занимая первый трофический уровень.
Выделяемый в процессе фотосинтеза кислород (О2) накапливается в атмосфере и в верхних слоях атмосферы под действием жёсткого УФ (ультрафиолета) превращается в озон (О3), который вновь задерживая УФ превращается в О2. Тем самым озоновый слой в стратосфере защищает всё живое на Земле от жёсткого УФ.
В процессе фотосинтеза растения поглощают СО2 - углекислый газ, один из главных газов создающих парниковый эффект. СО2 и другие парниковые газы: СН4 (метан), Н2О (вода) - задерживают инфракрасное - тепловое излучение, нагревая атмосферу нашей планеты. Таким образом растения уменьшают развитие парникового эффекта и глобального потепления.
При отмирании растения образуют залежи нефти, торфа, угля, а перегнивая создают почву - питательный, плодородный слой Земли.

Page updated

Google Sites

Report abuse

Пластический обмен. Фотосинтез