Благодаря этому процессу существует весь органический мир на Земле Это единственный процесс, когда происходит преобразование солнечной энергии в энергию органических веществ Этот процесс обеспечивает живой мир органическими веществами Это единственный процесс, который снабжает атмосферу кислородом Этот процесс защищает живой мир от действия губительных ультрафиолетовых лучей
Фотосинтез Автор Михайлова Г.В. Учитель биологии высшей категории МБОУ «Гимназии79 » г.Барнаула
6 СО 2 + 6 Н 2 О глюкоза 6С 6 Н 12 О 6 + О 2 Фотосинтез – образование (синтез) органических веществ (углеводов) из неорганических веществ(СО 2 и Н 2 О ) с использованием энергии света Фотосинтез
Главным органом фотосинтеза является лист, в клетках которого имеются специализированные органоиды – хлоропласты Фотосинтез
Листья имеет форму пластинки, что позволяет им ориентироваться в плоскости практически не затеняя друг друга, образуя листовую мозаику Листовая мозаика
Строение листа
Хлоропласты Хлоропласт – органоид двояковыпуклой формы, что обеспечивает лучшее поглощение света Строение хлоропласта
Виды молекул хлорофилла Молекула хлорофилла Хлорофилл (с длиной волны улавливаемых квантов 700 нм ), который находится в фотосистеме I. Хлорофилл (с длиной волны улавливаемых квантов 680 нм ), который находится в фотосистеме II.
Фотосинтез К.А. Тимирязев (1871) впервые высказал идею о непосредственном участии хлорофилла в фотосинтезе Э кспериментально установил, что фотосинтез осуществляется преимущественно в красных и синих лучах видимого спектра Тимирязев Климент Аркадьевич
Хлорофилл поглощает красную (680 нм) и синюю (450 нм) части спектра. Зеленый цвет они отражают и поэтому придают растениям зеленую окраску Фотосинтез
Фазы фотосинтеза: 1. Световая фаза – протекает в гранах хлоропласта под влиянием энергии света 2. Темновая фаза – протекает в строме хлоропласта, для ее реакций не нужна энергия света
Световая фаза : Пигменты растений, участвующие в фотосинтезе, "упакованы" в мембранах тилакоидов в виде функциональных единиц, называемых фотосистемами
внутри тилакоида снаружи тилакоида цитохром фотосистема II фотосистема I Фотосистемы :
Основными ловцами световых частиц являются две формы хлорофилла: П 700 и П 680 (П – пигмент, 700 и 680 – максимум поглощения света в нм). Другие пигменты выполняют вспомогательную роль Фотосистемы :
Световая фаза: 1. Молекула хлорофилла фотосистемы I поглощает квант света и переходит в возбужденное состояние. При этом электрон выбивается из молекулы хлорофилла 2. Богатый энергией электроны, поступает в особую цепь переносчиков и передаются на наружную поверхность мембраны тилакоидов, где накапливаются и мембрана заряжается отрицательно
Световая фаза : снаружи тилакоида внутри тилакоида
Световая фаза: 3. Квант красного света, поглощенный хлорофиллом П 680 фотосистемы ІІ, переводит электрон в возбужденное состояние и выбивает его из молекулы 4. Электрон захватывается акцепторами переносчиками, перемещаясь от одного акцептора к другому, он теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ
Световая фаза : АТФ
6. Молекула хлорофилла П 680 фотосистемы II восстанавливает свой электрон за счет фотолиза воды, т.е. расщепление воды под действием энергии света на Н + + ОН - 5. Электрон поступает в фотосистему I и восстанавливает молекулу П 700. При этом молекула П 70О возвращается в исходное состояние и становится вновь способной поглощать свет Световая фаза:
Фотолиз воды Кислород, которым мы дышим, ─ это продукт окисления воды.
Световая фаза : Н 2 О = Н + + ОН - Н + Н + Н +
7. Протоны водорода накапливаются внутри тилакоида, создавая Н + -резервуар. В результате внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно 8. При достижении критической величины разности потенциалов протоны Н + проталкиваются через канал АТФ-синтетазы. Освобождающаяся при этом энергия используется для синтеза молекул АТФ Световая фаза:
Световая фаза : Н 2 О = Н + + ОН - Н + Н + Н + АТФ НАДФ + 2Н = НАДФ · Н 2 Н + + е Н 0
9. Катионы водорода на наружной стороне мембраны присоединяют электроны молекулы хлорофилла, образуя атомарный водород, который с помощью переносчика НАДФ (никотинамидаденин динуклеотидфосфат) поступает в строму хлоропласта на синтез глюкозы Н + + е Н 0 2Н + НАДФ = НАДФ · Н 2 Световая фаза:
Световая фаза : ОН - е ОН 4ОН 2Н 2 О +О 2
Ионы гидроксильной группы отдают свои электроны, превращаясь в радикалы: ОН - е ОН. Этот электрон закрывает «дыру» в молекуле хлорофилла фотосистемы II. 4ОН 2Н 2 О +О 2 Световая фаза: Таким образом, в результате переноса электронов и протонов через мембрану происходит превращение световой энергии в химическую энергию связей молекул АТФ – фотофосфорилирование
Световая фаза: Н 2 О НАДФ Следовательно, на свету электроны перемещаются от воды к фотосистемам II и I, и затем к НАДФ – нециклический поток электронов
Таким образом, энергия солнечного света порождает три процесса: 1) О бразование кислорода вследствие фотолиза воды 2) Синтез АТФ 3) Образование атомов водорода в форме НАДФ · Н 2 Световая фаза:
Световая фаза:
Суммарное уравнение реакции световой фазы В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н. Энергия света
1. Протекает в строме хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований CO 2 2. Ферменты связывают пятиуглеродный сахар с углекислым газом воздуха. При этом образуются соединения, которые последовательно восстанавливаются до молекулы глюкозы Темновая фаза:
Темновая фаза: Цикл Кальвина :
Реакции темновой фазы В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н.
Хемосинтез – это образование органических веществ из неорганических веществ за счёт энергии, полученной в результате реакций окисления неорганических соединений (сероводород, водород, аммиак) Хемосинтез производится бактериями, не содержащими хлорофиллы Хемосинтез был открыт в 1887 году Виноградским С.Н. Хемосинтез
Домашнее задание §24
