22)Фотосинтез как процесс планетарного значения

Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия, получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф) , также является запасённой в процессе фотосинтеза. Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл. Весь свободный кислород атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни выйти на сушу.

23)Энергетическая фаза фотосинтеза

Световая фаза фотосинтеза осуществляется в хлоропластах, где на мембранах расположены молекулы хлорофилла. Хлорофилл поглощает энергию солнечного света. Эта энергия используется на синтез молекул АТФ из АДФ и фосфорной кислоты и способствуют расщеплению молекул воды: 2H20=4H++4+O2­. Образующийся при этом кислород выделяется в окружающую среду.

Под влиянием энергии солнечного света молекула хлорофилла возбуждается, и один из ее электронов переходит на более высокий энергетический урввень. Богатый энергией электрон участвует в окислительно-восстановительных реакциях и отдает избыточную энергию, проходя по цепи переносчиков электронов. Эта цепь образована различными белками, встроенными во внутреннюю мембрану хлоропласта. Отдаваемая электроном энергия используется на синтез молекул АТФ. Таким образом, энергия солнечного света необходима для перемещения электронов по цепи переносчиков электронов. При этом световая энергия преобразуется в химическую и запасается в молекулах АТФ. Молекулы хлорофилла, потерявшие электроны, присоединяют электроны, образующиеся при расщеплении молекулы воды. Процесс расщепления молекул воды под влиянием солнечной энергии называют фотолизом (от греч. fotos - свет и lisis - растворение). В результате фотолиза образуются: Электроны, заполняющие "дырки" в молекулах хлорофилла. Протоны H+, которые соединяются с веществом НАДФ+ - переносчиком ионов водорода и электронов и восстанавливают его до НАДФ•Н. Молекулярный кислород, который выделяется в окружающую среду. Таким образом, в результате световой фазы фотосинтеза восстанавливается НАДФ+ и образуется НАДФ•Н, синтезируется АТФ из АДФ и фосфорной кислоты, выделяется молекулярный кислород. АТФ и НАДФ•H используются в реакциях темновой фазы фотосинтеза.

24)Фотолиз воды: образующиеся продукты

ФОТОЛИЗ ВОДЫ — расщепление молекулы воды, в частности в процессе фотосинтеза. Вследствие фотолиза воды образуются протоны (Н+), электроны (е) и свободный кислород, выделяющийся зелеными растениями на свету.

Уравнение фотолиза воды

2Н2О (свет) => 4H(+) + 4e(-) + O2

Электроны, образующиеся при фотолизе, восполняют потери их хлорофиллом (как говорят, заполняют «дырку» , возникшую в хлорофилле) . Часть электронов при участии протонов восстанавливает НАДФ+ до НАДФ*Н. Кислород - побочный продукт этой реакции

25)Хлорофилл, особенности строения и расположения в хлоропластах

Хлорофилл—зеленый пигмент листьев—состоит нз двух близких по строению веществ хлорофилла а—сине-зеленого и хлорофилла Ь—желто-зеленого цвета.

Хлорофилл можно назвать "зеленой кровью" мира растений. В растительном мире он выполняет роль протеина. Если сравнить его с молекулой гемоглобина, выполняющей роль переносчика кислорода в крови человека, то можно сказать, что хлорофилл почти идентичен гемоглобину. Единственное отличие заключается в том, что в центре хелатного комплекса в хлорофилле находится атом магния, а в гемоглобине -железо. Поэтому хлорофилл способен оказывать на кровь воздействие сходное с действием гемоглобина: повышать уровень кислорода, ускорять азотистый обмен.

Хлорофилл расположен в мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов.(Хлоропласт- имеет двухмембранное строение,наружная мембрана-гладкая,внутренняя образует систему двухслойных пластин-тилакоидов стромы и тилакоидов гран)

26)Биохимическая фаза фотосинтеза. Цикл Кальвина-Бенсона

Осуществляется в строме хлоропласта,куда поступают АТФ, НАДФ*Н2 от тилакоидов гран и СО2 из воздуха. Кроме того, там постоянно находятся пятиуглеродные соединения-пентозы С5, которые обазуются в цикле Кальвина(цикле фиксации СО2) Упрощенно этот процесс:

1)К пентозе С5 присоединяется СО2, в результате чего появляется нестойкое шестиуглеродное соединение С6,которое расщепляется на две трехуглеродные группы 2С3-триозы

2)Каждая из триоз 2С3 принимает по одной фосфатной группе от двух АТФ, что обогащает молекулы энергией.

3)Каждая из триоз 2С3 присоединяет по одному атому водорода от двух НАДФ*Н2

4)После чего одни триозы обЬединяются , образуя углеводы

2С3С6С6Н12О6

5)Другие триозы обЬединяются , образуя пентозы 5С33С5, и вновь включаются в цикл фиксации СО2.

Суммарная реакция фотосинтеза:

6СО2+6Н2О(энергия светта,хлорофилл) С6Н12О6+6О2

27)Регуляция реакций фотосинтеза