94410

Хемосинтез и фотосинтез. Значение фотосинтеза для существования биосферы

Доклад

Биология и генетика

Световая фаза Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла белков-переносчиков электронов и фермента АТФ-синтетазы. Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида достигает 200 мВ протоны проталкиваются через каналы АТФ-синтетазы...

Русский

2015-09-13

24.37 KB

2 чел.

Хемосинтез и фотосинтез. Значение фотосинтеза для существования биосферы.

Фотосинтез — синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света:

6СО2 + 6Н2О + Qсвета → С6Н12О6 + 6О2.

У высших растений органом фотосинтеза является лист, органоидами фотосинтеза — хлоропласты. В мембраны тилакоидов хлоропластов встроены фотосинтетические пигменты: хлорофиллы и каротиноиды.

Хлорофиллы поглощают красный и сине-фиолетовый свет, отражают зеленый и поэтому придают растениям характерную зеленую окраску. Молекулы хлорофилла в мембранах тилакоидов организованы в фотосистемы. У растений и синезеленых водорослей имеются фотосистема-1 и фотосистема-2.

Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс; реакции фотосинтеза подразделяют на две группы: реакции световой фазы и реакции темновой фазы.

Световая фаза

Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента — АТФ-синтетазы. Под действием кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно. Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, отбирая электроны у воды, находящейся во внутритилакоидном пространстве. Это приводит к распаду или фотолизу воды:

Н2О + Qсвета → Н+ + ОН—.

Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы •ОН:

ОН— → •ОН + е—.

Радикалы •ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:

4НО• → 2Н2О + О2.

Кислород при этом удаляется во внешнюю среду, а протоны накапливаются внутри тилакоида в «протонном резервуаре». В результате мембрана тилакоида с одной стороны за счет Н+ заряжается положительно, с другой за счет электронов — отрицательно. Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида достигает 200 мВ, протоны проталкиваются через каналы АТФ-синтетазы и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ; атомарный водород идет на восстановление специфического переносчика НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) до НАДФ·Н2:

2Н+ + 2е— + НАДФ → НАДФ·Н2.

Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами:

1) синтезом АТФ;

2) образованием НАДФ·Н2;

3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ·Н2транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

Темновая фаза

Эта фаза протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ.

Первая реакция в этой цепочке — фиксация углекислого газа; акцептором углекислого газа является пятиуглеродный сахаррибулозобифосфат (РиБФ); катализирует реакцию фермент рибулозобифосфат-карбоксилаза (РиБФ-карбоксилаза). В результате карбоксилирования рибулозобисфосфата образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое сразу же распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Затем происходит цикл реакций, в которых через ряд промежуточных продуктов фосфоглицериновая кислота преобразуется в глюкозу. В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н2, образованных в световую фазу; цикл этих реакций получил название «цикл Кальвина»:

6СО2 + 24Н+ + АТФ → С6Н12О6 + 6Н2О.

Кроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды.

Значение фотосинтеза

Благодаря фотосинтезу, ежегодно из атмосферы поглощаются миллиарды тонн углекислого газа, выделяются миллиарды тонн кислорода; фотосинтез является основным источником образования органических веществ. Из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от коротковолновой ультрафиолетовой радиации.

При фотосинтезе зеленый лист использует лишь около 1% падающей на него солнечной энергии, продуктивность составляет около 1 г органического вещества на 1 м2 поверхности в час.

Хемосинтез

Синтез органических соединений из углекислого газа и воды, осуществляемый не за счет энергии света, а за счет энергии окисления неорганических веществ, называется хемосинтезом. К хемосинтезирующим организмам относятся некоторые виды бактерий.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой, а затем до азотной кислоты (NH3 → HNO2 → HNO3).

Железобактерии превращают закисное железо в окисное (Fe2+ → Fe3+).

Серобактерии окисляют сероводород до серы или серной кислоты (H2S + ½O2 → S + H2O, H2S + 2O2 → H2SO4).

В результате реакций окисления неорганических веществ выделяется энергия, которая запасается бактериями в форме макроэргических связей АТФ. АТФ используется для синтеза органических веществ, который проходит аналогично реакциям темновой фазы фотосинтеза.

Хемосинтезирующие бактерии способствуют накоплению в почве минеральных веществ, улучшают плодородие почвы, способствуют очистке сточных вод и др.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41782. Изучение и анализ конструкций систем смазки транспортных двигателей 141.06 KB
  Вывод: Ознакомились с устройством систем смазки различных двигателей научились анализировать их конструктивные особенности.
41784. Создание цветных изображений с использованием цветов, контуров и инструментов заливки 6.16 MB
  Цели занятия: Научить создавать изображения с цветом контуром и инструментами заливки. Учащиеся должны научиться: Создает цветные изображения с использованием цветов контуров и инструментов заливки. Различают восемь типов заливок: однородные или сплошные заливки; градиентные заливки; заливки двухцветным узором; заливки цветным узором; заливки точечным узором; текстурные заливки; заливки растром PostScript; сетчатые заливки.
41785. Изучение метода обратного рассеяния в волоконных световодах с помощью оптического рефлектометра 437.08 KB
  Изучение метода обратного рассеяния, способов определения параметров неоднородных оптических линейных трактов по рефлектограмме, получение навыков работы с оптическим рефлектометром.
41786. Настройка фрезерного станка с числовым программным управлением ЛФ260МФЗ на обработку заданной детали 2.95 MB
  Цель работы: 1 Ознакомится с устройством и органами управления фрезерногостанка с ЧПУ ЛФ260МФЗ и системой управления НЗЗ1М. Ознакомится с технологическими возможностями станка и способами их реализации. Органы управления размещены на пульте управления станка и системе управления НЗЗ1М.
41787. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ КОРРЕКЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 2.7 MB
  Исследование влияния обратных связей на характеристики линейных динамических звеньев. Изучение и исследование способов повышения качества САР при различных корректирующих устройствах.
41788. Приемы обработки числовой информации в среде Excel 90.72 KB
  Введите в ячейки А1 и А2 заголовок таблицы заполнив ячейки своими данными. Выполните объединение ячеек а 1:H1 и б 2:H2 Введите текстовые значения в ячейки А3:А8 и В3:H3. Скопируйте формулу из ячейки H4 в ячейки диапазона H5:H8. Для копирования ячейки перетащите выделение удерживая нажатой кнопку мыши в ячейки блока H5:H8.
41789. РАСЧЕТ ОТКЛИКА ЦЕПИ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ ВХОДНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 138.3 KB
  Цель работы: Изучение временного метода анализа цепи. Выполнение расчета цепи в среде PSpice. Результатом расчета согласно варианту задания является ток : Реакция цепи на входное воздействие: Переходная характеристика: Импульсная характеристика: 7.