Фотосинтез і хемосинтез – конспект
Фотосинтез. Слово “фотосинтез” буквально означає з’єднання, створення під дією світла. Фотосинтез – це утворення клітинами вищих рослин, водоростей і деякими бактеріями органічних речовин з води і вуглекислого газу з участю енергії світла. За допомогою хлорофілу (або інших пігментів), що міститься в хлоропластах і хроматофорах, вони здійснюють перетворення світлової енергії в енергію хімічних зв’язків. Це складний, багатоступінчастий процес, що протікає за участю багатьох ферментів.
Розрізняють світлову та темновую фази фотосинтезу (рис. 1.19). У світлову фазу реакції відбуваються в мембранах хлоропластів на світлі. Кванти світла – фотони – взаємодіють з молекулами хлорофілу, переводячи деякі його електрони зі стабільного енергетичного рівня на більш високий. Так виникають збуджені світлом електрони (е), а самі молекули на дуже короткий час переходять у більш багате енергією “збуджений” стан. Збуджені світлом електрони здатні відриватися від молекул хлорофілу і потрапляти на молекули речовин – переносників електронів. Переміщаючись по замкнутому ланцюзі складних органічних сполук, електрони повертаються на свій основний рівень, але віддавши енергію, витрати на синтез АТФ та інших молекул – носіїв енергії. АТФ синтезується з використанням енергії світла з АДФ і фосфату без участі кисню (фотосинтетичні фосфорилирование). Це дуже ефективний процес: у хлоропластах утворюється в 30 разів більше АТФ, ніж в мітохондріях тих же рослин за участю кисню.
Одночасно відбувається фотоліз води – процес розкладання води під впливом світла. У клітинах листа і в міжклітинниках завжди є деяка кількість іонів Н + і ОН “, що утворюються в результаті дисоціації води, яка відбувається під впливом світла. Деякі повертаються на свій стабільний рівень електрони захоплюються іонами водню і перетворюються на атоми: H + е = Н. Атоми водню приєднуються до що знаходиться в клітці органічній речовині НАДФ (нікотин амідаденіндінуклеотідфосфат), переводячи його в відновлене стан – НАДФН2. Іони гідроксилу (ОН “), втративши свій противоион, віддають електрони молекулам інших речовин і перетворюються на вільні радикали ВІН (ОН’- е = ОН). Радикали ОН активні і взаємодіють один з одним, в результаті чого утворюється перекис водню (Н202) – нестійке з’єднання, на світлі розкладається на воду і атомарний кисень. Атоми кисню з’єднуються в молекули кисню. Вільний кисень частково використовується для внутрішньоклітинного дихання, але значно більша його частина виділяється в зовнішнє середовище через устьіпа листа. Отже, джерелом молекулярного кисню, що утворюється в процесі фотосинтезу і виділяється в атмосферу, є фотоліз води.
Таким чином, синтез АТФ, фотоліз води і відновлення НАДФ до НАДФ – Н2 складають світлову фазу процесу фотосинтезу. Енергія квантів світла перетворюється на хімічну енергію макроергічних зв’язків АТФ і НАДФН2. Таким шляхом накопичується енергія, необхідна для процесів, що відбуваються в темнової фазі фотосинтезу. У комплексі хімічних реакцій темнової фази, для течії якій світло не потрібен, ключове місце займає процес карбоксилювання діоксиду вуглецю і утворення органічних речовин, те що за рахунок енергії, накопиченої в хімічних зв’язках АТФ і НАДФН2 в світловий фазі.
Відновлені молекули НАДФН2 беруть участь у карбокси-воджується С02, що надходить через продихи з повітря. При цьому С02, з’єднуючись з воднем, утворює карбоксильні групи СООН. З них (з поглинанням енергії) виходить первинне органічна речовина (наприклад, С6Н.206 – глюкоза). Всі ці ферментативні реакції завершуються отриманням фосфогліце-Рінов кислоти (ФГК), яка відновлюється, приєднуючи атоми водню, в фосфогліцеріновий альдегід (ФГА). За участю ферментів ФГА утворює глюкозу, що перетворюється в первинний крохмаль. Днем крохмаль накопичується в хлорофілових зернах, а вночі при дії ферменту діастази первинний крохмаль переходить в цукор, який відтікає по проводять шляхах з листя в корінь, стебло, плоди, насіння і тут відкладається у вигляді запасного поживної речовини – вторинного крохмалю. У процесі фотосинтезу крім вуглеводів утворюються також і інші органічні речовини. Так енергія сонячного світла перетворюється в енергію хімічних зв’язків складних органічних сполук.
Хемосинтез. Деякі бактерії, позбавлені хлорофілу, теж здатні до синтезу органічних сполук, при цьому вони використовують енергію, витягнуту в ході хімічних реакцій, окислення неорганічних сполук (аміаку, сірководню), що йдуть з виділенням тепла. Перетворення енергії хімічних реакцій в хімічну енергію синтезованих органічних сполук називається хемосинтезом. До групи автотрофов-хемосінте-тиків (хемотрофов) відносяться нитрифицирующие бактерії, аммоніфіцірующіе бактерії, серобактерии. Фіксуючи атмосферний кисень, переводячи нерозчинні мінерали у форму, придатну для засвоєння рослинами, хемосинтезирующие бактерії відіграють важливу роль у круговороті речовин у природі.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)