Fotosyntéza - co to je? Etapy fotosyntézy. Podmínky fotosyntézy

Přemýšleli jste někdy, kolik živých organismů na planetě? A koneckonců, všichni potřebují dýchat kyslík, aby vytvořili energii a vydechli oxid uhličitý. Bylo to oxid uhličitý

Vzhledem k výše uvedenému vzniká docela logická otázka: jak to, že ještě nejsme zahuštěni, pokud jsou všechny živé věci zdrojem toxického oxidu uhličitého? Spasitel všech živých bytostí v této situaci je fotosyntéza. Jaký je tento proces a jaká je jeho nutnost?

Výsledkem je úprava rovnováhy oxidu uhličitého a nasycení vzduchu kyslíkem. Takový proces je znám pouze zástupcům světa rostlin, tedy rostlinám, protože se vyskytuje pouze v jejich buňkách.

Samotná fotosyntéza je velmi složitý postup, který závisí na určitých podmínkách a probíhá v několika fázích.

Definice pojmu

Podle vědecké definice, Organická hmota v proces fotosyntézy transformovány na buněčné úrovni na organické buňky autotrofních organismů kvůli vlivu slunečního záření.

V srozumitelnějším jazyce je fotosyntéza proces, při kterém dochází k následujícímu:

1. Zařízení je nasyceno vlhkostí. Zdrojem vlhkosti může být voda ze země nebo vlhký tropický vzduch.
2. Existuje reakce chlorofylu (speciální látky, která je v rostlině obsažena) působením sluneční energie.
3. Nutné jídlo pro zástupce flóry, které nemohou nezávisle produkovat, je heterotrofní a oni sami jsou jeho producentem. Jinými slovy, rostliny jedí, co vyrábějí sami. To je výsledek fotosyntézy.

První fáze

Prakticky každá rostlina obsahuje zelenou látku, kterou může absorbovat světlo. Tato látka není nic jiného než chlorofyl. Jeho místo pobytu jsou chloroplasty. Ale chloroplasty se nacházejí v kmenové části rostliny a jejích plodů. Ale fotosyntéza listů je v přírodě obzvláště běžná. Vzhledem k tomu, že druhá konstrukce je poměrně jednoduchá ve své struktuře a má poměrně velký povrch, což znamená, že množství energie potřebné pro postup zachránce je mnohem větší.

Když je světlo absorbováno chlorofylem, je tento ve stavu excitace a přenáší jeho energetické zprávy na jiné organické molekuly rostliny. Největší množství takové energie jde účastníkům procesu fotosyntézy.

Druhá fáze

Tvorba fotosyntézy ve druhé fázi nevyžaduje povinnou účast světla. Spočívá v tvorbě chemických vazeb za použití jedovatého oxidu uhličitého, který je tvořen vzduchovými hmotami a vodou. Také se syntetizuje řada látek, které zajišťují životaschopnou činnost zástupců flóry. Jedná se o škrob, glukózu.

V rostlinách fungují tyto organické prvky jako zdroj výživy pro jednotlivé části rostliny, přičemž zajišťují normální průběh životních procesů. Takové látky jsou získávány a zástupci fauny, kteří konzumují rostliny pro potraviny. Lidské tělo je nasyceno těmito látkami prostřednictvím jídla, které je součástí každodenní stravy.

Co? Kde? Kdy?

K organické látky v organické ukázalo, že je nezbytné zajistit vhodné podmínky pro fotosyntézu. Pro tento proces je nutné v první řadě světlo. Hovoříme o umělé, a slunečním zářením. Přírodní obvykle rostlina aktivita je charakterizována intenzitou jara a léta, který je, když je potřeba získat velké množství sluneční energie. Nelze říci o podzimního póru, když světla jsou méně, kratší den. Jako výsledek, listy žloutnou a poté zcela odpadnout. Ale jakmile první jarní lesk sluneční paprsky, zelené trávy stoupá okamžitě obnovit svou činnost chlorofyly a začne aktivně vývoj kyslíku a dalších živin, které jsou životně důležité přírodě.

Podmínky fotosyntézy zahrnují nejen přítomnost osvětlení. I vlhkost by měla stačit. Koneckonců rostlina nejprve vstřebává vlhkost a reakce začíná účinkem sluneční energie. Výsledkem tohoto procesu jsou potraviny rostlin.

Pouze v přítomnosti zelené látky dochází k fotosyntéze. Co je to chlorofyl, už jsme to řekli výše. Působí jako druh dirigenta mezi světelnou nebo sluneční energií a samotnou rostlinou, což zajišťuje správný tok jejich života a činnosti. Zelené látky mají schopnost absorbovat hodně slunečního světla.

Kyslík hraje důležitou roli. Aby byl proces fotosyntézy úspěšný, rostliny potřebují spoustu, protože obsahují pouze 0,03% kyseliny uhličité. Proto z 20 000 m³ vzduch lze získat 6 m³ kyseliny. Jedná se o druhou látku - hlavní zdroj pro glukózu, který je zase látka nezbytná pro život.

Existují dva fáze fotosyntézy. První se nazývá světlo, druhé je tmavé.

Jaký je mechanismus toku světelného stupně

Světlá fáze fotosyntézy má jiný název - fotochemický. Hlavní účastníci v této fázi jsou:

• energie slunce;
• různé pigmenty.

S první komponentou je vše jasné, je to sluneční světlo. A to jsou to pigmenty, ne každý ví. Jsou zelené, žluté, červené nebo modré. K zelené jsou chlorofyly skupin "A" a "B", žluté a červené / modré - fykoobiliny. Fotochemická aktivita účastníků této fáze procesu se projevuje pouze chlorofyly "A". Zbytek patří k doplňkové roli, jejíž podstatou je sbírka světelných kvant a jejich přeprava do fotochemického centra.

Vzhledem k tomu, že chlorofyl je vybaven schopností účinně absorbovat sluneční energii s určitou vlnovou délkou, byly identifikovány následující fotochemické systémy:

- Fotochemické centrum 1 (zelené látky skupiny "A") - kompozice obsahuje pigment 700, který pohlcuje světelné paprsky o délce přibližně 700 nm. Tento pigment má zásadní roli při vytváření produktů světlého stadia fotosyntézy.

- Fotochemické centrum 2 (zelené látky skupiny "B") - složení obsahuje pigment 680, absorbující světelné paprsky o délce 680 nm. On vlastní roli druhého plánu, který spočívá v funkci doplnění elektronů ztracených fotochemickým centrem 1. Je dosaženo díky hydrolýze kapaliny.

V 350- 400 molekul pigmentů, které koncentrované světelné toky v fotosystému 1 a 2 mají pouze jednu molekulu pigmentu, který je fotochemicky aktivní - chlorofylu skupina „A“.

Co se děje?

1. Světelná energie absorbovaná rostlinou ovlivňuje pigment 700 obsažený v ní, který přechází z normálního stavu do stavu excitace. Pigment ztrácí elektron, což vede k vytvoření takzvaného elektronového otvoru. Pak molekula pigmentu, která ztratila elektron, může působit jako jeho akceptor, tedy strana, která přijímá elektron a vrátí svůj tvar.

2. Způsob podle fotochemického rozkladu kapaliny ve středu světlo absorbujícího pigmentu 680 fotosystému 2. Po rozkladu vody vytvořené elektrony, které původně jsou přijímány materiálu, jako je cytochrom C550, a označen písmenem Q. Poté, cytochromu elektronů vstoupit nosiče obvodu a jsou přepravovány do centra 1 pro fotochemické vyplnit otvorů e, který je výsledkem průniku světelných kvant a procesu obnovy pigmentu 700.

Jsou případy, kdy taková molekula se vrátí elektron zůstává stejná. To povede k izolaci světelné energie ve formě tepla. Ale téměř vždy elektron má záporný náboj, spolu se speciálními železa síru bílkovin, se provádí na jednom z řetězců nebo k pigmentu 700 spadá do jiného vektoru obvodu a smířen s konstantním akceptorem.

V první variantě probíhá cyklický transport elektronu uzavřeného typu, zatímco ve druhém případě dochází k necyklickému transportu.

Oba procesy poklesne v prvním kroku fotosyntézy za katalyzování stejný řetězec elektronových nosičů. Je však třeba poznamenat, že pro cyklický typ fotofosforylace začínají a končí současně dopravu CHL bod, zatímco je-li cyklickou přechod zahrnuje přepravu látek, zeleným, skupinu „B“ chlorofylu „A“.

Vlastnosti cyklické dopravy

Fosforylace cyklických také volal fotosyntetických. V důsledku tohoto procesu produkoval ATP molekulu. Základem toho je zpětný transport po několika po sobě jdoucích fází v elektronovém excitovaného stavu na pigment 700, přičemž se uvolňuje energie, přijímací část ve fosforylující enzymového systému k dalšímu hromadění v fosfátových vazeb ATP. To znamená, že energie není rozptýlena.

Cyklická fosforylace je primární reakcí fotosyntézy, která je založena na technologii tvorby chemické energie na membránových površích chloroplastového tilaktoidu v důsledku využití sluneční energie.

Bez fotosyntetické fosforylace asimilační reakce v tmavé fáze fotosyntézy jsou nemožné.

Nuance přepravy necyklického typu

Proces spočívá v obnově NADP + a tvorbě NADP * H. Mechanismus je založen na přenosu elektronů na ferredoxin, jeho redukční reakci a následném přechodu na NADP + s dalším snížením na NADP * H.

Výsledkem je, že elektrony, které ztratily pigment 700, jsou doplněny elektrony vody, která se rozkládají pod světelnými paprsky v fotosystému.

Necyklická dráha elektronů, jejíž tok také znamená fotosyntézu světla, se uskutečňuje vzájemnou interakcí obou fotosystémů a jejich elektronické dopravní řetězce je propojují. Energie světla řídí tok elektronů zpět. Při transportu z fotochemického centra 1 do středu 2 elektrony ztrácejí část své energie v důsledku akumulace jako protonového potenciálu na membránovém povrchu tilaktoidu.

V temné fázi fotosyntézy procesu vytváření protonové typu potenciál elektronový dopravní řetěz, a operace pro tvorbu ATP v chloroplastech je téměř identická se stejným způsobem v mitochondriích. Ale funkce jsou stále přítomny. Tylactoidy v této situaci jsou mitochondrie obrácena na špatnou stranu. To je hlavní důvod, proč se elektrony a protony pohybují přes membránu v opačném směru vzhledem k toku transportu v mitochondriální membráně. Elektrony jsou transportovány ven a protony se hromadí ve vnitřní části tilaktoidní matrice. Ten má pouze pozitivní náboj a vnější membrána tilaktoidu je negativní. Z toho vyplývá, že cesta gradientu protonového typu je opakem jeho cesty v mitochondriích.

Dalším rysem je velká hladina pH potenciálu protonů.

Třetím znakem je přítomnost pouze dvou konjugačních míst v tilaktoidním řetězci a v důsledku toho poměr molekuly ATP k protonům je 1: 3.

Závěr

V první fázi fotosyntéza je interakce světla (umělé a ne-umělé) s rostlinou. Reagujte na paprsky zelených látek - chlorofyl, z nichž většina je obsažena v listí.

Tvorba ATP a NADP * H je výsledkem této reakce. Tyto produkty jsou nezbytné pro průchod tmavých reakcí. V důsledku toho je světelná etapa povinným procesem, bez něhož se druhý stupeň neuskuteční - temný.

Tmavá fáze: podstatu a vlastnosti

Tmavá fotosyntéza a její reakce jsou procesem oxidu uhličitého v látkách organického původu s produkcí sacharidů. Realizace takových reakcí nastává v stromu chloroplastu a produkty prvního stupně fotosyntézy, světla se na nich podílejí.

Mechanismus tmavé fáze fotosyntézy je založen na procesu asimilace oxid uhličitý (také nazývaná fotochemická karboxylace, Calvinův cyklus), který je charakterizován cyklickostí. Skládá se ze tří fází:

1. Karboxylace - přídavek CO₂.
2. Obnova fáze.
3. Fáze regenerace ribulosodifosfátu.

Ribulofosfat - cukry s pěti atomy uhlíku, - které mohou být předmětem fosforylace postup v důsledku ATP, přičemž ribulozodifosfat, který se dále podrobí karboxylace napojením na CO₂ produkt se šesti uhlíky, který se okamžitě rozkládá po interakci s molekulou vody a vytváří dvě molekulární částice fosfoglycerové kyseliny. Potom se kyselina prochází kompletní obnovu při provádění enzymatických reakcí, pro které vyžaduje přítomnost ATP a NADP tvoří cukr tři atomy uhlíku - tři-uhlík cukru, triose nebo aldehyd phosphoglyceraldehyde. Když dvě takové triosy kondenzují, získá se molekula hexosolu, která se může stát nedílnou součástí molekuly škrobu a je laděna do rezervy.

Tato fáze je doplněna skutečností, že během procesu fotosyntézy se absorbuje jedna molekula CO₂ a použití tří a čtyř molekul atomy ATP H Geksozofosfat přístupný reakcích pentózofosfátovém cyklu, což vede k regeneračním ribulozofosfata, které mohou být spojeni se další molekulou kyseliny uhličité.

Reakce karboxylace, redukce, regenerace nelze nazvat specifickou pouze pro buňku, ve které dochází k fotosyntéze. Co je "jednotný" tok procesů, nelze říci, protože rozdíl stále existuje - v procesu obnovy se používá NADP * H a ne NAD * N.

Přístup CO₂ Ribulosodifosfát podléhá katalýze, kterou poskytuje ribulosodifosfátkarboxyláza. Reakční produkt je 3-fosfoglycerát, zotavuje na úkor NADPH * H2 a ATP na glyceraldehyd-3-fosfát. Redukční proces je katalyzován glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenázou. Ta se snadno převádí na dihydroxyaceton fosfát. Vytvoří se bifosfát fruktózy. Část jejích molekul je zapojen do procesu regenerace ribulozodifosfat, uzavření cyklu, a druhá část je provozována vytvořit rezervní sacharid ve fotosyntetických buňkách, to znamená, že má fotosyntézu sacharidů.

Energie světla je nezbytná pro fosforylaci a syntézu látek organického původu a pro oxidační fosforylaci je nezbytná energie oxidace organických látek. To je důvod, proč vegetace poskytuje život zvířatům a jiným organismům, které jsou heterotrofní.

Látky organo-dusíku jsou asimilovány v fotosyntetických organizmech díky redukci anorganických dusičnanů a síře - díky redukci sulfátů na sulfhydrylové skupiny aminokyselin. Poskytuje tvorbu proteinů, nukleových kyselin, lipidů, sacharidů, kofaktorů, a to fotosyntézy. Co je "rozmanité" látky životně důležité pro rostliny, to již bylo zdůrazněno, ale na sekundárních syntetických produktů, které jsou cenné léčivé látky (flavonoidy, alkaloidy, terpeny, polyfenoly, steroidy, orgkisloty a další), ani slovo bylo řečeno. Proto se bez nadsázky říci, že fotosyntéza - klíč k životu rostlin, zvířat a lidí.