Fotosyntes - vad är det? stadium av fotosyntesen. Villkor för fotosyntesen

Har du någonsin undrat hur mycket en värld av levande organismer? Och eftersom allt de behöver för att andas syre för att utveckla energi och andas ut koldioxid. Nämligen koldioxid - den främsta orsaken till detta fenomen, som stuffy rum. Det inträffar när det finns en hel del människor, och rummet under en lång tid inte sändes. Dessutom giftiga ämnen fyller luften anläggningar, egen bil och kollektivtrafik.

Mot bakgrund av ovanstående, det finns en logisk fråga: hur hade vi ännu inte kvävas, om allt liv är källan till giftiga koldioxid? Frälsare alla levande varelser i denna situation fungerar som fotosyntesen. Vad är är processen och vad är dess nödvändighet?

Dess resultat - Överskott av koldioxid och syremättnad av luften. Denna process är känd endast företrädare för floran i världen, det finns växter som bara händer i sina celler.

Fotosyntesen själv - en mycket komplicerad procedur, beroende på vissa villkor, och sker i flera steg.

definitionen

Enligt den vetenskapliga definition, organiska ämnen i samband med fotosyntesen omvandlas till organiskt på cellnivå, autotrofa organismer på grund av exponering för solljus.

Att säga mer begripligt språk, är foto en process där följande inträffar:

1. Anläggningen är mättad med fukt. Källan av fukt kan vara vatten eller från jorden fuktig tropisk luft.
2. Den förekommer klorofyll reaktion (specifik substans som finns i växten) effekten av solenergi.
3. Utbildning viktigt flora mat som de producerar på egen hand inte kan heterotrofa sätt, samtidigt som de själva är tillverkaren. Med andra ord, är växter matas av det faktum att de själva producerar. Detta är resultatet av fotosyntesen.

steg ett

Så gott som varje växt innehåller grönt material, genom vilket det kan absorbera ljus. Detta ämne är inte mer än en klorofyll. Dess plats - kloroplaster. Men kloroplaster finns i stammen av anläggningen och dess frukt. Men särskilt vanligt i naturen löv fotosyntes. Eftersom den senare är ganska enkel i sin struktur och har en relativt stor ytarea, vilket betyder att volymen av energi som är nödvändig för uppträdandet av räddare processen kommer att vara mycket mer.

När ljus absorberas av klorofyll, den senare i ett tillstånd av spänning, och deras energi löften överföras till andra organiska molekyler av anläggningen. Det största antalet av sådan energi går deltagarna fotosyntes.

steg två

Fotosyntesen Utbildning på den andra etappen inte kräver deltagande av världen. Den består i bildandet av kemiska bindningar med användning av giftig koldioxid som produceras från vatten och luftmassan. Även syntes av uppsättningen av ämnen som ger möjlighet att leva flora. Dessa är stärkelse, glukos.

I växter sådana organiska element verkar som strömkälla för de enskilda delarna av anläggningen, samtidigt som den normala vitala processer. Dessa ämnen produceras och fauna, som använder växter för mat. Den mänskliga kroppen är mättad med dessa ämnen genom mat, som ingår i den dagliga kosten.

Vad? Var? När?

Till den organiska substansen i den organiska vänt är det nödvändigt att tillhandahålla lämpliga förhållanden för fotosyntesen. För denna process är nödvändig i första hand ljuset. Vi talar om den konstgjorda, och solljus. Natur vanligtvis växt aktivitet kännetecknas av intensiteten av våren och sommaren, det vill säga, när det finns ett behov av att ta emot en stor mängd solenergi. Kan inte sägas om hösten pore, när ljuset är färre, kortare dag. Som ett resultat, bladen gulnar, och sedan helt falla bort. Men så fort de första fjäder Shine solens strålar, grönt gräs stiger omedelbart återuppta sin verksamhet klorofyll, och kommer att börja aktiv utveckling av syre och andra näringsämnen, som är avgörande karaktär.

fotosyntes betingelser innefattar inte endast närvaron av omgivande ljus. Fukt bör också vara tillräckligt. Trots allt, absorberar växten fukt först, och sedan reaktionen startar med solenergi. Resultatet av denna process och växtnäringsprodukter.

Endast om det finns en grön substans fotosyntes. Vad är klorofyll, nämnde vi ovan. De är den typ av ledare mellan ljus eller solenergi och själva anläggningen, säkerställa en korrekt under deras liv och aktiviteter. Gröna substanser har absorptionsförmåga flertal solljus.

Den spelar en viktig roll och syre. Till fotosyntes processen var lyckad, växterna behöver det mycket, eftersom dess sammansättning innehåller endast 0,03% kolsyra. Följaktligen av 20 000 m ^{3 luft} kan få 6 m ³ syra. Det är det senare ingrediens - primära råmaterial för glukos, som i sin tur är en substans som är nödvändig för livet.

Det finns två stadier av fotosyntesen. Den första kallas ljuset, och den andra - mörkret.

Vilken mekanism infiltration ljus scen

Ljus stadiet av fotosyntes är ett annat namn - foto. De viktigaste deltagarna i denna fas är:

• solenergi;
• olika pigment.

Med den första komponenten klar, är det solljus. Men vad är pigmenten inte känner varandra. De finns i grönt, gult, rött eller blått. Om du vill inkludera gröna klorofyllgrupper "A" och "B" till de gula och röda / blå - fykobiliner respektive. Fotokemisk aktivitet klorofyller endast uppvisar bland deltagarna i detta skede av processen "A". Resten tillhör kompletterande roll, essensen av som - insamling av ljuskvanta och deras transport till mitten av foto.

Eftersom klorofyll begåvats med kapacitet effektiv absorption av solenergi med en viss våglängd efter fotokemiska system har identifierats:

- Fotokemisk kärna 1 (grön materia "A" -grupp) - ingår i de 700 pigmentabsorberande ljusstrålar vars längd är ungefär 700 nm. Detta pigment tillhör den grundläggande roll i skapandet av produkter av ljus stadiet av fotosyntesen.

- Fotokemisk centrum 2 (grön substansgrupp "B") - en del av pigmentet 680 är inkluderad som absorberar ljusstrålar av 680 nm i längd. Han äger skådespelare, som består i att fylla funktioner av elektroner förlorade fotokemiska centrum 1. Detta uppnås genom hydrolys vätska.

Vid 350- 400 molekyler av pigment som en koncentrerad ljusflöden i fotosystem 1 och 2 har endast en molekyl av pigmentet, som är fotokemiskt aktiv - klorofyll grupp "A".

Vad händer?

1. Ljusenergin absorberas av växten, har en effekt på pigmentet däri 700, som passerar från det normala tillståndet till ett tillstånd av excitation. Pigment förlorar en elektron, vilket resulterar i en så kallad elektron hål. Vidare kan pigmentmolekyl som har förlorat en elektron, fungera som dess acceptor, dvs. parten accepterar elektroner, och returnera formuläret.

2. Förfarande enligt fotokemisk sönderdelning av vätskan i centrum av den ljusabsorberande pigment 680 fotosystem 2. Efter sönderdelning av vatten bildade elektroner som ursprungligen är accepterade material, såsom cytokrom C550, och anges med bokstaven Q. Sedan, genom cytokrom elektroner anger kretsbärare och transporteras till centrum en för fotokemisk fylla hål e, vilket är resultatet av penetreringen av ljuskvanta och återhämtningsprocessen av pigmentet 700.

Det finns tillfällen när en sådan molekyl får tillbaka elektron förblir identiska. Detta kommer att leda till isolering av ljusenergi i form av värme. Men nästan alltid en elektron som har en negativ laddning, i kombination med speciella järn-svavelproteiner och bärs på en av kedjorna eller till pigmentet 700 faller in i en annan vektor krets och återförenas med konstant acceptor.

I den första utföringsformen, finns det en cyklisk elektrontransport sluten typ, i den andra - cyklisk.

Båda processer faller i det första steget av fotosyntesen enligt katalysera samma kedja av elektronbärare. Men det bör noteras att för den cykliska typen photophosphorylation börjar och slutar samtidigt transportera en Chl punkt, medan när den cykliska övergången innebär att transportera ämnet grön "B" -gruppen att klorofyll "A".

Dragen av cyklisk transport

Fosforylering av cyklisk även kallad foto. Som ett resultat av denna process producerade ATP molekylen. Grundval av detta är den returtransport efter några successiva steg i elektronexciterade tillståndet på pigmentet 700, varvid energi frigörs, den mottagande delen i det fosforylerande enzymsystemet till ytterligare ackumulering i de fosfatbindningarna i ATP. Det vill säga, är energi inte försvunnit.

Fosforylering av cyklisk är den primära reaktionen av fotosyntesen, baserat på bildning av kemisk teknologi energi på kloroplast tilaktoidov membranytorna genom användning av solljus energi.

Utan foto fosforyleringsreaktionen av assimilering i den mörka fasen av fotosyntes omöjligt.

Nyanser transportera icke-cyklisk typ

Processen består i att återvinna NADP + och NADPH bildning av N *. Mekanismen är baserad på elektronöverföring ferredoxin dess reduktionsreaktion och den efterföljande övergången till NADP + med ytterligare reduktion till NADP * H.

Som ett resultat, elektroner som förlorat pigment 700 elektroner fyllas genom vatten som sönderdelas vid ljusstrålar i fotosystem 2.

Acyklisk bana av elektroner som strömmar innebär också ljus fotosyntes utföres genom att reagera tillsammans de två photosystems, kopplar dem elektrontransportkedja. Ljusenergielektroner riktar flödet tillbaka. Under transport av fotokemisk centrum en till centrum 2 elektroner förlorar en del av sin energi på grund av ansamling som protonpotential på membranytan tilaktoidov.

I den mörka fasen av fotosyntes processen för att skapa en proton-typ potential i elektrontransportkedjan, och operationer för bildningen av ATP i kloroplasterna är nästan identisk med samma process i mitokondrier. Men funktioner är fortfarande närvarande. Tilaktoidami i denna situation är mitokondrierna twist på fel sida. Detta är det främsta skälet att elektronerna och protonerna rör sig genom membranet i motsatt riktning i förhållande till överföringsflödet i mitokondriemembranet. Elektronerna transporteras till utsidan, och protonerna ackumuleras i det inre av matrisen tilaktoidnogo. Senaste tar bara en positiv laddning, och det yttre membranet tilaktoida - negativ. Av detta följer att vägen för proton övertoningstyp motsatt väg till mitokondrier.

En annan funktion är den höga pH potential protoner.

Den tredje funktionen är närvaron av endast två kedjor tilaktoidnoy konjugering platser och som en konsekvens är förhållandet av molekyler av ATP till protoner lika med 1: 3.

slutsats

I det första steget av fotosyntesen är interaktionen av ljusenergi (konstgjorda och neiskusstvennoy) från anläggningen. Reagera på de strålar av grönmassa - klorofyll, varav de flesta finns i bladen.

Bildandet av ATP och NADP * H - resultatet av en sådan reaktion. Dessa produkter är nödvändiga för uppkomsten av mörka reaktioner. Följaktligen ljus scenen - bindningsprocessen, utan vilket det kommer att vara det andra steget - Den mörka.

Den mörka scenen: essensen och egenheter

Mörk fotosyntes och dess reaktion är kol förfarande dioxid organisk substans för erhållande av kolhydrater. Genomförandet av dessa reaktioner sker i kloroplasten stroma och ett aktivt deltagande av produkterna tar det första steget i fotosyntesen - ljus.

I steg mörk baserade fotosyntesmekanism på processen för assimilering av koldioxid (även kallad fotokemisk karboxylering, Calvin cykel), som kännetecknas av cyklisk. Den består av tre faser:

1. Karbonatisering - CO anslutning _2.
2. Reparativ fas.
3. Fas regeneration ribulozodifosfat.

Ribulofosfat - sockerarter med fem kolatomer - lämpar sig för förfarandet av fosforylering på bekostnad av ATP, varigenom ribulozodifosfat som ytterligare utsättes för karboxylering genom anslutning till CO ₂ produkt med sex kolatomer, som omedelbart sönderdelas genom reaktion med vattenmolekyl, skapa två molekyltyper syra phosphoglyceric . Då syran genomgår fullständig restaurering i genomförandet av enzymatiska reaktioner för vilka krävs närvaro av ATP och NADP för att bilda ett socker till tre kol - tre-kol-socker, trios eller aldehyd phosphoglyceraldehyde. När två sådana trios kondenserad hexos molekyl erhålles, vilken kan vara en del av stärkelsemolekylen och felsöka reserv.

Denna fas avslutas av det faktum att under fotosyntesen, absorberas av en molekyl av CO ₂ och med användning av tre ATP-molekyler och fyra H-atomer Geksozofosfat mottagliga för reaktionerna enligt pentos fosfatcykeln, vilket resulterar i regenerering ribulozofosfata som kan återförenas med en annan molekyl av kolsyra.

Karboxylering reaktion, återvinning, kan regenereringen inte anses enbart för de specifika celler där fotosyntesen sker. Vad är en "uniform" flödesprocesser, också, inte kan säga, eftersom det fortfarande finns en skillnad - när återställningsprocessen använder NADPH + H snarare än NAD + H.

CO anslutning ₂ ribulozodifosfat undergår katalys, som ger ribulozodifosfatkarboksilaza. Reaktionsprodukten är 3-fosfoglycerat, återhämtar på bekostnad av NADPH * H2 och ATP till glyceraldehyd-3-fosfat. Reduktionsprocessen katalyseras av glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenas. Den senare lätt omvandlas till dihydroxiacetonfosfat. Bildandet fruktozobisfosfata. Del av dess molekyler är involverad i regenereringsprocessen ribulozodifosfat, stänga cykeln, och den andra delen drivs för att skapa en reserv kolhydrat i fotosyntetiska celler, dvs den har den fotosyntesen av kolhydrater.

Ljusenergi krävs för fosforylering och syntes av organiska ämnen, och energin av oxidation av organiska ämnen krävs för oxidativ fosforylering. Det är därför vegetationen ger liv åt djur och andra organismer som är heterotrofa.

Fotosyntesen i växtceller sker på detta sätt. Produkterna är kolhydrater som är nödvändiga för att skapa kolskelett olika ämnen av flora av världen som är av organiskt ursprung.

Organiska kvävesubstanser absorberas i typ fotosyntetiska organismer genom reduktionen av oorganiskt nitrat, och svavel - på grund av minskningen av sulfater till sulfhydrylgrupper av aminosyror. Tillhandahåller bildningen av proteiner, nukleinsyror, lipider, kolhydrater, är kofaktorer fotosyntes. Vad är en "tallrik" av ämnen viktiga för anläggningen har redan betonat, men på de sekundära syntes produkter som är värdefulla läkemedelssubstanser (flavonoider, alkaloider, terpener, polyfenoler, steroider, orgkisloty och andra), var inte ett ord sagt. Därför att ingen överdrift att säga att fotosyntesen - nyckeln till livet av växter, djur och människor.