Fotosintesis - apakah ia? peringkat fotosintesis. Segi fotosintesis

Pernahkah anda tertanya-tanya berapa banyak dunia organisma hidup! Dan kerana semua yang mereka perlukan untuk bernafas oksigen untuk membangunkan tenaga dan menghembus nafas karbon dioksida. Iaitu karbon dioksida - punca utama fenomena ini, kerana di dalam bilik yang tersumbat. Ia berlaku apabila terdapat ramai orang, dan ruang untuk masa yang lama tidak disiarkan. Di samping itu, bahan-bahan toksik mengisi kemudahan udara, kereta persendirian dan pengangkutan awam.

Memandangkan perkara di atas, terdapat satu soalan yang logik: bagaimana kita belum lagi lemas, jika semua kehidupan adalah sumber karbon dioksida beracun? Penyelamat semua makhluk hidup dalam keadaan ini bertindak sebagai fotosintesis. Apa yang adalah proses dan apa yang ada keperluannya?

hasilnya - Baki karbon dioksida dan oksigen tepu udara. Proses ini hanya diketahui oleh wakil-wakil flora di dunia, ada pokok, kerana hanya berlaku dalam sel-sel mereka.

Fotosintesis sendiri - prosedur yang amat rumit, bergantung kepada syarat-syarat tertentu, dan mengambil tempat di beberapa peringkat.

definisi

Menurut definisi saintifik, bahan-bahan organik dalam perjalanan fotosintesis ditukar kepada organik pada tahap sel, organisma autotrophic disebabkan oleh pendedahan kepada cahaya matahari.

Untuk mengatakan bahasa yang lebih difahami, fotosintesis adalah satu proses di mana yang berikut berlaku:

1. Kilang itu tepu dengan lembapan. Sumber kelembapan mungkin air atau dari udara tropika lembap tanah.
2. Ia berlaku tindak balas klorofil (zat tertentu yang terkandung dalam tumbuhan) kesan tenaga solar.
3. Pendidikan flora penting makanan yang mereka keluarkan sendiri tidak dapat cara heterotrophic, sementara mereka sendiri adalah pengilang. Dalam erti kata lain, tumbuhan diberi makan oleh fakta bahawa mereka sendiri menghasilkan. Ini adalah hasil fotosintesis.

langkah Pertama

Hampir setiap tumbuhan mengandungi bahan hijau, yang mana ia boleh menyerap cahaya. Bahan ini adalah tidak lebih daripada klorofil a. lokasi - kloroplas. Tetapi kloroplas terletak di batang pokok dan buahnya. Terutamanya biasa dalam fotosintesis daun alam semula jadi. Sejak kedua adalah agak mudah dalam struktur dan mempunyai kawasan permukaan yang agak besar, yang bermaksud bahawa jumlah tenaga yang diperlukan untuk berlakunya penyelamat proses ini akan menjadi lebih.

Apabila cahaya diserap oleh klorofil, kedua dalam keadaan kegembiraan, dan janji-janji tenaga mereka dipindahkan kepada molekul organik yang lain kilang. Bilangan terbesar tenaga seperti pergi proses peserta fotosintesis.

langkah kedua

Fotosintesis Pendidikan di peringkat kedua tidak memerlukan penyertaan di dunia. Ia terdiri dalam pembentukan ikatan kimia dengan penggunaan karbon dioksida beracun dihasilkan daripada air dan jisim udara. Juga sintesis set bahan-bahan yang menyediakan keupayaan untuk hidup flora. Ini adalah kanji, glukosa.

Dalam tumbuhan unsur-unsur organik seperti bertindak sebagai sumber kuasa untuk bahagian-bahagian individu tumbuhan, di samping menyediakan perjalanan biasa proses penting. bahan-bahan ini dihasilkan dan fauna, yang menggunakan tumbuh-tumbuhan untuk makanan. Tubuh manusia adalah tepu dengan bahan-bahan ini melalui makanan, yang termasuk dalam diet harian.

Apa? Di mana? Bila?

Kepada bahan organik dalam organik berpaling, ia adalah perlu untuk menyediakan keadaan yang sesuai untuk fotosintesis. Untuk proses ini adalah perlu di tempat pertama cahaya. Kita bercakap mengenai buatan, dan cahaya matahari. Alam semula jadi biasanya aktiviti tumbuhan mempunyai ciri-ciri keamatan musim bunga dan musim panas, iaitu, apabila terdapat keperluan untuk menerima sejumlah besar tenaga solar. tidak boleh dikatakan tentang liang musim luruh, apabila cahaya yang lebih sedikit, hari lebih pendek. Hasilnya, daun bertukar menjadi kuning, dan kemudian sepenuhnya jatuh. Tetapi sebaik sahaja sinar spring bersinar pertama matahari, naik rumput hijau segera meneruskan aktiviti chlorophylls, dan akan memulakan pembangunan aktif oksigen dan lain-lain nutrien, yang adalah sifat penting.

keadaan fotosintesis termasuk bukan sahaja kehadiran cahaya ambien. Kelembapan juga harus cukup. Lagipun, tumbuhan menyerap kelembapan pertama, dan kemudian tindak balas bermula dengan tenaga solar. Hasil daripada proses ini dan produk pemakanan tumbuhan.

Jika ada bahan fotosintesis hijau. Apa yang klorofil, yang telah dinyatakan di atas. Mereka adalah jenis konduktor antara cahaya atau tenaga solar dan kilang sendiri, memastikan perjalanan yang betul dalam kehidupan dan aktiviti mereka. bahan-bahan hijau mempunyai penyerapan kapasiti kemajmukan cahaya matahari.

Ia memainkan peranan penting dan oksigen. Untuk proses fotosintesis berjaya, tumbuh-tumbuhan memerlukannya banyak, kerana komposisinya mengandungi hanya 0.03% asid karbonik. Oleh itu daripada 20 000 m ^{3 udara} boleh mendapatkan 6 m ³ asid. Ia adalah bahan kedua - bahan mentah utama untuk glukosa, yang seterusnya, adalah bahan yang diperlukan untuk hidup.

Terdapat dua peringkat fotosintesis. Yang pertama dipanggil cahaya, dan kedua - gelap.

Apa mekanisme peringkat cahaya serapan

Peringkat cahaya fotosintesis adalah nama lain - fotokimia. Para peserta utama dalam fasa ini ialah:

• tenaga solar;
• pelbagai pigmen.

Dengan komponen pertama jelas, ia adalah cahaya matahari. Tetapi apakah pigmen tidak mengenali antara satu sama. Mereka datang dalam hijau, kuning, merah atau biru. Untuk memasukkan chlorophylls hijau kumpulan "A" dan "B" kepada kuning dan merah / biru - phycobilins masing-masing. aktiviti fotokimia hanya chlorophylls pameran di kalangan peserta dalam peringkat ini proses "A". Selebihnya tergolong dalam peranan pelengkap, intipati yang - pengumpulan quanta cahaya dan pengangkutan mereka ke pusat fotokimia.

Sejak klorofil dikurniakan dengan penyerapan berkesan kapasiti tenaga solar dengan panjang gelombang tertentu mengikut sistem fotokimia telah dikenal pasti:

- pusat Fotokimia 1 (hijau perkara "A" kumpulan) - termasuk dalam sinar menyerap cahaya 700 pigmen yang panjangnya kira-kira 700 nm. Pigmen ini tergolong dalam peranan asas dalam penciptaan produk peringkat cahaya fotosintesis.

- Fotokimia 2 Pusat (hijau kumpulan bahan "B") - sebahagian daripada pigmen 680 termasuk yang menyerap sinaran cahaya 680 nm panjang. Dia memiliki Pelakon, yang terdiri dalam mengisi fungsi elektron kehilangan pusat fotokimia 1. Ini dicapai melalui hidrolisis cecair.

Di 350- 400 molekul pigmen bahawa fluks cahaya tertumpu di fotosistem 1 dan 2 hanya mempunyai satu molekul pigmen, yang secara fotokimia aktif - klorofil kumpulan "A".

Apa yang berlaku?

1. Tenaga cahaya diserap oleh tumbuhan, mempunyai kesan ke atas pigmen yang terkandung di dalamnya 700, yang pas dari keadaan biasa kepada keadaan pengujaan. Pigmen kehilangan elektron, menyebabkan lubang yang dipanggil elektron. Selanjutnya, molekul pigmen yang telah kehilangan elektron, boleh bertindak sebagai penerima, iaitu, pihak yang menerima elektron, dan kembali borang.

2. Proses penguraian fotokimia cecair di tengah-tengah cahaya menyerap pigmen 680 fotosistem 2. Selepas penguraian elektron membentuk air yang asalnya adalah bahan diterima seperti cytochrome C550, dan dikenal pasti melalui surat Q. Kemudian, oleh elektron cytochrome masukkan pembawa litar dan diangkut ke pusat 1 untuk fotokimia yang mengisi lubang e, yang merupakan hasil daripada penembusan quanta cahaya dan proses pemulihan pigmen 700.

Ada kalanya seperti molekul mendapat kembali elektron kekal sama. Ini akan membawa kepada pengasingan tenaga cahaya sebagai haba. Tetapi selalunya elektron mempunyai cas negatif, ditambah pula dengan khas protein besi-sulfur dan dijalankan salah satu dari rangkaian atau pigmen 700 jatuh ke dalam litar vektor lain dan bersatu semula dengan penerima yang berterusan.

Dalam penjelmaan yang pertama, terdapat satu kitaran pengangkutan elektron jenis tertutup, di kedua - kitaran.

Kedua-dua proses jatuh dalam langkah pertama fotosintesis bawah pemangkin rantaian yang sama pembawa elektron. Tetapi ia harus diperhatikan bahawa untuk jenis pemfotofosforilan kitaran bermula dan berakhir pada masa yang sama mengangkut titik Chl, manakala apabila peralihan kitaran melibatkan mengangkut bahan hijau kumpulan "B" klorofil "A".

Ciri-ciri pengangkutan kitaran

Pemfosforilan kitaran juga dikenali sebagai fotosintesis. Hasil daripada proses ini dihasilkan molekul ATP. Asas ini adalah pengangkutan pulangan selepas beberapa peringkat berturut-turut dalam elektron keadaan teruja pada pigmen 700, di mana tenaga dilepaskan, bahagian yang menerima dalam sistem phosphorylating enzim untuk pengumpulan lagi dalam ikatan fosfat ATP. Iaitu, tenaga tidak hilang.

Pemfosforilan kitaran reaksi utama fotosintesis, berdasarkan pembentukan tenaga teknologi kimia pada kloroplas tilaktoidov permukaan membran dengan menggunakan tenaga cahaya matahari.

Tanpa reaksi pemfosforilan fotosintesis asimilasi dalam fasa gelap fotosintesis mustahil.

Nuansa mengangkut jenis noncyclic

Proses ini terdiri dalam memulihkan NADP + dan NADPH pembentukan N *. mekanisme ini adalah berdasarkan kepada pemindahan elektron ferredoxin tindak balas penurunan dan peralihan selepas NADP + dengan pengurangan untuk NADP * H.

Akibatnya, elektron yang telah kehilangan pigmen 700, elektron diisi semula melalui air yang diuraikan oleh sinar cahaya di fotosistem 2.

jalan acyclic elektron yang mengalir juga membayangkan fotosintesis cahaya dijalankan dengan memberi tindak balas bersama-sama kedua-dua photosystems, menghubungkan mereka rantaian elektron-transport. elektron tenaga cahaya mengarahkan aliran belakang. Semasa pengangkutan pusat fotokimia 1 ke pusat 2 elektron kehilangan sebahagian daripada tenaga mereka disebabkan oleh pengumpulan potensi proton pada tilaktoidov permukaan membran.

Dalam fasa gelap proses fotosintesis mewujudkan potensi proton-jenis dalam rantaian pengangkutan elektron, dan operasi untuk pembentukan ATP dalam kloroplas adalah hampir sama dengan proses yang sama dalam mitokondria. Tetapi ciri-ciri masih ada. Tilaktoidami dalam keadaan ini adalah twist mitokondria di pihak yang salah. Ini adalah sebab utama bahawa elektron dan proton bergerak melalui membran ke arah yang bertentangan berbanding dengan aliran pemindahan dalam membran mitokondria. Elektron diangkut ke luar, dan proton yang terkumpul di kawasan pedalaman di tilaktoidnogo matriks. Lalu hanya mengambil masa cas positif, dan membran tilaktoida luar - negatif. Dari ini, ia mengikuti bahawa jalan proton jenis kecerunan bertentangan jalan ke mitokondria.

Ciri lain adalah pH yang tinggi dalam potensi proton.

Ciri ketiga ialah kehadiran hanya dua rantai tilaktoidnoy laman conjugation dan sebagai akibatnya nisbah molekul ATP untuk proton sama dengan 1: 3.

kesimpulan

Dalam langkah pertama fotosintesis adalah interaksi tenaga cahaya (neiskusstvennoy tiruan dan) dari kilang. Bertindak balas terhadap sinar perkara hijau - klorofil, kebanyakan yang terkandung di dalam daun.

Pembentukan ATP dan NADP * H - hasil daripada tindak balas tersebut. Produk-produk ini perlu untuk berlakunya tindak balas gelap. Oleh itu, peringkat cahaya - proses mengikat, tanpa mana ia akan menjadi langkah kedua - gelap.

Peringkat gelap: intipati dan keunikan

fotosintesis gelap dan tindak balas adalah karbon dioksida prosedur bahan organik untuk mendapatkan karbohidrat. Pelaksanaan tindak balas ini berlaku dalam stroma kloroplas dan penyertaan aktif produk mengambil langkah pertama fotosintesis - cahaya.

Dalam langkah gelap berdasarkan mekanisme fotosintesis kepada proses asimilasi karbon dioksida (juga dipanggil Pengkarboksilan fotokimia, kitaran Calvin), yang mempunyai ciri-ciri kitaran. Ia terdiri daripada tiga fasa:

1. Pengkarbonan - kesertaan CO _2.
2. fasa pemulihan.
3. Fasa pertumbuhan semula ribulozodifosfat.

Ribulofosfat - gula dengan lima atom karbon - meminjam dirinya untuk prosedur pemfosforilan dengan mengorbankan ATP, dengan itu menghasilkan ribulozodifosfat yang seterusnya tertakluk kepada Pengkarboksilan oleh sambungan dengan produk CO ₂ dengan enam karbon, yang serta-merta diuraikan oleh tindak balas dengan molekul air, mewujudkan dua spesies molekul phosphoglyceric asid . Kemudian asid menjalani pemulihan lengkap dalam pelaksanaan tindak balas enzim yang mana diperlukan kehadiran ATP dan NADP untuk membentuk gula untuk tiga karbon - gula tiga karbon, triose atau aldehid phosphoglyceraldehyde. Apabila dua triose molekul hexose pekat itu diperolehi, yang boleh menjadi sebahagian daripada molekul kanji dan rizab debugged.

Fasa ini berakhir dengan hakikat bahawa dalam proses fotosintesis, diserap oleh satu molekul CO ₂ dan menggunakan tiga molekul ATP dan empat atom H Geksozofosfat bersetuju dengan tindak balas kitaran fosfat pentose, menyebabkan pertumbuhan semula ribulozofosfata yang boleh bersatu semula dengan satu lagi molekul asid karbonik.

reaksi Pengkarboksilan, pemulihan, pertumbuhan semula tidak boleh dianggap semata-mata untuk sel-sel tertentu di mana fotosintesis berlaku. Apa yang dikatakan "seragam" proses aliran, juga tidak boleh mengatakan, kerana masih ada perbezaan - apabila proses pemulihan menggunakan NADPH + H daripada NAD + H.

Accession CO ₂ ribulozodifosfat menjalani pemangkinan, yang menyediakan ribulozodifosfatkarboksilaza. Produk tindak balas adalah 3-phosphoglycerate, pulih dengan mengorbankan NADPH * H2 dan ATP untuk gliseraldehid-3-fosfat. Proses pengurangan adalah pemangkin oleh gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase. Yang terakhir ini mudah diubah menjadi fosfat dihydroxyacetone. Pembentukan fruktozobisfosfata. Sebahagian daripada molekul yang terlibat dalam ribulozodifosfat proses pertumbuhan semula, menutup kitaran, dan bahagian kedua dikendalikan untuk mewujudkan karbohidrat rizab dalam sel-sel fotosintesis, iaitu ia mempunyai fotosintesis karbohidrat.

tenaga cahaya diperlukan untuk pemfosforilan dan sintesis bahan-bahan organik, dan tenaga pengoksidaan bahan-bahan organik yang diperlukan untuk pemfosforilan oksidatif. Itulah sebabnya tumbuh-tumbuhan yang menyediakan kehidupan kepada haiwan dan organisma lain yang heterotrophic.

Fotosintesis di dalam sel tumbuhan berlaku dengan cara ini. Produknya adalah karbohidrat yang diperlukan untuk mewujudkan rangka karbon pelbagai bahan flora di dunia yang asal organik.

bahan-bahan nitrogen organik diserap dalam jenis organisma fotosintesis oleh pengurangan nitrat bukan organik, dan sulfur - disebabkan oleh pengurangan sulfat kepada kumpulan thiol asid amino. Menyediakan pembentukan protein, asid nukleik, lipid, karbohidrat, kofaktor adalah fotosintesis. Apa yang dikatakan "talam" bahan-bahan penting untuk kilang telah ditekankan, tetapi pada produk sintesis menengah yang bahan-bahan perubatan yang berharga (flavonoid, alkaloid, terpenes, polifenol, steroid, orgkisloty dan lain-lain), bukan perkataan yang dikatakan. Oleh itu, tidak keterlaluan jika dikatakan bahawa fotosintesis - kunci kepada kehidupan tumbuh-tumbuhan, haiwan dan manusia.