Конспект занятия по биологии на тему Пластический обмен. Фотосинтез, хемосинтез

ФОТОСИНТЕЗ. ХЕМОСИНТЕЗ.

ФОТОСИНТЕЗ - это совокупность процессов синтеза органических соединений из неорганических с использованием энергии солнечного света.

К ФОТОСИНТЕЗУ СПОСОБНЫ зелёные растения, цианобактерии, пурпурные и зелёные серобактерии, растительные жгутиковые.

Фотосинтез происходит в хлоропластах на ТИЛАКОИДАХ. На мембранах тилакоидов имеются частицы (реакционные центры) двух типов - ФС-1, ФС-2. В частицах находится хлорофилл и другие пигменты, ферменты и переносчики электронов - белки - цитохромы. ● ХЛОРОФИЛЛЫ. По структуре они похожи на гем гемоглобина, но вместо железа содержат магний.

Хлорофилл а_I поглощает свет длиной волны 700 нм и является основным пигментом. Хлорофилл а _Il поглощает свет длиной волны 680 нм.

Хлорофилл b встречается у зелёных растений. Хлорофилл с - у диатомовых и бурых водорослей. Хлорофилл d - у красных водорослей. Бактерии имеют особые бактериохлорофиллы.

ФОТОСИНТЕЗ БАКТЕРИЙ отличается от фотосинтеза растений тем, что: • у бактерий донором водорода является сероводород, а у растений - вода. Бактериальный фотосинтез НЕ СОПРОВОЖДАЕТСЯ ВЫДЕЛЕНИЕМ О₂. У бактерий есть только фотосистема 1 и имеет место циклическое фосфорилирование.

СУМАРНОЕ УРАВНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО ФОТОСИНТЕЗА:

6СО₂+ 12Н₂S → С₆Н₁₂О₆ + 12S + 6Н₂О.

● Фотосинтез можно подразделить на две фазы: световая и темновая

►СВЕТОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА.

● У РАСТЕНИЙ И ЦИАНОБАКТЕРИЙ, имеющих ФС- 1 и ФС- 2, имеет место нециклическое фосфорилирование .

Квант света выбивает электроны из хлорофилла ФС - 1 и ФС - 2.

► ФОТОСИСТЕМА I.

Возбуждённая молекула а₇₀₀ отдаёт электрон по цепи переносчиков коферменту НАДФ, который восстанавливается до НАДФ ∙ Н₂. Молекула а₇₀₀ окисляется и превращается в а ₇₀₀⁺:

свет _

хлорофилл а ₇₀₀ → хлорофилл а₇₀₀+ + ē

► ФОТОСИСТЕМА II.

Электрон из молекулы хлорофилла а₆₈₀ по системе переносчиков переходит в фотосистему I и восстанавливает молекулу а₇₀₀⁺. При этом происходит образование АТФ. Молекула а₇₀₀ становится вновь способной поглощать свет.

Молекула хлорофилла а₆₈₀ восстанавливается за счёт электронов, отщепляемых от молекулы воды в процессе фотолиза. Молекулы воды расщепляются на протоны водорода и молекулярный кислород, который выделяется в атмосферу. Электроны используются для восстановления хлорофилла а₆₈₀+. ● УРАВНЕНИЕ ФОТОЛИЗА ВОДЫ:

2Н₂О → 4Н⁺ + О₂ ↑ + 4ē.

Протоны взаимодействуют с молекулой НАДФ, образуя комплекс НАДФ ▪Н2

Во время световой фазы фотосинтеза образуются богатые энергией соединения: АТФ и НАДФ∙Н2, которые используются в темновой фазе для синтеза органических веществ.

● ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ НЕЦИКЛИЧЕСКОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ:

Н₂О + НАДФ + 2АДФ + 2Ф → 1/2О₂ + НАДФ∙Н₂ + 2АТФ.

► ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА.

Протекает во внутренней среде хлоропластов как на свету, так и без него. В результате СО₂ восстанавливается до органических веществ, за счёт использования энергии АТФ и НАДФ∙Н₂ накопленных в световую фазу. Существуют разные пути восстановления. Основным из них является ЦИКЛ КАЛЬВИНА.

● ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ТЕМНОВОЙ ФАЗЫ:

6СО₂ + 12НАДФ∙Н₂ + 18АТФ → С₆Н₁₂О_б + 12НАДФ + 18АДФ + 18Ф + 6Н₂О.

На скорость фотосинтеза оказывают влияни: интенсивность света, наличие влаги, минеральных веществ, температура, концентрация СО₂, и др.

● ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА: 6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂.

В синтезированное орг. Вещ-во переводится лишь 1-2 % солнечной энергии.

ХЕМОСИНТЕЗ.

● ХЕМОСИНТЕЗ - это совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии, выделяющейся при окислении неорганических соединений (сероводорода, серы, азотистой кислоты, оксидных соединений железа и марганца). Хемосинтез открыл ВИНОГРАДСКИЙ в 1887 г. ● ХЕМОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ ОРГАНИЗМЫ:

► НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ окисляют образующийся при гниении органических в-в NH₃ до нитрита и нитрата (нитрозомонас, нитробактер). В водоёмах, вода которых содержит Н₂S, живут ► БЕСЦВЕТНЫЕ СЕРОБАКТЕРИИ. Они окисляют сероводород и накапливают в своих клетках серу. ► ЖЕЛЕЗОБАКТЕРИИ переводят железо Fе²⁺ в железо Fе³⁺, участвуя в круговороте железа в природе. ►ВОДОРОДНЫЕ БАКТЕРИИ используют в качестве источника энергии реакции окисления молекулярного водорода до воды. Энергия, выделяемая при окислении указанных выше соединений, используется бактериями-хемосинтетиками для восстановления СО₂, до органических веществ.