Har du noen gang lurt på hvor mange levende organismer det er på planeten?! Og tross alt trenger de alle å inhalere oksygen for å generere energi og puste ut karbondioksid. Det er karbondioksid som er hovedårsaken til et slikt fenomen som tetthet i rommet. Det foregår når det er mange mennesker i det, og rommet ikke er ventilert på lenge. I tillegg fyller industrianlegg, privat bil og offentlig transport luften med giftige stoffer.
Med tanke på det ovenstående oppstår et helt logisk spørsmål: hvordan ble vi ikke kv alt da, hvis alt liv er en kilde til giftig karbondioksid? Frelseren for alle levende vesener i denne situasjonen er fotosyntese. Hva er denne prosessen og hvorfor er den nødvendig?
Resultatet er justering av balansen mellom karbondioksid og metningen av luften med oksygen. En slik prosess er bare kjent for representanter for floraens verden, det vil si planter, siden den bare forekommer i cellene deres.
Fotosyntese i seg selv er en ekstremt kompleks prosedyre, avhengig av visse forhold og forekommer i flereetapper.
Definisjon av konsept
I følge den vitenskapelige definisjonen omdannes organiske stoffer til organiske stoffer under fotosyntese på cellenivå i autotrofe organismer på grunn av eksponering for sollys.
For å si det enklere er fotosyntese prosessen der følgende skjer:
- Planten er mettet med fuktighet. Fuktighetskilden kan være vann fra bakken eller fuktig tropisk luft.
- Klorofyll (et spesielt stoff som finnes i planter) reagerer på solenergi.
- Dannelsen av maten som er nødvendig for representanter for floraen, som de ikke er i stand til å skaffe på egen hånd på en heterotrofisk måte, men de er selv dens produsent. Med andre ord, planter spiser det de produserer. Dette er resultatet av fotosyntese.
Stage one
Nesten hver plante inneholder et grønt stoff, takket være det kan den absorbere lys. Dette stoffet er ikke annet enn klorofyll. Plasseringen er kloroplaster. Men kloroplaster er lokalisert i stammedelen av planten og dens frukter. Men bladfotosyntese er spesielt vanlig i naturen. Siden sistnevnte er ganske enkel i sin struktur og har en relativt stor overflate, noe som betyr at energimengden som kreves for at redningsprosessen skal forløpe vil bli mye større.
Når lys absorberes av klorofyll, er sistnevnte i en tilstand av begeistring ogoverfører energimeldinger til andre organiske molekyler i planten. Den største mengden slik energi går til deltakerne i prosessen med fotosyntese.
Trinn to
Dannelsen av fotosyntese på andre trinn krever ikke obligatorisk deltakelse av lys. Den består i dannelsen av kjemiske bindinger ved bruk av giftig karbondioksid dannet fra luftmasser og vann. Det er også en syntese av mange stoffer som sikrer den vitale aktiviteten til representanter for floraen. Disse er stivelse, glukose.
I planter fungerer slike organiske elementer som en kilde til ernæring for individuelle deler av planten, samtidig som de sikrer et norm alt forløp av livsprosesser. Slike stoffer oppnås også av representanter for faunaen som spiser planter til mat. Menneskekroppen er mettet med disse stoffene gjennom mat, som inngår i det daglige kostholdet.
Hva? Hvor? Når?
For at organiske stoffer skal bli organiske, er det nødvendig å legge til rette forhold for fotosyntese. For den aktuelle prosessen er det først og fremst nødvendig med lys. Vi snakker om kunstig og sollys. I naturen er planteaktivitet vanligvis preget av intensitet om våren og sommeren, det vil si når det er behov for en stor mengde solenergi. Hva kan ikke sies om høstsesongen, når det er mindre og mindre lys, dagen blir kortere. Som et resultat blir løvet gult, og faller deretter helt av. Men så snart de første vårstrålene fra solen skinner, vil grønt gress reise seg, de vil umiddelbart gjenoppta sine aktiviteter.klorofyll, og den aktive produksjonen av oksygen og andre viktige næringsstoffer vil begynne.
Betingelsene for fotosyntese inkluderer mer enn bare lys. Fuktighet bør også være tilstrekkelig. Tross alt absorberer planten først fuktighet, og deretter begynner en reaksjon med deltakelse av solenergi. Plantemat er resultatet av denne prosessen.
Bare i nærvær av grønn materie skjer fotosyntese. Hva er klorofyll, har vi allerede fort alt ovenfor. De fungerer som en slags leder mellom lys eller solenergi og selve planten, og sørger for riktig gang i livet og aktiviteten. Grønne stoffer har evnen til å absorbere mange av solens stråler.
Oksygen spiller også en betydelig rolle. For at prosessen med fotosyntese skal lykkes, trenger planter mye av det, siden det bare inneholder 0,03 % karbonsyre. Så fra 20 000 m3 luft kan du få 6 m3 syre. Det er sistnevnte stoff som er hovedkilden til glukose, som igjen er et stoff som er nødvendig for livet.
Det er to stadier av fotosyntese. Den første kalles lys, den andre er mørk.
Hva er mekanismen til lysscenens flyt
Lysstadiet i fotosyntesen har et annet navn - fotokjemisk. Hoveddeltakerne på dette stadiet er:
- solenergi;
- variasjon av pigmenter.
Med den første komponenten er alt klart, det er sollys. MENdet er hva pigmenter er, ikke alle vet. De er grønne, gule, røde eller blå. Klorofyll i gruppene "A" og "B" tilhører henholdsvis grønt, phycobiliner til gult og rødt/blått. Fotokjemisk aktivitet blant deltakerne i dette stadiet av prosessen vises bare av klorofyllene "A". Resten spiller en komplementær rolle, hvis essens er innsamlingen av lyskvanter og deres transport til det fotokjemiske senteret.
Fordi klorofyll er utstyrt med evnen til effektivt å absorbere solenergi ved en viss bølgelengde, har følgende fotokjemiske systemer blitt identifisert:
- Fotokjemisk senter 1 (grønne stoffer i gruppe "A") - pigment 700 er inkludert i sammensetningen, absorberer lysstråler, hvis lengde er omtrent 700 nm. Dette pigmentet spiller en grunnleggende rolle i å skape produkter fra lysstadiet i fotosyntesen.
- Fotokjemisk senter 2 (grønne stoffer i gruppe "B") - sammensetningen inkluderer pigment 680, som absorberer lysstråler, hvis lengde er 680 nm. Han har en sekundær rolle, som består i funksjonen av å fylle opp elektronene tapt av det fotokjemiske senteret 1. Det oppnås på grunn av hydrolysen av væsken.
For 350–400 pigmentmolekyler som konsentrerer lysstrømmer i fotosystem 1 og 2, er det bare ett molekyl av pigment, som er fotokjemisk aktivt - klorofyll av gruppe "A".
Hva skjer?
1. Lysenergien som absorberes av planten påvirker pigmentet 700 som finnes deri, som endres fra normal tilstand til eksitert tilstand. Pigment misterelektron, noe som resulterer i dannelsen av det såk alte elektronhullet. Videre kan pigmentmolekylet som har mistet et elektron fungere som dets akseptor, det vil si siden som mottar elektronet, og gå tilbake til sin form.
2. Prosessen med væskenedbrytning i det fotokjemiske senteret av det lysabsorberende pigmentet 680 til fotosystem 2. Under dekomponeringen av vann dannes det elektroner, som i utgangspunktet aksepteres av et stoff som cytokrom C550 og er betegnet med bokstaven Q. Deretter, fra cytokromet går elektronene inn i bærerkjeden og transporteres til fotokjemisk senter 1 for å fylle opp elektronhullet, som var et resultat av penetrering av lyskvanter og reduksjonsprosessen av pigment 700.
Det er tilfeller hvor et slikt molekyl får tilbake et elektron som er identisk med det forrige. Dette vil resultere i frigjøring av lysenergi i form av varme. Men nesten alltid kombineres et elektron med negativ ladning med spesielle jern-svovelproteiner og overføres langs en av kjedene til pigment 700, eller går inn i en annen bærerkjede og gjenforenes med en permanent akseptor.
I den første varianten er det en syklisk elektrontransport av lukket type, i den andre - ikke-syklisk.
Begge prosessene katalyseres av den samme kjeden av elektronbærere i det første stadiet av fotosyntesen. Men det skal bemerkes at under fotofosforylering av den sykliske typen, er det første og samtidig endepunktet for transport klorofyll, mens ikke-syklisk transport innebærer overgangen av det grønne stoffet i gruppe "B" tilklorofyll "A".
Funksjoner ved syklisk transport
Syklisk fosforylering kalles også fotosyntetisk. Som et resultat av denne prosessen dannes ATP-molekyler. Denne transporten er basert på tilbakeføring av elektroner i en eksitert tilstand til pigment 700 gjennom flere påfølgende stadier, som et resultat av at energi frigjøres, som deltar i arbeidet med det fosforylerende enzymsystemet for ytterligere akkumulering i ATP-fosfat. obligasjoner. Det vil si at energien ikke forsvinner.
Syklisk fosforylering er den primære reaksjonen av fotosyntese, som er basert på teknologien for å generere kjemisk energi på membranoverflatene til kloroplast-tylaktoider ved å bruke energien fra sollys.
Uten fotosyntetisk fosforylering er assimileringsreaksjoner i den mørke fasen av fotosyntesen umulig.
Nyansene ved transport av ikke-syklisk type
Prosessen består i restaurering av NADP+ og dannelse av NADPH. Mekanismen er basert på overføringen av et elektron til ferredoksin, dets reduksjonsreaksjon og den påfølgende overgangen til NADP+ med ytterligere reduksjon til NADPH.
Som et resultat blir elektronene som mistet pigment 700 fylt opp takket være elektronene til vann, som brytes ned under lysstråler i fotosystemet 2.
Den ikke-sykliske banen til elektroner, hvis flyt også innebærer lysfotosyntese, utføres gjennom samspillet mellom begge fotosystemene og forbinder deres elektrontransportkjeder. Lysendeenergi leder strømmen av elektroner tilbake. Ved transport fra fotokjemisk senter 1 til senter 2, mister elektroner deler av energien sin på grunn av akkumulering som et protonpotensial på membranoverflaten til tylaktoider.
I den mørke fasen av fotosyntesen er prosessen med å skape et proton-type potensial i elektrontransportkjeden og dens utnyttelse for dannelse av ATP i kloroplaster nesten helt identisk med den samme prosessen i mitokondrier. Men funksjonene er fortsatt til stede. Tyaktoider i denne situasjonen er mitokondrier snudd på vrangen. Dette er hovedårsaken til at elektroner og protoner beveger seg over membranen i motsatt retning i forhold til transportstrømmen i mitokondriemembranen. Elektroner transporteres til utsiden, mens protoner akkumuleres i det indre av den tylaktiske matrisen. Sistnevnte aksepterer bare en positiv ladning, og den ytre membranen til tylaktoidet er negativ. Det følger at banen til protontypegradienten er motsatt av banen i mitokondrier.
Den neste funksjonen kan kalles et høyt pH-nivå i potensialet til protoner.
Den tredje funksjonen er tilstedeværelsen av bare to konjugasjonsseter i tyaktoidkjeden, og som et resultat er forholdet mellom ATP-molekylet og protonene 1:3.
Konklusjon
I det første trinnet er fotosyntese samspillet mellom lysenergi (kunstig og ikke-kunstig) med en plante. Grønne stoffer reagerer på strålene - klorofyller, de fleste finnes i blader
Dannelsen av ATP og NADPH er resultatet av en slik reaksjon. Disse produktene er avgjørende for at mørkereaksjoner skal oppstå. Derfor er lysstadiet en obligatorisk prosess, uten hvilken det andre stadiet – mørkestadiet – ikke vil finne sted.
Mørk scene: essens og funksjoner
Mørk fotosyntese og dens reaksjoner er prosedyren for karbondioksid til stoffer av organisk opprinnelse med produksjon av karbohydrater. Implementeringen av slike reaksjoner skjer i kloroplastens stroma og produktene fra det første stadiet av fotosyntesen - lys tar en aktiv del i dem.
Mekanismen for det mørke stadiet av fotosyntesen er basert på prosessen med karbondioksidassimilering (også k alt fotokjemisk karboksylering, Calvin-syklusen), som er preget av syklisitet. Består av tre faser:
- Karboksylering - tillegg av CO2.
- Recovery phase.
- Ribulosedifosfat-regenereringsfase.
Ribulofosfat, et sukker med fem karbonatomer, fosforyleres av ATP, noe som resulterer i ribulosedifosfat, som karboksyleres ytterligere ved å kombinere med CO2 produkt med seks karboner, som umiddelbart brytes ned når de interagerer med et vannmolekyl, og skaper to molekylære partikler av fosfoglyserinsyre. Deretter gjennomgår denne syren et kurs med fullstendig reduksjon i implementeringen av en enzymatisk reaksjon, for hvilken tilstedeværelsen av ATP og NADP er nødvendig for å danne et sukker med tre karboner - et tre-karbon sukker, triose eller aldehydfosfoglyserol. Når to slike trioser kondenserer, oppnås et heksosemolekyl, som kan bli en integrert del av stivelsesmolekylet og feilsøkes i reserve.
Denne fasen avsluttes med absorpsjon av ett CO-molekyl under fotosynteseprosessen2 og bruk av tre ATP-molekyler og fire H-atomer. Heksosefosfat egner seg til reaksjonene av pentosefosfatsyklusen, blir resulterende ribulosefosfat regenerert, som kan rekombinere med et annet karbonsyremolekyl.
Reaksjoner av karboksylering, restaurering, regenerering kan ikke kalles spesifikke utelukkende for cellen der fotosyntesen finner sted. Du kan heller ikke si hva et "homogent" prosessforløp er, siden forskjellen fortsatt eksisterer - under gjenopprettingsprosessen brukes NADPH, og ikke OVERH.
Tilsetningen av CO2 av ribulosedifosfat katalyseres av ribulosedifosfatkarboksylase. Reaksjonsproduktet er 3-fosfoglyserat, som reduseres av NADPH2 og ATP til glyseraldehyd-3-fosfat. Reduksjonsprosessen katalyseres av glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenase. Sistnevnte omdannes lett til dihydroksyacetonfosfat. fruktosebisfosfat dannes. Noen av molekylene deltar i regenereringsprosessen av ribulosedifosfat, og lukker syklusen, og den andre delen brukes til å lage karbohydratreserver i fotosynteseceller, det vil si at karbohydratfotosyntese finner sted.
Lysenergi er nødvendig for fosforylering og syntese av organiske stofferopprinnelse, og energien til oksidasjon av organiske stoffer er nødvendig for oksidativ fosforylering. Det er derfor vegetasjon gir liv til dyr og andre organismer som er heterotrofe.
Fotosyntese i en plantecelle skjer på denne måten. Produktet er karbohydrater, nødvendige for å lage karbonskjelettene av mange stoffer fra representantene for floraens verden, som er av organisk opprinnelse.
Stoffer av nitrogen-organisk type assimileres i fotosyntetiske organismer på grunn av reduksjon av uorganiske nitrater, og svovel - på grunn av reduksjon av sulfater til sulfhydrylgrupper av aminosyrer. Gir dannelse av proteiner, nukleinsyrer, lipider, karbohydrater, kofaktorer, nemlig fotosyntese. Hva som er et "utvalg" av stoffer som er viktig for planter har allerede blitt understreket, men det ble ikke sagt et ord om produktene fra sekundær syntese, som er verdifulle medisinske stoffer (flavonoider, alkaloider, terpener, polyfenoler, steroider, organiske syrer og andre). Derfor kan vi uten å overdrive si at fotosyntese er nøkkelen til livet til planter, dyr og mennesker.
