Световая фаза фотосинтеза

ФОТОСИНТЕЗ
Биологический смысл: преобразование солнечной энергии в химическую энергию органических соединений.

ФОТОСИНТЕЗ
СВЕТОВАЯ ФАЗА
ТЕМНОВАЯ ФАЗА
Молекулы пигментов поглощают фотоны, передают поглощенную энергию молекулам хлорофилла, происходит трансформация энергии света в химическую энергию АТФ и восстановленного НАДФ*Н, выделяется кислород в результате фоторазложения воды. Эти процессы происходят на мембранах хлоропластов.
В строме хлоропластов восстанавливается поглощенный СО2 с образованием углеводов и других органических соединений.

Фотосинтез один из наиболее мощных процессов преобразования солнечной энергии (т. е. энергий термоядерных процессов, протекающих на Солнце), которая высвобождается в результате превращения водорода в гелий:

Фотон света (определенной длины волны), который поглощает хлорофилл.

Локализация фотосинтетического аппарата в клетке зеленого растения

Хлорофилл
Для более полного использования падающего на листья света, энергия фотонов улавливается 200-400 молекулами пигментов светособирающего (антенного) комплекса и передается к одной молекуле хлорофилла, являющейся реакционным центром, которая и участвует в фотохимических реакциях.

ХЛОРОПЛАСТ
ЯДРО
ВАКУОЛЬ
ГРАНА
СТРОМА
ТИЛАКОИД
ЛЮМЕН

Необходимо нажать на этот значок, для просмотра фильма:
Хлоропласт: 046.avi

ХЛОРОПЛАСТ
ГРАНА
ТИЛАКОИД
СТРОМА
ЛАМЕЛЛА
РИБОСОМА
ЦИТОПЛАЗМА

Электрон в составе молекулы хлорофилла, и энергия фотона переходит в энергию перемещения электрона на вышележащую орбиталь, т.е. на более высокий энергетический уровень.
Атом молекулы хлорофилла
ЭТОТ ЭЛЕКТРОН ПЕРЕДАЕТСЯ ПО ЦЕПИ ЦИТОХРОМОВ
Фотон света

Фотофосфорилирование: электрон переходит от одного цитохрома к другому, при этом он теряет часть энергии (солнечную энергию), и энергия преобразуется в энергию АТФ.
Посредник акцептор (принимает) электрона НАДФ. Электрон перемещается через мембрану тилакоида.

Фотолиз воды
Н2О ОН- + Н+
ГИДРОКСИЛ
ПРОТОН
4ОН – 2Н2О+О2
ЭЛЕКТРОН НА МОЛЕКУЛУ ХЛОРОФИЛЛА

Хлорофилл потерял свой электрон, но он должен его за счет чего-либо компенсировать –компенсацию оказывает анион гидроксила, образовавшегося при фотолизе воды.

Остается анион ОН- –он неустойчив, и ему тоже необходим электрон –поэтому образуется кислород и вода (это побочные продукты процесса, их условно можно назвать «отходы производства»).
4ОН – 2Н2О+О2

Протоны водорода скапливаются внутри тилакоидов (люмен) на мембране, а с другой стороны (внешняя сторона) скапливаются НАДФ с электроном.
ЛЮМЕН
СТРОМА
Н+
е-

Когда протоны (+ заряд) с одной стороны и электроны (- заряд) с другой стороны скапливаются в значительных количествах, то возникает потенциал действия: ионы водорода устремляются к электронам через мембрану тилакоида в месте с АТФ-синтетазой. Она активизируется и образуется АТФ.
Н+
АТФ
е-

Водород присоединяется к НАДФ с электроном и образуется НАДФ*Н.

Фотосинтез начинается с улавливания света пигментами –хлорофиллами входящими в состав хлоропластов клеток.

Совокупность молекул светособирающего комплекса и реакционного центра составляет фотосистему
Предположение о существовании в хлоропластах двух фотосистем высказал Р. Эмерсон в 1957 г, изучая влияние света на квантовый выход (количество выделившегося кислорода или связанного углекислого газа на 1 квант поглощенной энергии ) фотосинтеза у водоросли хлореллы.

СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ ТИЛАКОИДОВ ГРАН И СТРОМЫ

ОБЩАЯ СХЕМА СВЕТОВОЙ ФАЗЫ ФОТОСИНТЕЗА
Мембрана тилакоида
Фотон света
Хлорофилл
АТФ-синтетазы
АТФ
АТФ
Цепь цитохромов
Вода (Н2О)
ОН- + Н+
Фосфорилирование
НАДФ
НАДФ* + Н+
НАДФ*Н
АТФ
Электрон
4ОН 2Н2О + О2
ЛЮМЕН
СТРОМА

ОБЩАЯ СХЕМА ФОТОСИНТЕЗА И ЕГО ПРОДУКТЫ

ФОТОСИНТЕЗ
АЭРОБНЫЙ
АНАЭРОБНЫЙ
ВЫДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА
КИСЛОРОД НЕ ВЫДЕЛЯЕТСЯ

Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется:
150 млрд. тонн органического вещества (первичная продукция).
2. Выделяется около 200 млн. тонн свободного кислорода.