Фотосинтез

Обмен веществ, или метаболизм – совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме
Энергетический обмен (катаболизм или диссимиляция)
совокупность хим. реакций по распаду сложных орг. веществ до более простых
с выделением Е, которая запасается в АТФ
Пластический обмен (анаболизм или ассимиляция)
совокупность хим. реакций по синтезу сложных орг. веществ из более простых
с использованием накопленной энергии АТФ

Пластический обмен. Фотосинтез

Пластический обмен (анаболизм или ассимиляция) - совокупность хим. реакций обеспечивающих синтез сложных орг. веществ из более простых, с использованием накопленной энергии АТФ (фотосинтез, хемосинтез, биосинтез белка, удвоение ДНК и др.)

У гетеротрофов – это перестройка молекул пищи
органические вещ-ва пищи (БЖУ)
простые органические молекулы (а/к, ж/к, моносахариды)
свои макромолекулы тела (БЖУ)
У автотрофов – это синтез органических молекул из неорганических веществ внешней среды
неорганические вещ-ва среды (Н2О, СО2)
простые органические молекулы (моносахариды, а/к, ж/к,)
свои макромолекулы тела (БЖУ)

Опыт
ван Гельмонта
Ван Гельмонт посадил иву и измерил массу дерева и почвы. Через 5 лет растение увеличилось в размерах и массе на 65 кг, почва уменьшилась только на 50 г.
Через
5 лет
Откуда растение взяло 64 кг 950 г вещества?
Ян ван Гельмонт
(1580—1644)

Фотосинтез
- процесс образования органических веществ из неорганических (СО2 и Н2О) с использованием Е солнечного света, происходит с выделением кислорода.
участие фотонов света
создание полимерных молекул
К нему способны растения и некоторые бактерии.

Происходит в хлоропластах.
Зарисуйте Строение хлоропласта
внешняя мембрана
внутренняя мембрана
строма
грана
тилакоид

6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2
Суммарное уравнение фотосинтеза
hʋ

Фотосинтез состоит из двух фаз
световой и темновой.

I. Световая фаза происходит днем (т.к. нужен свет) на мембранах тилакоидов, которые содержат хлорофилл.
1. Фотон света возбуждает хлорофилл и приводит к выделению его электронов на внешнюю сторону мембраны тилокоидов (ē приобретает высокий энергетический уровень).
ХЛ
hʋ
ēēēē
Они проходят по электронотранспортным цепям и отдают свою энергию на образование АТФ.

2. Когда хлорофилл теряет все свои электроны, фотон света начинает действовать на воду, вызывая фотолиз воды (процесс распада молекулы воды)
(3. побочно выделяется О2)
Протоны Н+ из воды накапливаются
на внутренней мембране
тилакоида, а ē восстанавливают
хлорофилл.
ХЛ
hʋ
ēēēē
2Н2О → 4ē + 4Н+ + О2 ↑
фотолиз воды
Н+Н+Н+Н+
выделение кислорода

Н+Н+
4. Когда количество ионов водорода Н+ и электронов ē достигает максимума (критическая величина разности потенциалов), запускается фермент АТФ-синтаза - выталкивает Н+ в строму, одновременно синтезируя АТФ (процесс фотофосфорилирования).
ХЛ
hʋ
ēēēē
фотолиз воды
Н+Н+Н+Н+
выделение кислорода
АТФ-синтаза
АТФ
АДФ
2Н2О → 4ē + 4Н+ + О2 ↑

АТФ
АДФ
5. В строме Н+ забирает переносчик НАДФ, который становится НАДФ•H
ХЛ
hʋ
ēēēē
фотолиз воды
Н+Н+Н+Н+
выделение кислорода
АТФ-синтаза
Н+Н+
НАДФ
НАДФ•H
1
2
3
5
4
2Н2О → 4ē + 4Н+ + О2 ↑

Идет накопление АТФ и НАДФ•Н
1
2
3
4
5
Выделение О2 (как побочный продукт)
Фотолиз воды
Фотон света действует на хлорофилл
нужны для темновой фазы
Что происходит в световой фазе:
Продукты световой фазы:
- АТФ
- НАДФ•Н
- О2 побочный продукт

II. Темновая фаза - не зависит от света (т.е. идет и на свету, и в темноте), происходит в строме хлоропластов.
Это цикл реакций Кальвина.
НАДФ•H
АТФ
атмосферный СО2
(т.е. происходит фиксация атмосферного углерода)
из световой фазы
C₆H₁₂O₆
глюкоза
цикл Кальвина
1) поступление из атмосферы СО2 и его восстановление водородом за счет НАДФ•Н, с использованием энергии АТФ
2) синтез глюкозы и крахмала.

Цикл Кальвина
• К 5С молекулам рибулозодифосфата (акцептор углекислоты) присоединяются СО2 и атомы водорода, доставляемые переносчиками НАДФН.
• Образуются 6С молекулы, они нестойки и сразу распадаются на 3С фрагменты.
• В строме образуется множество таких фрагментов. Часть этих 3-углеродных молекул преобразуются в рибулозодифосфат (C3→C5) - происходит регенерация (восстановление) акцептора углекислоты. Другая часть преобразуется в углеводы (C3→C6)
• Цикл продолжается до тех пор, пока в хлоропласт поступают CO2 и НАДФН и АТФ. Хотя процесс и носит название "темновой фазы", но в темноте быстро прекращается из-за дефицита НАДФН, так как атомы водорода образуются из воды только на свету.