Фотосинтез Стоит зеленому листу прекратить работу на несколько

Фотосинтез «Стоит зеленому листу прекратить работу на несколько лет, и все живое население земного шара, в том числе и все человечество, погибнет. » С. П. Костычев

Фотосинтез – процесс образования зелеными растениями органических веществ из неорганических при участии световой энергии, поглощенной хлорофиллом. Химический баланс фотосинтеза может быть представлен в виде простого уравнения: 6 CO 2 + 6 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 В процессе фотосинтеза образуются и другие органические соединения. СО 2+n. Н 2 О=(СН 2 О)11+n. О 2

История Фотосинтеза • Джозеф Пристли (англ. Joseph Priestley, 13 марта 1733— 6 февраля 1804) — британский священник диссентер, естествоиспытатель, философ, общественный деятель. Вошёл в историю прежде всего как выдающийся химик, открывший кислород и углекислый газ.

Пьер Жозеф Пеллетье — (фр. Pierre Joseph Pelletier , 22 марта 1788, Париж — 19 июля 1842, Париж) — французский химик и фармацевт, один из основателей химии алкалоидов. Жозеф Бьенеме Каванту (иногда Кавенту) — (фр. Joseph Bienaimé Caventou 22 июня 1795, Сант Омер — 5 мая 1877, Париж) — французский химик и фармацевт, один из основателей химии алкалоидов.

Климе нт Арка дьевич Тимиря зев (22 мая (3 июня) 1843, Петербург — 28 апреля 1920, Москва) — русский естествоиспытатель, профессор Московского университета, основоположник русской научной школы физиологов растений, член корреспондент РАН (1917; член корреспондент Петербургской АН с 1890). Депутат Моссовета (1920). Почётный доктор Кембриджа, университетов Женевы и Глазго.

Алексей Николаевич Бах (5 (17) марта 1857, Золотоноша Черкасской области, — 13 мая, 1946, Москва) — советский биохимик и физиолог растений, академик АН СССР (с 12 января 1929 г. ), Герой Социалистического Труда (1945), лауреат Сталинской премии, основоположник советской (российской) биохимии. (1857 -1946) Ме лвин Э ллис Ка лвин (англ. Melvin Ellis Calvin; 7 апреля 1911, Сент-Пол, Миннесота, США — 8 января 1997, Беркли, Калифорния, США) — американский биохимик, член Национальной академия наук в Вашингтоне. Иностранный член Лондонского королевского общества, почётный член многих зарубежных академий наук и обществ. (1911 -1997)

Хлоропласты — зелёные пластиды, которые встречаются в клетках растений и водорослей. Ультраструктура хлоропласта: 1. наружняя мембрана 2. межмембранное пространство 3. внутренняя мембрана (1+2+3: оболочка) 4. строма (жидкость) 5. тилакоид с просветом (люменом) внутри 6. мембрана тилакоида 7. грана (стопка тилакоидов) 8. тилакоид (ламела) 9. зерно крахмала 10. рибосома 11. пластидная ДНК 12. плстоглобула (капля жира)

Происхождение хлоропластов зеленых водорослей и высших растений путем симбиоза с зелеными бактериями. Происхождение хлоропластов криптомонад, золотистых и бурых водорослей путем двойного симбиоза: сначала хищный эукариот вступил в симбиоз с золотистыми бактериями, а потом сам стал симбионтом другого хищного организма.

Онтогенез хлоропластов

Хлорофилл— зелёный пигмент, обусловливающий окраску хлоропластов растений в зелёный цвет. При его участии осуществляется процесс фотосинтеза.

Хлорофиллы a, b, d • • • Хлорофилл а — универсальный пигмент высших растений и водорослей. У не которых водорослей (синезеленых, некоторых красных) он представляет единственную форму хлорофилла. Максимум поглощения в органических растворителях в красной области спектра находится при длинах волн 660 — 664 нм. Хлорофилл b — дополнительный пигмент высших растений и водорослей, впервые появляется у эвгленовых водорослей, заменяя фикобилины. Отлича ется от хлорофиллаа наличием альдегидной группы вместо метальной —СН 3 во II пиррольном кольце. Красный максимум поглощения в ацетоне 645 нм. Хлорофилл d — дополнительный пигмент красных водорослей, отличается от хлорофилла а наличием альдегидной группы при С 2 вместо — СН=СН 2. Красный максимум поглощения в органических растворителях 686 нм.

Хлорофиллы группы с • Хлорофилл с — дополнительный пигмент бурых и диатомовых водорослей. Он содержит магний, не этерифицирован фитолом, связь 7 = 8 не гидрирована, остаток пропионовой кислоты при С 7 имеет двойную связь: —СН=СН—СООН.

Оптический спектр поглощения хлорофиллов α (зелёный) и b (красный)

Каротиноиды Каротины α Каротин β, ε-Каротин β, β-Каротин Ксантофиллы

Каротины α каротин β каротин Каротин (от лат. carota — морковь) — жёлто оранжевый пигмент, непредельны углеводород из группы каротиноидов. Эмпирическая формула С 40 H 56. Нерастворим в воде, но растворяется в органических растворителях. Два концевых фрагмента (β-кольца) молекулы β каротина структурно идентичны. Молекула α каротина содержит два концевых циклических фрагмента, отличающихся расположением двойной связи в кольце. Один из концевых фрагментов называется β-кольцо, идентичное β кольцу β каротина, другой же называется ε-кольцо.

Ксантофиллы • Ксантофи лл — растительный пигмент каротиноидной группы, кристаллизуется в призматических кристаллах жёлтого цвета, входит в состав ССК (наряду с другими каротиноидами и хлорофиллами); легко уединяется при встряхивании спиртового раствора хлорофилла с бензином, оставаясь в нижнем, спиртовом слое, между тем как зелёный пигмент и жёлтый — каротин — переходят в бензин. В спектре поглощения ксантофилла характерны три полосы поглощения в сине фиолетовой части

Фикобилины фикацианин (синего цвета) представляет собой комплекс фикоцианобили на (простетическая группа пигмента) с белке является, таким образом, фикобилипроте идом с молекулярной массой 273 к. Да. фикоэритрин (красного цвета) — комплекс фикоэритроби лина с белком (молекулярная масса 226 к. Да). аллофикоцианин синий пигмент с молекулярной массой 134 к. Да.

• Химическая структура хромофорных групп фикоэритрина (фикоэритробилин) и аллофикоцианинов (фикоцианобилин). • Римскими цифрами указаны пиррольные кольца.

Химизм фотосинтеза Фотосинтез осуществляется путем последовательного чередования двух фаз: • световой, протекающей с большой скоростью и не зависящей от температуры; • темновой, названной так потому, что для происходящих в этой фазе реакций световая энергия не требуется.

Световая фаза фотосинтеза состоит из следующих реакций: v процесса поглощения энергии солнечных лучей пластидными пигментами и образования возбужденных молекул хлорофилла а; v окисления (фотолиза) воды и выделения О 2 за счет энергии возбужденных молекул хлорофилла; v синтеза АТФ в процессе фотосинтетического фосфорилирования и образования восстановленного НАДФ*Н 2.

Локализация электрон и протон транспортных реакций в тилакоидной мембране

Темновая фаза фотосинтеза Условно все многообразие темновых реакций фотосинтеза разделяют на 3 группы: v реакция карбоксилирования, т. е. присоединения СО 2 к РДФ; v реакции восстановления; v регенерация РДФ.

С 3 -фотосинтез, цикл Кальвина

Цикл Хетча-Слэка-Карпилова, С 4 -фотосинтез

САМ фотосинтез

Фотодыхание

Транспорт ассимилятов Ближний транспорт ассимилятов состоит из следующих этапов: ü выход ассимилятов из хлоропластов в цитоплазму клеток мезофилла листа; ü движение их в цитоплазме фотосинтезирующей клетки; ü паренхимный транспорт продуктов фотосинтеза в листовой пластинке; ü загрузка ассимилятами флоэмы, т. е. накопление фотопродуктов в ситовидных трубках для отвода на далекое расстояние. Движение ассимилятов происходит здесь как по свободному пространству клеток листа, так и по плазмодесмам симпластным путем.

Существует большое число теорий дальнего транспорта ассимилятов: ü перетекание растворов с помощью простой диффузии; ü перетекание растворов под давлением; ü ускоренная диффузия растворов за счет метаболизма; ü передвижение растворов за счет поверхностноактивных сил; üперетекание растворов за счет выдавливания, секреции с помощью специальных движений живой цитоплазмы ситовидных трубок и т. д. Концепции: • массового потока, когда растворенные вещества и растворитель движутся вместе от места образования до места потребления; • независимого движения растворенных веществ и растворителя, причем в данном случае вода не передвигается, остается статической.

Фотосинтез и урожай биологическим урожаем, называется количество органического вещества, накопленное на единицу площади растительного сообщества Ø продукции, которую человек использует на свои нужды, называют хозяйственным урожаем Ø отношение массы хозяйственно ценной части биологического урожая ко всей продукции растений получило название хозяйственного коэффициента Ø

Экология фотосинтеза Под экологией фотосинтеза понимают зависимость продуктивности фотосинтеза от факторов внешней среды

БЛАГОДАРИМ ЗА ПРОСМОТР!!!