16. Автотрофное питание клетки. Фотосинтез и хемосинтез.ppt
- Количество слайдов: 38
Климент Аркадьевич Тимирязев 1843– 1920 гг. «Растение — посредник между небом и Землёй. Оно поистине Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта» .
Фотосинтез — важнейший ароморфоз органического мира на Земле.
Большая часть энергии, используемой человеком в промышленности и на транспорте — не что иное, как энергия Солнца, видоизменённая растениями.
Почти до конца XVIII века в науке бытовало мнение о том, что растения получают питательные вещества из почвы.
Британский священник и естествоиспытатель. Провёл в 1770– 1780 гг. первые опыты по фотосинтезу растений. Джозеф Пристли 1733– 1804 гг.
Ян Ингенхауз 1730– 1799 гг.
Позже было установлено, что помимо выделения кислорода растения поглощают углекислый газ и при участии воды синтезируют на свету органическое вещество.
В 1842 г. на основании закона сохранения энергии постулировал, что растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей. Роберт Майер 1814– 1878 гг.
В 1877 г. назвал фотосинтезом процесс преобразования растением энергии солнечного света в энергию химических связей. Вильгельм Пфеффер 1845– 1920 гг.
Kristian Peters Хлоропласты — специальные органоиды в зелёных частях растений, на которых осуществляется процесс фотосинтеза.
4 -10 мкм размер хлоропластов 20 -100 число хлоропластов в клетке
Строение хлоропласта Тиллакоиды Граны Sterilgutassistentin Тиллакоиды — структурные и функциональные единицы хлоропласта, плоские дисковидные мембранные структуры, плотно уложенные в стопки — граны.
Хлорофилл Цитохром
хлорофилл а. I 700 нм хлорофилл а. II 680 нм
Фотосинтез — это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).
Суммарное уравнение фотосинтеза 6 СО 2 + 6 Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 В суммарном уравнении представлено лишь количественное соотношение необходимых для фотосинтеза веществ, но не отражена его химическая природа.
Фазы фотосинтеза Темновая фаза (в строме хлоропласта) Световая фаза (в гранах хлоропласта) Свет H СO 2 АДФ + Ф e H+ Фотолиз воды H 2 O A Синтез АТФ A OH- АТФ E O 2 Цикл синтеза углеводов 24 H + 6 СO 2 6 H 2 O + С 6 H 12 O 6 e 4 OH → O 2 + 2 H 2 O Хлорофилл Углеводы
Kristian Peters Световая фаза фотосинтеза проходит на мембранах хлоропластов и включает процессы нециклического фосфорилирования и фотолиза мводы.
Схема переноса электронов при фотосинтезе H 2 O 1/2 O + 2 H+ 2 Пластохинон H+ Пластоцианин H+ H+ H+ Фотосиcтема II Комплекс цитохромов Фотосиcтема I Ферредоксин. НАДФ+редуктаза НАДФН H+ + НАДФ+
Фотолиз воды Н 2 О + Qсвета → + Н + ОН Отдаваемая электроном энергия используется так же и на синтез молекул АТФ.
Фазы фотосинтеза Темновая фаза (в строме хлоропласта) Световая фаза (в гранах хлоропласта) Свет H СO 2 АДФ + Ф e H+ Фотолиз воды H 2 O A Синтез АТФ A OH- АТФ E O 2 Цикл синтеза углеводов 24 H + 6 СO 2 6 H 2 O + С 6 H 12 O 6 e 4 OH → O 2 + 2 H 2 O Хлорофилл Углеводы
200 м. В разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида + 2 Н + 2 е Протоны проталкиваются через каналы АТФсинтетазы и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ. + НАДФ → НАДФ ∙ Н 2
Важнейшие процессы фотолиза воды Синтез АТФ Образование НАДФ ∙ Н 2 Образование кислорода
Фазы фотосинтеза Темновая фаза (в строме хлоропласта) Световая фаза (в гранах хлоропласта) Свет H СO 2 АДФ + Ф e H+ Фотолиз воды H 2 O A Синтез АТФ A OH- АТФ E O 2 Цикл синтеза углеводов 24 H + 6 СO 2 6 H 2 O + С 6 H 12 O 6 e 4 OH → O 2 + 2 H 2 O Хлорофилл Углеводы
CO 2 Глюкоза м Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ.
Цикл Кальвина 1 3 2 Основные фазы цикла Кальвина: 1. Фиксация углекислого газа. 2. Восстановление. 3. Регенерация. 6 СО 2 + 24 Н+ + АТФ → С 6 Н 12 О 6 + 6 Н 2 О
Кроме глюкозы в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды.
На интенсивность процессов фотосинтеза влияют условия обитания растений. 1% 0, 03% 0, 5% обычное содержание пропорциональное интенсивность углекислого газа увеличение фотосинтеза падает интенсивности в воздухе фотосинтеза
150 млрд тонн органического вещества 200 млн тонн кислорода
Круговорот веществ, участвующих в фотосинтезе, поддерживает современный химический состав атмосферы, который делает возможным существование жизни на Земле.
Хемосинтез — синтез органических соединений из углекислого газа и воды, осуществляемый не за счёт энергии света, а за счёт энергии окисления неорганических веществ.
Нитрифицирующие бактерии NH 3 → HNO 2 → HNO 3
Железобактерии Fe 2+ → Fe 3+
Серобактерии
В результате реакций окисления неорганических веществ выделяется энергия, которая запасается бактериями в форме макроэргических связей АТФ.
Хемосинтезирующие бактерии способствуют накоплению в почве минеральных веществ, улучшают плодородие почвы, способствуют очистке сточных вод и др.


