Обеспечение клеток энергией
Фотосинтез • Фотосинтез — синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света • В мембраны тилакоидов хлоропластов встроены фотосинтетические пигменты: хлорофиллы и каротиноиды. Существует несколько разных типов хлорофилла (a, b, c, d), главным является хлорофилл a.
Строение молекулы хлорофила • В молекуле хлорофилла можно выделить порфириновую «головку» с атомом магния в центре и фитольный «хвост» . • Порфириновая «головка» представляет собой плоскую структуру, является гидрофильной и поэтому лежит на той поверхности мембраны, которая обращена к водной среде стромы. Фитольный «хвост» — гидрофобный и за счет этого удерживает молекулу хлорофилла в мембране.
Световая фаза • Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента — АТФ-синтетазы. • Под действием кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно. • Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, отбирая электроны у воды, находящейся во внутритилакоидном пространстве. • Энергия света преобразуется в энергию химических связей АТФ и НАДФ-Н
Фотолиз воды • Это приводит к распаду или фотолизу воды: • Н 2 О + Qсвета → Н+ + ОН—. Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы • ОН: • ОН— → • ОН + е—. • Радикалы • ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород: • 4 НО • → 2 Н 2 О + О 2.
Роль АТФ в растительной клетке • АДФ + Ф +Е=АТФ • Е- энергия электрона • В растительной клетке АТФ используется для транспорта воды и солей, для деления клетки, роста и движения • Энергия АТФ необходима для синтеза в растениях глюкозы, крахмала, целлюлозы
Роль НАДФ в клетках НАДФ –никотинамидадениндинуклеотидфосфат НАДФ-Н восстановленная форма НАДФ+ - окисленная форма НАДФ-Н –Н – электрон = НАДФ+ Восстанавливает углекислый газ при участии воды до глюкозы, недостающие протоны (Н+) берутся из водной среды • 6 СО 2+6 Н 2 О=С 6 Н 12 О 6+6 О 2 • Процесс возможен при наличии восстанавливающей силы НАДФ-Н, энергии АТФ, соединения, связывающего СО 2, ряда ферментов. • • •
• Электроны, образующиеся при фотолизе восполняют потери их хлорофиллом • Часть электронов при участии протонов восстанавливает НАДФ+ до НАДФ-Н. Кислород – побочный продукт этой реакции
Темновая фаза фотосинтеза • Восстановление углекислого газа до глюкозы за счёт энергии световой фазы фотосинтеза • Восстанавливает углекислый газ при участии воды до глюкозы, недостающие протоны (Н+) берутся из водной среды • 6 СО 2+6 Н О=С Н О 6+6 О 2 6 12 2 • Процесс возможен при наличии восстанавливающей силы НАДФ-Н, энергии АТФ, соединения, связывающего СО 2, ряда ферментов
Обеспечение клеток энергией за счёт окисления органических веществ без участия кислорода • Живые организмы, неспособные использовать световую энергию, должны получать её за счёт окисления органических соединений, поступающих с пищей • Энергия высвобождается при переносе электронов с высоких энергетических уровней на более низкие энергетические уровни атомов и молекул
Условия высвобождения энергии • Наличие органических соединений, способных отдавать электроны ( доноров электронов) • Наличие акцепторов электронов с низкими энергетическими уровнями, способных захватывать электроны. • Сильный акцептор кислород способен присоединяя два электрона и два протона восстанавливаться до воды • Акцепторами служат и НАДФ+ и НАД+, когда они находятся в окисленной форме, присоединяя электроны они восстанавливаются до НАДФ-Н и НАД-Н • В клетке должны быть переносчики электронов и устройства запасания энергии (специальные ферменты, АТФ, НАД-Н , НАДФ-Н)
Анаэробный гликолиз • Неполное расщепление глюкозы без участия кислорода • 1 этап расщепление глюкозы- С Н О до двух молекул пировиноградной кислоты- С Н О с потерей 4 атомов водорода • За счёт электронов и протонов восстанавливается 2 молекулы НАД+ до 2 НАДФ-Н • За счёт электронов, перенесённых с высоких энергетических уровней на более низкий уровень молекул НАД+, образуется 2 молекулы АТФ из АДФ и фосфорной кислоты • 2 молекулы ПВК восстанавливаются за счёт двух молекул НАД-Н до молочной кислоты • 2 С 3 Н 4 О 3+2 НАД-Н + 2 Н+ =2 С 3 Н 6 О 3+2 НАД+ 6 3 4 12 3 6
• Если в клетке имеется или начинает поступать кислород ПВК не восстанавливается до молочной кислоты, а подвергается полному окислению (до СО 2 и Н О) кислородам в митохондриях • В результате гликолиза образуется две молекулы АТФ 2
Аэробный гликолиз • Протекает в результате циклического процесса (цикл Кребса) результатом которого является полное окисление глюкозы и образование 36 молекул АТФ • Всего на первом и втором этапах гликолиза образуется 38 молекул АТФ • Фосфорилирование АДФ с образованием АТФ сопряжено с потреблением кислорода поэтому называется окислительным фосфорилированием АДФ + Р = АТФ
Скачать презентацию Обеспечение клеток энергией Фотосинтез Фотосинтез
Обеспечение клеток энергией.pptx