Система транспорта электронов

Перено́с электро́на — это процесс переноса электрона от атома или молекулы к другому атому или молекуле. Механизм переноса электрона описывается термодинамикой, в котором формальный окислительный статус обоих реагентов изменяется. Общий термин, объединяющий окислительно-восстановительные реакции в гомогенных и гетерогенных системах, туннелирование, молекулярную проводимость. Основными реакциями, приводящими к накоплению энергии в биологически доступной форме, служат реакции, связанные с переносом электронов по «электронному каскаду» — процессом, доставляющим энергию для реакций окислительного фосфорилирования. Электроны, поступающие в систему переноса электронов от НАД · Н, обладают сравнительно высокой энергией. Проходя по цепи ферментов, они теряют значительную долю этой энергии, причем отданная ими энергия частично сохраняется в форме АТФ. Компоненты системы переноса электронов приводятся в порядке увеличения их окислительно-восстановительных потенциалов, которые образуют ряд от —0,32 В для пиридиннуклеотидов до + 0,81 В для кислорода.

Первая стадия фотосинтеза протекает на свету. Световые кванты дают электронам энергию, необходимую для переноса их от хлорофилла или другого фотосинтезирующего пигмента. В ходе первой стадии из АДФ (аденозиндифосфата) и фосфата синтезируется АТФ (аденозинтрифосфат), а НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) восстанавливается до НАДФ∙H₂. Синтез АТФ за счёт энергии световых квантов называется фотофосфорилированием. Этот процесс может быть циклическим (в реакции «работают» одни и те же электроны) и нециклическим (электроны в конце концов доходят до НАДФ и, взаимодействуя с ионами водорода, образуют НАДФ∙H₂). Кислород как побочный продукт реакции выделяется только во втором случае.

Для реакций второй стадии свет не нужен. Восстановление CO₂ происходит за счет энергии АТФ и накопленного НАДФ∙H₂. Углекислый газ связывается с пятиуглеродным сахаром рибулозобисфосфатом, образуя две молекулы трёхуглеродной фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Такой процесс получил название C₃-фотосинтеза. Последующий цикл реакций (цикл Кальвина) приводит к образованию из ФГК сахара (например, глюкозы), а также ресинтезу рибулозобисфосфата. У некоторых растений (например, сахарного тростника, сои) наблюдается так называемый C₄-фотосинтез, в реакциях которого CO₂, восстанавливаясь, включается в состав органических кислот, имеющих четыре атома углерода (например, яблочной). При этом поглощение углекислоты идёт гораздо эффективнее, повышается и продуктивность растений.

На скорость фотосинтеза влияют многие факторы. Основными из них являются интенсивность света, концентрация кислорода и углекислого газа, температура окружающей среды. Состояние, когда скорость выделения кислорода растением равна скорости его дыхания, называется точкой компенсации.

Кислород в процессе фотосинтеза может действовать как конкурентный ингибитор, взаимодействуя с рибулозодисфосфатом вместо углекислого газа. При этом образуется одна молекула ФГК и фосфогликолат, сразу расщепляющийся до гликолата. Чтобы вернуть хотя бы часть углерода, связанного в бесполезном гликолате, у растения имеется процесс, называемый фотодыханием.

Дата добавления: 2015-04-23