Организменный уровень — (лист)

Аппарат фотосинтеза

Фотосинтез осуществляется на трех уровнях организации растений:

Ø I - организменном (лист),

Ø II - клеточном (хлоропласты),

Ø III - молекулярном (фотосинтетические мембраны).

Структура листа приспособлена для интенсивного газообмена: поверхность листа больше объема, есть устьица, система дыхательных полостей, межклетники.

Для поглощения солнечной радиации имеется: большая светособирающая поверхность, эпидермис пропускает лучи, вакуоли эпидермиса – линзы, губчатая ткань, столбчатая ткань.

Для синтеза органических веществ: сеть сосудисто-волокнистых пучков обеспечивает: а) приток Н₂О и минеральных веществ, б) отток органических веществ в потребляющие органы.

II. Клеточный уровень (х лоропласты).

Хлоропласты относятся к пластидам

У всех пластид присутствует:

двойная мембрана снаружи; система внутренних мембран в различной степени развития; хромосомы (ДНК в виде кольца); рибосомы;

часто присутствуют пластоглобулы (осмиофильные липопротеидные гранулы гранулы, особенно богатые пластохиноном (Пх); строма.

III. Молекулярный уровень (фотосинтетические мембраны)

Отличие от плазматической мембраны:

Наличие хинонов – (пластохинон), пигментов фотосинтеза, АТФ-синтаза и специфические ферментативные белки.

Пигменты фотосинтеза:

1) хлорофиллы

2) каротиноиды

3) фикобилины

Общее для пигментов:

Все пигменты в клетке соединены с белком, входят в состав пигментных систем в виде хромопротеидов - пигмент-белковых комплексов. Пигменты не работают без белка.

В основе построения молекул всех пигментов лежит только 2 типа химических структур - тетрапиррольная (хлорофиллы, фикобилины) и изопреноидная (каротиноиды), которые дают большое число представителей. Они отличаются по: 1) боковым группировкам, 2) спектрам поглощения, 3) функциям.

Биосинтез хлорофилла. Включает три стадии:

• 1) биосинтез порфиринов,

• 2) образование металлопорфиринов,

• 3) биосинтез собственно хлорофиллов

Фитохром – сине-зеленый фотохромный пигмент, который контролирует большое число разнообразных метаболических процессов и различные стадии развития организмов.

Лекция 9. Световая стадия фотосинтеза (2 ч).

Цель: изучить фотофизический и фотохимический этапы фотосинтеза, механизмы циклического и нециклического фосфорилирований, генерации АТФ.

Вопросы для рассмотрения.

1. Фотофизический этап фотосинтеза, его сущность.

2. Фотохимический этап фотосинтеза, его сущность.

3. Циклический и нециклический поток электронов, фотофосфорилирование.

4. Фотоокисление воды, выделение кислорода.

5. Генерация АТФ.

• Фотосинтез — сложный многоступенчатый окислительно-восстановительный процесс, в котором происходит окисление воды до кислорода и восстановление углекислого газа до уровня углеводов.

• hÖ

• 6CO₂ + 12H₂O __________ С₆Н₁₂О₆ + 6O₂↑ + 6 H₂O

• Хлорофилл

Световые реакции: Зависят от света Не зависят от температуры Быстрые < 10^-5(сек) Протекают на мембранах тилакоидов гран и стромы

Темновые реакции: Не зависят от света Зависят от температуры Медленные ~ 10 ^-2(сек) Протекают в строме

Сущность световой стадии. Поглощение квантов света молекулой хлорофилла РЦ с участием дополнительных пигментов и трансформация Е квантов hÖ в Е АТФ и восстановленного надфосфата (NADP·H)

Фотофизический этап фотосинтеза – восприятие энергии света пигментами светособирающих (ССК) комплексов 2-х фотосистем → передача энергии на реакционные центры РЦ ₇₀₀ и РЦ₆₈₀(двумя механизмами энергетического переноса: резонансным и полупроводниковым) → возбуждение электрона и отрыв его от реакционного центра («дырка»).

• Процесс фотосинтеза происходит в тех лучах, которые поглощаются хлорофиллом - красных и синих, причем более интенсивно в красных.

• В зеленых эффект минимальный, поэтому лист зеленый.

• Резонансный перенос — перенос энергии с донора на акцептор с большей или меньшей потерей энергии, что определяется расположением донора и акцептора.

• Полупроводниковый механизм (гипотеза о миграции экситона).

Экситоны – это такие возбужденные состояния, когда между е^- и дыркой еще существуют силы связи. Экситоны возникают в том случае, когда поглощенная энергия достаточна не для подъема электрона в зону проводимости, а лишь для возникновения зоны экситонов. Состоянием экситона заканчивается фотофизический этап.

Дата добавления: 2014-01-07