Фотосинтез Пластический обмен в клетках растений осуществляется в ходе фотосинтеза. Фотосинтез - это процесс образования органических соединений из неорганических веществ с использованием энергии солнечного света. Его биологическое значение заключается в обеспечении живых организмов Земли органическими веществами, обогащении атмосферы Земли кислородом.Процесс фотосинтеза протекает в хлоропластах, они имеют две мембраны. Внутренняя мембрана хлоропласта образует выпячивания -тилакоиды, которые складываются в стопки-граны.
В мембрану гран встроены молекулы хлорофилла и ферментов, контролирующих реакции фотосинтеза. Фотосинтез - это сложный многоступенчатый процесс. В нем различают световую и темновую фазы. Световая фаза фотосинтеза начинается с освещения хлоропласта видимым светом. Фотон, попав в молекулу хлорофилла, приводит ее в возбужденное состояние: ее электроны перескакивают на высшие орбиты.Один из таких электронов переходит на молекулу-переносчика, она уносит его на другую сторону мембраны тилакоида.
Молекулы хлорофилла восстанавливают потерю электрона, отбирая его от молекулы воды. В результате потери электронов молекулы воды разлагаются на протоны и ионы гидроксила (фотолиз). Н2О > Н++ОН Протоны, неспособные к диффузии через мембрану, накапливаются в гране.Ионы гидроксила ОН отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН0, взаимодействующие друг с другом с образованием воды и молекулярного кислорода, который, диффундируя через мембрану, выделяется в атмосферу. 4ОН -> О2| + 2Н2О Таким образом, по одну сторону мембраны накапливаются положительно заряженные протоны, по другую - частицы с отрицательным зарядом, что приводит к нарастанию разности потенциалов.
При достижении критического уровня разности потенциала протоны проталкиваются на другую сторону мембраны через канал внутри АТФ-синтетазы.Освобождающаяся при этом энергия тратится на синтез АТФ, которая переправляется в место синтеза углеводов.
Протоны, присоединив электрон, превращаются в атомы водорода, они также переправляются в место синтеза углеводов (Н+ + е > Н0). Общее уравнение световой фазы фотосинтеза: 4ОН > О2 + 2Н2О Таким образом, в световую,фазу фотосинтеза протекают следующие процессы: * образование молекулярного кислорода, выделяющегося в атмосферу; * синтез АТФ; * образование атомарного водорода.Темновая фаза фотосинтеза состоит из ряда последовательных ферментативных реакций, в результате которых образуется глюкоза, служащая исходным материалом для биосинтеза других углеводов.
Этот процесс идет с использованием энергии АТФ и при участии атомов водорода, образовавшегося в световую фазу. Общее уравнение темновой фазы фотосинтеза: 6СО2 + 24 Н2О > C6H12O6 + 6 H2O Общее уравнение фотосинтеза: 6 С02 + 6 Н20 > С6Н1206 + 6 02| Кроме углеводов, в пластидах синтезируются аминокислоты, белки, липиды, хлорофилл.