рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Биофизика фотосинтеза

Биофизика фотосинтеза - раздел Энергетика, Типы аккумуляции и пути расходования энергии в биосистемах Фотосинтез– Это Весь Комплекс Процессов Ассимиляции Фотонов ...

Фотосинтез– это весь комплекс процессов ассимиляции фотонов и химических субстратов в растительном организме, которые приводят к его росту и развитию. Кроме этого, в фотосинтез входят: процессы синтеза пигментов, обеспечивающих поглощение фотонов и первичные фотохимические реакции; синтез соединений, отвечающих за формирование органов растительного организма и его приспособление к условиям окружающей среды.

Фотосинтез отличается от остальных фотохимических процессов тем, что он приводит к аккумулированию энергии света в виде свободной энергии химических связей в СН2О и в дальнейшем в глюкозе, так как свободная энергия СН2О больше свободной энергии СО2 и Н2О на 469 кДж/моль.

Основная продукция фотосинтеза - это соединения с высоким восстановительным потенциалом – углеводы. Рабочим телом фотосинтетической машины в высших растениях и некоторых водорослях является вода. Процесс фотосинтеза включает в себя две стадии: 1. Фотолиз, физическая сущность которого заключается в разложении воды с помощью квантов света на кислород и водород, причем кислород является в этом процессе побочным продуктом; и 2. Восстановление – получения глюкозы. Основным уравнением фотосинтеза в высших растениях является

6CO2 + 6H2O + Nhν = 6O2 + C6H12O6 + ∆G,

то есть, реакция идет только за счет энергии света и в итоге на один шаг реакции в её продуктах запасается ∆G= 686 ккал свободной энергии. Однако, во-первых, это уравнение объединяет два этапа превращения субстратов: световой и темновой, и, во-вторых, в данном уравнении не видны важные промежуточные продукты данной реакции. Поэтому для понимания необходимо записать эти этапы раздельно:

1. 6CO2+12H2O*+48hν+12НАДФ+18АДФ+18Ф → 6CO2+ 12НАДФН2+ 18АТФ + 6 O*2

2. → C6H12O6 + 6 O*2 + 6H2O + 12НАДФ +18АДФ +18Ф.

Теперь видно, что продуктом световой стадии является восстановленные переносчики НАДФН2 и АТФ, которые в темновой стадии восстановления углекислоты до глюкозы (цикл Кальвина) соответственно окисляются и гидролизуются. Звездочкой отмечен кислород, который получается при фоторазложении воды. Необходимо отметить, что вода, которая образуется в темновой стадии, содержит другой кислород.

 

В хлоропластах высших растений имеются две фотосистемы – фотосистема 1 (ФС1) и фотосистема 2 (ФС2), которые различаются по составу белков и пигментов. Светособирающая антенна ФС1 поглощает свет с длиной волны 700-730 нм, а ФС2 – 680 – 700 нм. Индуцированное светом окисление реакционных центров двух фотосистем сопровождается их обесцвечиванием, которое характеризуется изменениями спектров поглощения. Две фотосистемы связаны посредством цепи электронных переносчиков.

Перенос электронов по ЦЭТ сопровождается снижением энергии. Этот процесс можно уподобить самопроизвольному движению тела по наклонной плоскости. Уменьшение уровня энергии электрона в ходе его движения вдоль ЦЭТ не означает, что перенос электрона является энергетически бесполезным процессом. В нормальных условиях функционирования хлоропластов большая часть энергии, выделяющаяся в ходе электронного транспорта, не пропадает бесполезно, а используется для работы специального энергообразующего комплекса клетки, называемого АТФ-синтетазой. Этот комплекс катализирует энергетически невыгодный процесс образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Поэтому принято говорить, что энергодонорные процессы электронного транспорта сопряжены с энергоакцепторными процессами синтеза АТФ.

Важную роль в обеспечении энергетического сопряжения в мембранах тилакоидов играют процессы протонного транспорта. Синтез АТФ тесно связан с переносом через АТФ-синтетазу трех протонов из тилакоидов в строму. Этот процесс становится возможным потому, что из-за асимметричного расположения переносчиков в мембране функционирование ЦЭТ хлоропластов приводит к накоплению избыточного количества протонов внутри тилакоида: ионы водорода поглощаются снаружи на стадиях восстановления НАДФ+ и образования пластохинола и выделяются внутри тилакоидов на стадиях разложения воды и окисления пластохинола. Следовательно, продуктами световой стадии фотосинтеза является энергия химических соединений АТФ и НАДФ, которая представляет собой запас энергии света. Эти продукты световой стадии фотосинтеза используются в темновых стадиях для образования органических соединений из углекислого газа и воды. Основными этапами преобразования энергии включают в себя следующие процессы:

1. Поглощение энергии света пигментами светособирающей антенны;

2. Перенос энергии возбуждения к фотореакционному центру;

3. Окисление фотореакционного центра и стабилизация разделенных зарядов;

4. Перенос электрона по цепи электронного транспорта, образование НАДФ•Н;

5. Трансмембранный перенос протонов;

6. Синтез АТФ.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Типы аккумуляции и пути расходования энергии в биосистемах

В процессе энергетического метаболизма происходит аккумуляция энергии полученной в результате окислительно восстановительных превращений субстратов.. основными типами аккумуляции энергии в клетки являются.. трансмембранная разность электрохимических потенциалов ионов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Биофизика фотосинтеза

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Термодинамическая характеристика анаэробного распада глюкозы. Расчет КПД.
Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата. Этот процесс протекает без использования кислорода и поэтому не зав

Баланс АТФ при анаэробном гликолизе
Анаэробный гликолиз по сравнению с аэробным менее эффективен. В этом процессе катаболизм 1 моль глюкозы без участия митохондриальной дыхательной цепи сопровождается синтезом 2 моль АТФ и 2 моль лак

Анаэробная фаза дыхания (гликолиз)
В процессе гликолиза происходит преобразование молекулы гексозы до двух молекул пировиноградной кислоты: С6Н12О6->2СзН4О2 + 2H2. Этот окислительный процесс может протекать в анаэробных условиях

Термодинамическая характеристика окисления ПВК в цикле Кребса. Ресчет КПД.
Живой организм представляет собой типично открытую систему, непрерывно обменивающуюся с окружающей средой веществом и энергией. В то же время для биологических систем применимо понятие стационар

Значение окислительного декарбоксилирования пирувата
Реакции пируватдегидрогеназного комплекса связывают метаболические пути гликолиза,глюконеогенеза, синтеза жирных кислот с циклом лимонной кислоты. ПДГ-комплекс имеет огромное значение в поддержании

Регуляция общего пути катаболизма
Ряд реакций общего пути катаболизма зависит от концентрации адениловых нуклеотидов - АТФ, АДФ и АМФ. Суммарная концентрация адениловых нуклеотидов в клетке постоянна, но относительные конц

Энергетический обмен
Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Растения аккумулируют солнечную энергию в органических веществах при фотосинтезе. В процессе энергетического обмена органические вещества расщепл

Этапы унификации энергетических субстратов в процессах катаболизма.
ЦТК начинается с подготовительного этапа – окислительное декарбоксилирование ПВК до ацетил –КоА. ПВК является одним из рех конечных продуктов гидролиза при гликолизе – анаэробного процесса распада

Современное представление о строении и переносе электронов в дыхательной цепи митохондрий.
Последовательность расположения компонентов дыхательной цепи определяется величиной их RedOx-потенциала и способностью переносить только электроны (e) либо одновременно и электроны, и протоны (p).

Современные представления о механизме сопряжения окисления и фосфорилирования в биосистемах.
В начале исследования этого механизма выдвигаемые гипотезы формировались в две группы: химическую и конформационную. Сторонники химической гипотезы, к которым относилось п

Суть гипотезы Митчела можно выразить следующей схемой
  Схема окислительно-восстановительного процесса и возникновения электрохимического потенциала на сопрягающей мембране: 1 – цитоплазма, 2 – матрикс, 3 –сопрягающая мембрана, 4 – АТФ-с

Разнообразие механизмов образование АТФ и их вклад в энергетику клетки.
Аэробный путь ресинтеза АТФ - это основной, базовый способ образования АТФ, протекающий в митохондриях мышечных клеток. В ходе тканевого дыхания от окисляемого вещества отнимаются

Креатинфосфатный путь ресинтеза АТФ (офеатинкиназный, алактатный)
В мышечных клетках всегда имеется креатинфосфат - соединение, содержащее фосфатную группу, связанную с остатком креатина макроэнергической связью. Содержание креатинфосфата в мышцах в покое - 15-20

Гликолитический путь ресинтеза АТФ
Этот путь ресинтеза, так же как и креатинфосфатный, относится к анаэробным способам образования АТФ. Источником энергии, необходимой для ресинтеза АТФ, в данном случае является мышечный гликоген, к

Различные типы электрон-транспортных путей в живых организмах. Их роль в биоэнергетике клетки.
Дыхательная электронтранспортная цепь (ЭТЦ) — система структурно и функционально связанных трансмембранных белков и переносчиков электронов. ЭТЦ позволяет запасти энергию, выделяющ

Электронтранспортные цепи митохондрий эукариот
Комплекс I (НАДН дегидрогеназа) окисляет НАД•Н, отбирая у него два электрона и перенося их на растворимый в липидах убихинон, который внутри мембраны диффундирует к комплексу III.

Электронтранспортные цепи бактерий
Бактерии, в отличие от митохондрий, используют большой набор доноров и акцепторов электронов, а также разные пути переноса электрона между ними. Эти пути могут осуществляться одновременно, например

Квантовый расход фотосинтеза для одноклеточных водорослей в лабораторных условиях составляет 8-12 квантов на молекулу CO2.
Квантовый выход фотохимической реакции jх, показывающий, какая часть молекул, поглотивших фотоны, вступила в фотохимическую реакцию (число прореагировавших молеку

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги