Какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза? На каких структурах хлоропластов они протекают?

Процесс световой фазы фотосинтеза растений включает в себя нециклическое фосфорилирование и фотолиз воды. Реакции происходят на мембранах хлоропластов.
Фотосистема I. Молекулы хлорофилла аI поглощают свет с длиной волны 700 нм. Электроны, получившие избыток энергии, участвуют в реакции диссоциации воды (Н2О = Н+ + ОН-). Электроны и ионы водорода реагируют с НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата):
НАДФ+ + 2е + 2Н+ = НАДФ • Н + Н+.
Полученное в данной реакции вещество НАДФ • Н играет роль восстановителя в реакциях темновой фазы.
Процесс распада воды до Н+ и ОН-, протекающий при участии электронов, имеющих избыток энергии за счёт фотореакций, получил название фотолиза воды.
Фотосистема II. Молекулы хлорофилла аII поглощают свет с длиной волны 680 нм. Электроны с избыточной энергией по системе цитохромов переносятся на молекулы хлорофилла аI и занимают пустующие орбитали, которые раньше занимали электроны, связавшиеся с ионами водорода в ходе фотолиза воды. (При прохождении электронов по цепочке цитохромов часть их энергии используется для синтеза АТФ.) В результате возникает нехватка электронов в молекулах хлорофилла аII. Эта нехватка восполняется электронами гидроксид-анионов (ОН-), которые образовались в ходе того же фотолиза воды. Отдавая электроны молекулам хлорофилла аII, эти ионы превращаются в гидроксид-радикалы:
ОН- – e = ОН.
Гидроксид-радикал – это чрезвычайно неустойчивое химическое соединение, поэтому, только образовавшись, оно самопроизвольно превращается в воду и свободный кислород, выделяемый растением во внешнюю среду:
4OН = 2Н2O + O2
Таким образом, кислород, которым дышит подавляющее большинство живых организмов на Земле, представляет собой побочный продукт фотосинтеза, образующийся вследствие фотолиза воды
В реакциях световой фазы фотосинтеза накапливается энергия (НАДФ•Н и АТФ), которая тратится в процессах темновой фазы. Синтез АТФ из АДФ за счёт энергии света – очень эффективный процесс: за одно и то же время в хлоропластах образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях

www.soloby.ru

Автотрофное питание, еговиды. Фотосинтез.



  • ГДЗ
  • 1 Класс

    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Информатика
    • Природоведение
    • Основы здоровья
    • Музыка
    • Литература
    • Окружающий мир
    • Человек и мир
  • 2 Класс

    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Белорусский язык
    • Украинский язык
    • Информатика
    • Природоведение
    • Основы здоровья
    • Музыка
    • Литература
    • Окружающий мир
    • Человек и мир
    • Технология
  • 3 Класс

    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Белорусский язык
    • Украинский язык
    • Информатика
    • Музыка
    • Литература
    • Окружающий мир
    • Человек и мир
    • Испанский язык
  • 4 Класс

    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Белорусский язык
    • Украинский язык
    • Информатика
    • Основы здоровья
    • Музыка

resheba.me

Охарактеризуйте световую фазу фотосинтеза. Какие процессы происходят в этой фазе и где они осуществляются?

Охарактеризуйте световую фазу фотосинтеза. Какие процессы происходят в этой фазе и где они осуществляются?

Световая фаза фотосинтеза происходит только на свету в мембране гран при участии хлорофилла, белков цепи перс носа электронов и молекулы фермента АТФ-синтетазы. Поддействием кванта света хлорофилл теряет электрон, переходя в возбужденное состояние. Эти электроны передаются переносчиками на наружную, т.е. обращенную к строме, поверхность мембраны тилакоидов, где накапливаются. Одновременно внутри полостей тилакоидов происходит фотолиз т.е. разложение воды под действием энергии света.

Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы. Об­разующиеся электроны передаются переносчиками к мо­лекулам хлорофилла и восстанавливают их, а радикалы ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород.

Протоны водорода, образовавшиеся при фотолизе во­ды, не могут проникнуть через мембрану граны и накапли­ваются внутри нее, создавая и пополняя Н+-резервуар. В результате внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно, а наружная отрицательно. По мере накоп­ления по обе стороны мембраны противоположно заря­женных частиц нарастает разность потенциалов. При дос­тижении критической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ-синтетазы. На выходе из протонного ка­нала создается высокий уровень энергии, которая исполь­зуется для фосфорилирования имеющихся в матриксе пла­стид молекул АДФ:

Ионы водорода на наружной поверхности мембраны встречаются там с электронами, образуя атомарный водо­род, который идет на восстановление переносчика никотинамидадениндинуклеотидфосфата (сокращенно это со­единение обозначают — НАДФ+ — окисленную форму)

В итоге световой фазы образуется: кислород, при фото­лизе воды, АТФ и образование атомов водорода в форме. Кислород диффундирует в атмосферу, а АТФ транспортируются в матрикс пластид и участву­ет в темновой фазе.

Охарактеризуйте световую фазу фотосинтеза. Какие процессы происходят в этой фазе и где они осуществляются?

Оцените пожалуйста этот пост


На этой странице искали :
  • какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза
  • процессы происходящие в световой фазе
  • процессы происходящие в световой фазе фотосинтеза
  • охарактеризуйте световую и темновую фазы фотосинтеза
  • охарактеризуйте световую и темновую фазу фотосинтеза

Сохрани к себе на стену!

vsesochineniya.ru

Фазы фотосинтеза – описание и таблица

Как понятно из названия, фотосинтез по своей сути являет собой природный синтез органических веществ, превращая СО2 из атмосферы и воду в глюкозу и свободный кислород.

При этом необходимо наличие энергии солнечного света.

Химическое уравнение процесса фотосинтеза в общем можно представить в следующем виде:

Фотосинтез имеет две фазы: темную и световую. Химические реакции темной фазы фотосинтеза существенно отличаются от реакций световой фазы, однако темная и световая фаза фотосинтеза зависят друг от друга.

Световая фаза может происходить в листьях растений исключительно при солнечном свете. Для темной же необходимо наличие углекислого газа, именно поэтому растение все время должно поглощать его из атмосферы. Все сравнительные характеристики темной и световой фаз фотосинтеза будут предоставлены ниже. Для этого была создана сравнительная таблица «Фазы фотосинтеза».

Световая фаза фотосинтеза

Основные процессы в световой фазе фотосинтеза происходят в мембранах тилакоидов. В ней участвуют хлорофилл, белки-переносчики электронов, АТФ-синтетаза (фермент, ускоряющий реацию) и солнечный свет.

Далее механизм реакции можно описать так: когда солнечный свет попадает на зеленые листья растений, в их структуре возбуждаются электроны хлорофилла (заряд отрицательный), которые перейдя в активное состояние, покидают молекулу пигмента и оказываются на внешней стороне тилакоида, мембрана которого заряжена также отрицательно. В то же время молекулы хлорофилла окисляются и уже окисленные они восстанавливаются, отбирая таким образом электроны у воды, которая находится в структуре листа.

Этот процесс приводит к тому, что молекулы воды распадаются, а созданные в результате фотолиза воды ионы, отдают свои электроны и превращаются в такие радикалы ОН, которые способны проводить дальнейшие реакции. Далее эти реакционноспособные радикалы ОН объединяются, создавая полноценные молекулы воды и кислород. При этом свободный кислород выходит во внешнюю среду.

В результате всех этих реакций и превращений, мембрана тилакоида листа с одной стороны заряжается положительно (за счет иона Н+), а с другой — отрицательно (за счет электронов). Когда разность между этими зарядами в двух сторонах мембраны достигает больше 200 мВ, протоны проходят через специальные каналы фермента АТФ-синтетазы и за счет этого происходит превращение АДФ до АТФ (в результате процесса фосфорилизации). А атомный водород, который освобождается из воды, восстанавливает специфический переносчик НАДФ+ до НАДФ·Н2. Как видим, в результате световой фазы фотосинтеза происходит три основных процесса:

  1. синтез АТФ;
  2. создание НАДФ·Н2;
  3. образование свободного кислорода.

Последний освобождается в атмосферу, а НАДФ·Н2 и АТФ берут участие в темной фазе фотосинтеза.

Темная фаза фотосинтеза

Темная и световая фазы фотосинтеза характеризуются большими затратами энергии со стороны растения, однако темная фаза протекает быстрее и требует меньше энергии. Для реакций темной фазы не нужен солнечный свет, поэтому они могут происходить и днем и ночью.

Все основные процессы этой фазы протекают в строме хлоропласта растения и являют собой своеобразную цепочку последовательных превращений углекислого газа из атмосферы. Первая реакция в такой цепи – фиксация углекислого газа. Чтобы она проходила более плавно и быстрее, природой был предусмотрен фермент РиБФ-карбоксилаза, который катализирует фиксацию СО2.

Далее происходит целый цикл реакций, завершением которого является преобразование фосфоглицериновой кислоты в глюкозу (природный сахар). Все эти реакции используют энергию АТФ и НАДФ•Н2, которые были созданы в световой фазе фотосинтеза. Помимо глюкозы в результате фотосинтеза образуются также и другие вещества. Среди них разные аминокислоты, жирные кислоты, глицерин, а также нуклеотиды.

Фазы фотосинтеза: таблица сравнений

  Критерии сравнения   Световая фаза Темная фаза  
Солнечный свет   Обязателен   Необязателен
Место протекание реакций   Граны хлоропласта   Строма хлоропласта
Зависимость от источника энергии Зависит от солнечного света   Зависит от АТФ и НАДФ•Н2, образованных в световой фазе и от количества СО2 из атмосферы
Исходные вещества Хлорофилл, белки-переносчики электронов, АТФ-синтетаза   Углекислый газ
Суть фазы и что образуется   Выделяется свободный О2, образуется АТФ и НАДФ•Н2   Образование природного сахара (глюкозы) и поглощение СО2 из атмосферы

Фотосинтез — видео

life-students.ru

Какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза? На каких структурах хлоропластов они протекают?

Процесс световой фазы фотосинтеза растений включает в себя нециклическое фосфорилирование и фотолиз воды. Реакции происходят на мембранах хлоропластов.

Фотосистема I. Молекулы хлорофилла аI поглощают свет с длиной волны 700 нм. Электроны, получившие избыток энергии, участвуют в реакции диссоциации воды (Н2О = Н+ + ОН-). Электроны и ионы водорода реагируют с НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата):

НАДФ+ + 2е + 2Н+ = НАДФ • Н + Н+.

Полученное в данной реакции вещество НАДФ • Н играет роль восстановителя в реакциях темновой фазы.

Процесс распада воды до Н+ и ОН-, протекающий при участии электронов, имеющих избыток энергии за счёт фотореакций, получил название фотолиза воды.

Фотосистема II. Молекулы хлорофилла аII поглощают свет с длиной волны 680 нм. Электроны с избыточной энергией по системе цитохромов переносятся на молекулы хлорофилла аI и занимают пустующие орбитали, которые раньше занимали электроны, связавшиеся с ионами водорода в ходе фотолиза воды. (При прохождении электронов по цепочке цитохромов часть их энергии используется для синтеза АТФ.) В результате возникает нехватка электронов в молекулах хлорофилла аII. Эта нехватка восполняется электронами гидроксид-анионов (ОН-), которые образовались в ходе того же фотолиза воды. Отдавая электроны молекулам хлорофилла аII, эти ионы превращаются в гидроксид-радикалы:

ОН- – e = ОН.

Гидроксид-радикал – это чрезвычайно неустойчивое химическое соединение, поэтому, только образовавшись, оно самопроизвольно превращается в воду и свободный кислород, выделяемый растением во внешнюю среду:

4OН = 2Н2O + O2

Таким образом, кислород, которым дышит подавляющее большинство живых организмов на Земле, представляет собой побочный продукт фотосинтеза, образующийся вследствие фотолиза воды

В реакциях световой фазы фотосинтеза накапливается энергия (НАДФ•Н и АТФ), которая тратится в процессах темновой фазы. Синтез АТФ из АДФ за счёт энергии света – очень эффективный процесс: за одно и то же время в хлоропластах образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях.

ingvarr.net.ru

Фотосинтез. Значение фотосинтеза. Световая и Темновая фазы фотосинтеза

Фотосинтез. Значение фотосинтеза. Световая и Темновая фазы фотосинтеза

Фотосинтез. Значение фотосинтеза. Световая и Темновая фазы фотосинтеза

Фотосинтез

Фотосинтез – это совокупность процессов синтеза органических соединений из неорганических благодаря преобразованию световой энергии в энергию химических связей. К фототрофным организмам принадлежат зеленые растения, некоторые прокариоты – цианобактерии, пурпурные и зеленые серобактерии, растительные жгутиковые.

Исследования процесса фотосинтеза начались во второй половине XVIII века. Важное открытие сделал выдающийся русский ученый К. А. Тимирязев, который обосновал учение о космической роли зеленых растений. Растения поглощают солнечные лучи и превращают световую энергию в энергию химических связей синтезированных ими органических соединений. Тем самым они обеспечивают сохранение и развитие жизни на Земле. Ученый также теоретически обосновал и экспериментально доказал роль хлорофилла в поглощении света в процессе фотосинтеза.

Хлорофиллы являются основными из фотосинтезирующих пигментов. По структуре они похожи на гем гемоглобина, но вместо железа содержат магний. Содержание железа необходимо для обеспечения синтеза молекул хлорофилла. Существует несколько хлорофиллов, которые отличаются своим химическим строением. Обязательным для всех фототрофов является хлорофилл а. Хлорофилл b встречается у зеленых растений, хлорофилл с – у диатомовых и бурых водорослей. Хлорофилл d характерен для красных водорослей.

Зеленые и пурпурные фотосинтезирующие бактерии имеют особые бактериохлорофиллы. Фотосинтез бактерий имеет много общего с фотосинтезом растений. Отличается он тем, что у бактерий донором водорода является сероводород, а у растений – вода. У зеленых и пурпурных бактерий нет фотосистемы II. Бактериальный фотосинтез не сопровождается выделением кислорода. Суммарное уравнение бактериального фотосинтеза:

6С02 + 12H2S → C6H12O6+ 12S + 6Н20.

В основе фотосинтеза лежит окислительно-восстановительный процесс. Он связан с перенесением электронов от соединений-поставщиков электронов-доноров к соединениям, которые их воспринимают – акцепторам. Световая энергия превращается в энергию синтезированных органических соединений (углеводов).

На мембранах хлоропластов есть особые структуры – реакционные центры, которые содержат хлорофилла. У зеленых растений и цианобактерий различают две фотосистемыпервую (I) и вторую (II), которые имеют разные реакционные центры и связаны между собой через систему перенесения электронов.

Две фазы фотосинтеза

Состоит процесс фотосинтеза из двух фаз: световой и темновой.

Световая фаза фотосинтеза

Световая фаза фотосинтеза

Происходит лишь при наличии света на внутренних мембранах митохондрий в мембранах особых структур – тилакоидов. Фотосинтезирующие пигменты улавливают кванты света (фотоны). Это приводит к «возбуждению» одного из электронов молекулы хлорофилла. С помощью молекул-переносчиков электрон перемещается на внешнюю поверхность мембраны тилакоидов, приобретая определенную потенциальную энергию.

Этот электрон в фотосистеме I может возвратиться на свой энергетический уровень и восстанавливать ее. Может также передаваться НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Взаимодействуя с ионами водорода, электроны восстанавливают это соединение. Восстановленный НАДФ (НАДФ • Н) поставляет водород для восстановления атмосферного С02 до глюкозы.

Подобные процессы происходят в фотосистеме II. Возбужденные электроны могут передаваться фотосистеме I и восстанавливать ее. Восстановление фотосистемы II происходит за счет электронов, которые поставляют молекулы воды. Молекулы воды расщепляются (фотолиз воды) на протоны водорода и молекулярный кислород, который выделяется в атмосферу. Электроны используются для восстановления фотосистемы II. Уравнение фотолиза воды:

20 → 4Н+ + 02 + 2е.

При возвращении электронов из внешней поверхности мембраны тилакоидов на предыдущий энергетический уровень выделяется энергия. Она запасается в виде химических связей молекул АТФ, которые синтезируются во время реакций в обеих фотосистемах. Процесс синтеза АТФ с АДФ и фосфорной кислотой называется фотофосфорилированием. Некоторая часть энергии используется для испарения воды.

Во время световой фазы фотосинтеза образуются богатые энергией соединения: АТФ и НАДФ • Н. При распаде (фотолизе) молекулы воды в атмосферу выделяется молекулярный кислород.

Темновая фаза фотосинтеза

Темновая фаза фотосинтеза

Реакции протекают во внутренней среде хлоропластов. Могут происходить как при наличии света, так и без него. Синтезируются органические вещества (С02 восстанавливается до глюкозы) с использованием энергии, которая образовалась в световой фазе.

Процесс восстановления углекислого газа является циклическим и называется циклом Кальвина. Назван в честь американского исследователя М. Кальвина, который открыл этот циклический процесс.

Начинается цикл с реакции атмосферного углекислого газа с рибулезобифосфатом. Катализирует процесс фермент карбоксилаза. Рибулезобифосфат – это пятиуглеродный сахар, соединенный с двумя остатками фосфорной кислоты. Происходит целый ряд химических преобразований, каждое из которых катализирует свой специфический фермент. Как конечный продукт фотосинтеза образуется глюкоза, а также восстанавливается рибулезобифосфат.

Суммарное уравнение процесса фотосинтеза:

6С02 + 6Н20 → С6Н12О6 + 602

Значение фотосинтеза

Значение фотосинтеза

Благодаря процессу фотосинтеза поглощается световая энергия Солнца и происходит преобразование ее в энергию химических связей синтезированных углеводов. По цепям питания энергия передается гетеротрофным организмам. В процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Весь атмосферный кислород имеет фотосинтетическое происхождение. Ежегодно выделяется свыше 200 млрд. тонн свободного кислорода. Кислород защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового излучения, создавая озоновый экран атмосферы.

Процесс фотосинтеза малоэффективен, так как в синтезированное органическое вещество переводится лишь 1-2 % солнечной энергии. Связано это с тем, что растения недостаточно поглощают свет, часть его поглощается атмосферой и т. п. Большая часть солнечного света отражается от поверхности Земли назад в космос.

xn—-9sbecybtxb6o.xn--p1ai

Какие вещества образуются на первой и на второй фазах фотосинтеза????

СВЕТОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА
Первая фаза фотосинтеза, которая протекает только под действием энергии солнца. Реакции световой фазы происходят на мембранах тилакоидов, где располагается фотосинтезирующий пигмент — хлорофилл. Световая фаза состоит из нескольких этапов: возбуждение хлорофилла и перемещение электронов; фотолиз воды с образованием протонов и кислорода; синтез молекул АТФ; соединение водорода с специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ Н2.
Кванты света, попав на хлорофилл, выбивают из молекулы возбужденные электроны. Одновременно под действием света идет расщепление молекулы воды и образование ионов водорода. Возбужденные электроны, снятые с хлорофилла, перемещаются по системе ферментов на мембране тилакоида и достигают места синтеза АТФ, где за счет их энергии идет синтез АТФ. Одновременно, по протонному каналу протоны перемещаются в строму и соединяются с переносчиком НАДФ+ за счет электронов хлорофилла. Образовавшиеся при фотолизе воды ионы кислорода отдают электроны на хлорофилл и превращаются в свободный кислород, который выделяется в атмосферу.
Суммарную реакцию световой фазы можно представить следующим образом:

Конечными продуктами световой фазы фотосинтеза являются НАДФ, •Н2, О2, АТФ.

ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА
Фаза фиксации углекислого газа и синтеза глюкозы. Для этой фазы наличие света необязательно. Реакции темновой фазы протекают в строме хлоропластов, куда поступают молекулы НАДФ, •Н2, АТФ и углекислый газ из атмосферы. Последовательность циклических реакций этой фазы называется циклом Кальвина. Первая реакция — соединение углекислого газа с рибулезой дифосфатом, которая начинает цикл. Образуется шестиуглеродное соединение, которое затем распадается на две триозы. Триозы фосфорилируются молекулами АТФ, восстанавливаются НАДФ, Н2. Далее две молекулы соединяются между собой, и образуется глюкоза. Для создания одной полностью новой молекулы глюкозы цикл должен повториться 6 раз, т. е. должно усвоится шесть молекул СО2. Освобожденные молекулы АДФ и НАДФ+ вновь возвращаются к мембранам тилакоидов для участия в световых реакциях.

Спидкинг ответил в основных чертах правильно. Сам бы подписался под таким ответом. Небольшое замечание. Цикл Кальвина не тождественен темновой фазе фотосинтеза. Это главный процесс, ядро темновой фазы, но не вся темновая фаза. У ряда растений жарких и сухих местообитаний есть цикл Хетча и Слэка, надстройка к циклу Кльвина, позволяющая в одном случае продуктивнее ассимилировать углекислый газ днём (кукуруза, сахарный тростник, просо, сорго и др.) , а в другом — поглощать углекислоту ночью и экономить воду днём (кактусы, толстянки, очитки, алоэ и др.) .
К темновой фазе относится также фотодыхание, не дающее преимуществ в продуктивности, скорее наоборот, но обеспечивающее безопасное функционирование фотосинтеза при повышенных температурах, избытке кислорода и недостатке углекислого газа (пшеница, рожь, ячмень, овёс и мн. др.) .
В ходе цикла Хетча и Слэка в качестве первичных продуктов образуются не сахара, а органические и амино- кислоты (щавелевоуксусная, яблочная, аспарагиновая) , а при фотодыхании также (гликолевая, глиоксиловая, глицин, серин).

Фотоси́нтез — это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

touch.otvet.mail.ru