Шановні учні, запрошуємо Вас на урок“Світлова та темнова фази фотосинтезу”. Тут ви зможете поринути у світ складного біохімічного процесу, в результаті якого живі істоти використовують енергію сонця для перетворення вуглекислого газу на поживні речовини.
Нашим завданням є дослідити дані фази, їх особливості, поєднати даний процес із різноманітними науками, такими як біологія, хімія, фізика, математика. Основною метою є – формування цілісного уявлення та знань, стосовно процесу фотосинтезу.
Світлова та темнова фази фотосинтезу
Фотосинтез — це процес трансформації поглинутої організмом енергії (Е) світла в хімічну Е органічних (і неорганічних) сполук який відбувається за участю фотосинтетичних пігментів.
Процес фотосинтезу протікає в хлоропластах, вони мають дві мембрани. Внутрішня мембрана хлоропласта утворює випини-тилакоїди, які складаються в стопки-грани. У мембрану гран вмонтовані молекули хлорофілу і ферменти, які контролюють реакції фотосинтезу.
Процес фотосинтезу відбувається в дві фази – світлову та темнову.
Світлова фаза фотосинтезу
На світловій стадії фотосинтезу світлова енергія, поглинена хлорофілом, розкладає воду на складові її елементи (кисень і водень). Кисень вивільняється в газоподібній формі, водень поступово з’єднюється з іншими молекулами.
Світлова фаза супроводжується утворенням основних елементів обміну речовин на рівні клітини у всіх живих істот – аденозинтрифосфату (АТФ), що утворюється з аденозиндифосфату (АДФ).
Хлорофіл — це основний пігмент фотосинтезу, до складу якого входить катіон Магнію – двохвалентний метал з двома електронами.
Фотофосфорилювання – це процес утворення АТФ, пов’язаний з індукованим світлом транспортом е- по ЕТЛ хлоропластів. Механізм фотофосфорилювання АДФ, спряжений з діяльністю електронтранспортного ланцюга, пояснює хеміосмотична теорія англ. біохіміка П. Мітчела.
Результати світлової фази: утворення молекул, багатих енергією АТФ і АДФ·H2, побічного продукту – О2.
Темнова фаза фотосинтезу. Фаза фіксації азоту
Темнова стадія фотосинтезу полягає в синтезі вуглеводів (переважно глюкози) з вуглекислого газу з використанням НАДФН і АТФ, утворених у світловій стадії. Реакції темнової фази відкрив американський хімік Мелвін Кальвін. на його честь їх названо циклом Кальвіна.
Цикл Кальвіна складається з трьох стадій:
■ Карбоксиляція (Фіксація СО2);
■ Відновлення;
■ Регенерація акцептора CO2.
Карбоксиляція
Перший і найважливіший фермент каталізує реакцію за участю вуглекислого газу. У результаті утворюється нестійка речовина, яка відразу розпадається на дві трикарбонові молекули фосфогліцеринової кислоти.
Фермент, що каталізує першу реакцію темнової стадії фотосинтезу, називають рибулозодифосфаткарбоксилазою, або РУБІСКО. Це один з найважливіших ферментів у біосфері.
Відновлення
● 3-ФГК перетворюється на 1,3-дифосфогліцеринову кислоту — фосфогліцераткіназа+АТФ;
● 1,3-диФГК за рахунок водню НАДФН2 і тріозофосфатдегідрогенази відновлюється й утворює 3-фосфогліцериновий альдегід;
Сумарне рівняння реакцій темнової фази фотосинтезу в розрахунку утворення однієї молекули глюкози є таким:
6СО2 + 12НАДФН + 12Н+ + 18 АТФ + 12Н2О → С6Н12О6 + 12НАДФ+ + 18АДФ + 18Фн.
Видно, що на фіксацію шести молекул вуглекислого газу використано 12 відновлених молекул НАДФ+ і 18 молекул АТФ. Окиснені НАДФ+, АДФ і Фн, що утворилися, знову прямують у світлову стадію.
Отже, світло та темнова фази фотосинтезу забезпечують основне значення фотосинтезу, а саме забезпечення енергією всіх живих істот на планеті, включаючи людину. У процесі фотосинтезу в зелених частинах рослин під впливом сонячних променів починає утворюватися кисень і величезна кількість енергії.
Leave a Comment
Щоб відправити коментар вам необхідно авторизуватись.