Фазы фотосинтеза. Световая фаза презентация

ХЛОРОПЛАСТ

Мембранные комплексы тилакоидов включают:
Светособирающий комплекс (ССК) . Содержит пигменты – хлорофиллы и каротиноиды (до 400 молекул).
Собирает свет и направляет его на реакционные центры (РЦ).

2. Фотосистему I (ФС I). Содержит
реакционный центр (РЦ 700) – молекулы хлорофилла «а», который улавливает свет 700 нм и «возбуждается» под его действием.
3. Фотосистему II (ФС II). Содержит
реакционный центр (РЦ 680) – молекулы хлорофилла «а», улавливающие свет 680 нм и аналогично «возбуждается».

4. Цепь переносчиков электронов:
комплекс цитохромов – группа Fe-S и Cu-содержащих белков – они передают энергию электронов хлорофилла и связывают между собой ФС I и ФС II.
5. АТФ-й комплекс: протонная помпа H+, состоящая из белков-переносчиков – осуществляет синтез АТФ.

Механизм световой фазы
1-й процесс: поглощение квантов света
ССК-ом и передача их на РЦ 700 и РЦ 680.
2-й: возбуждение молекул хл а с потерей электронов и миграция их энергии по цепи переносчиков. При этом энергия электронов хл 700 затрачивается на синтез НАДФ, а энергия электронов
молекулы хл 680 на восстановление молекулы хл 700.

3-й: одновременно происходит фотолиз воды с образованием О2 , протонов и электронов. Протоны создают разность зарядов на мембране, а электроны воды затрачиваются на восстановление хл 680.
4-й: Работа протонной помпы происходит благодаря разности зарядов. В результате синтезируются молекулы АТФ в АТФ-м комплексе.

Схема реакций световой фазы называют Z-схемой

Молекулы АТФ и НАДФН переходят в строму хлоропласта и их энергия участвует в реакциях темновой фазы.
Темновая фаза – это путь восстановления СО2 до органических молекул (глюкоза, первичный крахмал) по циклу Кальвина с участием ферментов и энергии АТФ и НАДФН без участия света (название фазы).

ТЕМНОВАЯ ФАЗА. ЦИКЛ КАЛЬВИНА

Этапы цикла Кальвина и энергетика
КАРБОКСИЛИРОВАНИЕ. Связывание СО2 и Рибулозо-ди-фосфата (РБФ) с образованием Фосфоглицериновой кислоты (ФГК - триоза С3)
2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ФГК до Фосфоглицеринового альдегида (ФГА - триоза С3) с затратой энергии АТФ и НАДФН (из световой фазы).

3. РЕГЕНЕРАЦИЯ РДФ с затратой АТФ.
На 2-ом этапе уже происходит синтез глюкозы (при повторе цикла).
Энергетика темновой фазы:
Всего за 2 цикла затрачивается
18 АТФ и 12 НАДФН.

Сравнение световой и темновой фазы

В ходе цикла Кальвина образуются триозы С3 : ФГК и ФГА, поэтому путь назван С3 – путь.
В 60-е годы XX века был обнаружен
С4 - путь фотосинтеза у южных растений (кукуруза, сорго, просо, сахарный тростник, около 7000 видов).
У них в листе происходит фиксация СО2 и образование С4-х углеродных соединений: ФЕП, ЩУК, малата (яблочная кислота).

6. Экология фотосинтеза
1. Интенсивность света.
Чем больше интенсивность, тем скорость фотосинтеза выше.
2. Спектральный состав света.
С увеличением красных лучей скорость фотосинтеза возрастает (их больше при восходе и закате (2/3), меньше - в полдень (1/4).

Слишком яркий свет тормозит рост. Поэтому бонсаи выращивают на очень ярком свету

Бонсай

3. Концентрация СО2 - основной субстрат для процесса. При увеличении СО2 интенсивность фотосинтеза возрастает (max при 0,3%).
4. Температура. Оптимальная +25 0С.
5. Оптимальный водный режим.
6. Минеральное питание: Mg – входит в состав хлорофилла; Fe – синтез белков цитохромной системы; Zn, Mn, Cl обеспечивают фотолиз воды.