Презентация, доклад по биологии на тему Фотосинтез

Дать характеристику реакциям световой и темновой фазам фотосинтеза.

Тема: Фотосинтез. Световая и темновая фазы.

Распопова Л.А.

экраном, значительная часть ИК волн поглощается водяными парами и углекислотой атмосферы.
Энергия фотона всегда обратно пропорциональна длине волны, фотоны фиолетового света несут почти вдвое больше энергии, чем фотоны красного света.

680, 690, 700).

Хлорофилл b – вспомогательный пигмент, передающий энергию хлорофиллу а.

Хлорофилл с – у бурых водорослей вместо хлорофилла b. Поглощают синие и красные лучи. Отражают зеленые.

Бактериохлорофиллы – у фотосинтезирующих бактерий.

Каротиноиды – сопровождающие пигменты фотосинтеза, желтые, оранжевые или красные (каротины и ксантофиллы. Поглощают синезеленые лучи. Отражают?).

Фикобиллины характерны для цианобактерий и красных водорослей (фикоэритрины – красные, фикоцианины – синие).

Фотосинтетические пигменты

34 м.

Желтая часть спектра доходит до глубины 177 м, а зеленая до 322 м.

Глубже 500 м уже не проникают даже синяя и фиолетовая части спектра.

Поэтому у водной поверхности обитают преимущественно зеленые водоросли, глубже – цианобактерии, еще глубже – водоросли с красной окраской.

Фотосинтетические пигменты

за счет энергии света, при этом выделяется кислород.
6СО2 + 6Н2О + hν  С6Н12О6 + 6О2
Каково происхождение выделяющегося кислорода (из СО2 или из Н2О)?

Фотосинтез, световая фаза

ответственные за фотосинтез — хлоропласты. Строение?













В процессе фотосинтеза различают две фазы: световую и темновую. Световая фаза происходит только на свету в мембранах тилакоидов.
Мембраны тилакоида содержат молекулы хлорофилла, белки цепи переноса электронов и особые ферменты — АТФ-синтетазы.

Фотосинтез, световая фаза

молекул. Более древняя фотосистема появилась у фотосинтезирующих зеленых и пурпурных бактерий — фотосистема-1, она способна отбирать электроны и протоны у сероводорода, при этом не происходит выделения О2:
СО2 + 2Н2S + hν  (СН2О) + Н2О + 2S

Фотосинтез, световая фаза

появляется фотосистема-2, способная разлагать воду с выделением О2, способная отбирать электроны у водорода воды. Кофермент у фермента - Mn. :
СО2 + 2Н2О + hν (СН2О) + Н2О + О2
Сравните: у зеленых и пурпурных бактерий:
СО2 + 2Н2S + hν  (СН2О) + Н2О + 2S

Фотосинтез, световая фаза

попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно.
Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, разлагая воду — отбирая электроны у водорода воды с помощью особого фермента, связанного с фотосистемой-2. Кислород при этом удаляется во внешнюю среду, а протоны накапливаются в «протонном резервуаре».

Фотосинтез, световая фаза

и образованием АТФ. Движение осуществляется через электронно-транспортную цепь на молекулу феофитина, затем на пластохиноны QA, QB, QP, затем на цитохромный комплекс bf. Следующий переносчик – пластоцианин. От пластоцианина электрон заполняет «дырку» у П700.

Фотосинтез, световая фаза

электрона, поставляемые в ФС-1 через тилакоидную мембрану, полость тилакоида пополняется на 4 протона.

Формируемый протонный градиент ионов Н+ используется для синтеза АТФ.

Фотосинтез, световая фаза

200 мВ, срабатывает фермент АТФ-синтетаза, протоны проталкиваются через его канал и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ.

Каждые три протона, проходящие через АТФ-синтетазу, обеспечивают синтез одной молекулы АТФ.

Фотосинтез, световая фаза

света 2 электрона передаются ферредоксину на наружной стороне мембраны тилакоида, НАДФ-редуктазе.
Ферредоксин либо восстанавливает НАДФ в НАДФН, либо передает электроны в электронно-транспортную цепь. В первом случае происходит движение е- по Z-пути, во втором — циклическое фотофосфорилирование, сопряженное с синтезом АТФ, но при этом не происходит фотолиза воды.

Фотосинтез, световая фаза

важнейшими процессами:

1 — образованием О2;
2 — образованием АТФ;
3 — образованием НАДФ·Н2.

Фотосинтез, световая фаза

центром П700.
Что представляют собой фотосистема 2?
Фотосистема 2 – около 300 молекул фотосинтетических пигментов с реакционным центром П680.
Значение ФС 2?
Использует энергию фотонов для возбуждения электронов П680. При этом происходит фотоокисление воды и выделяется кислород. Перенос электронов выбитых из фотосистемы 2 по цепи переносчиков к фотосистеме 1 сопровождается пополнением протонного резервуара и в конечном счете к синтезу АТФ.
Значение ФС 1?
Отвечает за пополнение протонного резервуара и синтез НАДФ·Н2.
Какие организмы имеют фотосистему 1? У каких организмов впервые появилась фотосистема 2?
ФС 1 у зеленые и пурпурные бактерий, ФС 2 у цианобактерий.
Что происходит в световую фазу?
Фотолиз воды, который сопровождается образованием О2 образованием АТФ и образованием НАДФ·Н2.

Подведем итоги:

в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света. Происходит фиксация углекислого газа, содержащегося в воздухе, причем акцептором углекислого газа является пятиуглеродный сахар рибулозобисфосфат.

Фотосинтез, темновая фаза:

темновую фазу фотосинтеза. Происходит поглощение СО2 и карбоксилирование пятиуглеродного сахара рибулозобисфосфата с образованием 6-углеродного соединения. Затем происходит цикл реакций Кальвина, в которых через ряд промежуточных продуктов происходит образование глюкозы.

Фотосинтез, темновая фаза:

фазу, цикл этих реакций получил название "цикл Кальвина".
6СО2 + 24Н + АТФ  С6Н12О6 + 6Н2О

Фотосинтез, темновая фаза:

(РиБФ) — акцептор СО2.
1 этап. Фермент Рубиско, РиБФ-карбоксилаза (самый распространенный в мире фермент) катализирует реакцию карбоксилирования, образования 6-углеродного соединения, которое сразу же распадается на две молекулы трехуглеродной фосфоглицериновой кислоты (ФГК).

Фотосинтез, темновая фаза:

за счет энергии АТФ и НАДФ.Н2, образованных в световую фазу. ТФ — первые углеводы, образующиеся при фотосинтезе.
3 этап. Стадия регенерации РиБФ. Часть ТФ идет на регенерацию РиБФ, часть превращается в глюкозу.

Фотосинтез, темновая фаза:

для синтеза 1 молекулы глюкозы в цикле Кальвина, учитывая АТФ, используемую для образования РиБФ.

12 молекул НАДФ·Н2 и 18 молекул АТФ.

Фотосинтез, темновая фаза:

за счет продуктов световой фазы (АТФ и НАДФН) и образование органических веществ.
Как начинается цикл Кальвина?
Начинается с присоединения СО2 к рибулозо-1,5-бисфосфату (РуБФ). РуБФ – является акцептором СО2. Карбоксилирование катализируется рибулозобисфосфаткарбоксилазой, или рибулозодифосфаткарбоксилазой (РуБФ-карбоксилазой; РуБФК). Это самый распространенный фермент в мире.
На какие этапы можно разделить цикл Кальвина?
Для простоты этот цикл делят на три этапа: 1) карбоксилирующий, 2) восстановительный и 3) регенерирующий.
Первый этап:
Первый этап – карбоксилирование рибулозобисфосфата и образование двух молекул фосфоглицериновой кислоты (ФГК).
Второй этап:
Второй этап – восстановление ФГК с помощью продуктов световой фазы АТФ и НАДФН и образование двух молекул фосфоглицеринового альдегида (ФГА). Эта реакция главная и является единственной реакцией восстановления во всем цикле.

Подведем итоги:

молекула рибулозо-1,5-бисфосфата. Для этого этапа также нужна АТФ, образовавшаяся во время световой фазы фотосинтеза.
Какое вещество является первичным продуктом в цикле Кальвина?
ФГК является первичным продуктом ассимиляции углерода.
Почему этот цикл называют С3-циклом?
Так как в ФГК содержится 3 атома углерода, то этот цикл получил второе название – «С3-цикла». Для дальнейших превращений ФГК необходимы продукты световой фазы – АТФ и НАДФН. Прежде всего ФГК фосфорилируется при участии АТФ, и образуется 1,3-дифосфоглицериновая кислота (ДФГК) (см. рис. 4.10). Реакция катализируется фосфоглицераткиназой.
Какие вещества являются конечными продуктами этого цикла?
Рибулозофосфат и ФГА – это конечные продукты этого цикла.

Подведем итоги: