Фотосинтез світлові реакції

130-131

Фотосинтез: світлові реакції

світлові
Найважливішим джерелом енергії майже всім живих істот є сонячне світло. Енергія світла в процесіфотосинтезувикористовується для синтезу органічних сполук CO2 і води. Завдяки діяльностіфотоавтотрофних організмів(рослин, водоростей, певних бактерій) стає можливим існуваннягетеротрофних організмів(наприклад, тварин), харчування яких складається з органічних речовин (див. с. 114). Життєво необхідний для вищих організміватмосферний кисеньтакож надходить у атмосферу переважно завдяки фотосинтезу.

А. Фотосинтез: загальні відомості

Хімічний баланс фотосинтезу виглядає дуже просто: з шести молекул CO2 будується молекула гексози (на схемі справа). Необхідний для цього відновлення водень береться з води; молекулярний кисень, що утворюється в ході фотосинтезу, є лише побічним продуктом (на схемі зліва). Процес потребує енергії світла, оскільки вода - дуже поганий відновник і не здатна відновлювати CO2.

У світлозалежній частині фотосинтезу, «світлової реакції», відбувається розщеплення молекул H2O з утворенням протонів, електронів та атома кисню. Електрони, «збуджені» енергією світла, досягають рівня енергії, достатнього для відновлення НАДФ + (NADP + ). · для переведення діоксиду вуглецю в органічну сполуку. У світловій реакції утворюється також АТФ (АТР), який також необхідний для фіксації CO2. Якщо в системі присутні НАДФН + Н +, АТФ та відповідні ферменти, фіксація CO2 може протікати також у темряві;такий процес називається «темновою реакцією».

Порушення електронів для освіти НАДФН - це складний фотохімічний процес, в якому бере участьхлорофіл- зелений, що містить іони Mg 2+тетрапірольнийпігмент, що несе додатково залишокфітолу.

Б. Світлові реакції

У зелених водоростях і вищих рослинах фотосинтез відбувається ухлоропластах. Це органели, які, подібно до мітохондрій, оточені двома мембранами і містять власну ДНК. У внутрішньому просторі,строме, знаходятьсятилакоїди, сплощені мембранні мішки, які будучи складені стосами утворюютьграни. Внутрішній вміст тилакоїда називаютьлюменом. Світлові реакції каталізуються ферментами тилакоїдної мембрани, тоді як темнові реакції відбуваються в стромі.

Як і в дихальному ланцюгу (див. с. 142) у світлових реакціях електрони переносяться поелектронтранспортного ланцюгавід однієї окислювально-відновної системи до іншої. Однак у порівнянні з дихальним ланцюгом у цьому випадку електрони рухаються в протилежному напрямку. У дихальному ланцюзі електрони переносяться з НАДН на О2 з утворенням води та виділенням енергії, а при фотосинтезі електрони переносяться з води на НАДФ + при витраті енергії. Таким чином, фотосинтетичне перенесення електронів в енергетичному відношенні подібне до «підйому в гору». Порушення електронів з допомогою енергії поглиненого світла відбувається у двох реакційних центрах (фотосистемах). Це білкові комплекси, що містять множину молекул хлорофілу та інших пігментів (див. с. 132). Іншим компонентом транспортного ланцюга є комплекс цитохрому b/f - агрегат інтегральних мембранних білків, що містить два цитохроми (b563 і f). Функціїмобільних переносників електронів виконують подібний до убіхінонупластохіноні два розчинних білка—мідьмісткийпластоціанініферредоксин. В кінці ланцюга знаходиться фермент, який переносить електрони на НАДФ+.

Так як фотосистема II і комплекс цитохрому b/f передають протони від відновленого пластохінону в люмен, фотосинтетичний електронний транспорт формує електрохімічний градієнт (див. с. 128), який використовуєтьсяАТФ-синтазоюосвіти АТФ Як АТФ, і НАДФН + Н + , необхідні темнової реакції, утворюються у строме.