Презентация на тему: Метаболизм. Фотосинтез

МЕТАБОЛИЗМ фотосинтез

ФОТОСИНТЕЗ - ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ СОЛНЦА В ЭНЕРГИЮ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ Основным источником энергии для всех живых существ, населяющих нашу планету, служит энергия солнечного света, которую аккумулируют непосредственно только зеленые растения, в том числе водоросли, редкие простейшие, зеленые и пурпурные бактерии. Их клетки за счет энергии солнца способны синтезировать органические соединения: углеводы, жиры, белки и др. Зеленый цвет фотосинтезирующих клеток зависит от наличия в них хлорофилла, поглощающего свет в красной и синей частях спектра и пропускающего лучи, которые дают при смешении зеленый цвет.

ФОТОСИНТЕЗ СВЕТОВАЯ ФАЗА ТЕМНОВАЯ ФАЗА ГЛЮКОЗА

У эукариот фотосинтез происходит в особых органеллах, называемых хлоропластами. Хлоропласты окружены двойной мембраной. В хлоропластах всегда содержится хлорофилл , локализованные в системе мембран, которые погружены в основное вещество хлоропласта – строму. Мембранная система – это место, где протекают световые реакции фотосинтеза. В мембранах также находятся ферменты и переносчики электронов. Вся система состоит из множества плоских, заполненных жидкостью мешков, называемых тилакоидами. Тилакоиды местами уложены в стопки – граны. В строме происходят темновые реакции фотосинтеза. По своему строению строма напоминает гель; в ней находятся растворимые ферменты, в том числе ферменты цикла Кальвина, а также другие химические соединения, в частности сахара и органические кислоты. Избыток углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза, запасается здесь в виде зерен крахмала.

Световая фаза Мембрана тилакоида Н+ -резервуар

Темновая фаза

Световая фаза Первая фаза фотосинтеза носит название световой, так как она протекает только под действием солнечной энергии. Реакции световой фазы происходит на мембранах тилакоидов, где располагается фотосинтезирующий пигмент хлорофилл. В световую фазу происходит несколько процессов: возбуждение хлорофилла квантами света и перемещение возбужденных электронов ХЛОРОФИЛЛ свет (hv) ХЛОРОФИЛЛ+2 + 2е- фотолиз воды под действием света, образование кислорода и протонов водорода Н2О 2Н+ + ½ О2 + 2е-; синтез молекул АТФ за счет энергии возбужденных электронов АДФ + ФН АТФ; соединение водорода с переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ2Н. НАДФ+ + 2Н+ +2е- НАДФ•2Н Синтез АТФ и НАДФ•2Н протекает на мембранах тилакоидов и сопряжен с переносом возбужденных электронов по электронно-транспортной цепи. Таким образом, энергия солнца преобразуется в энергию возбужденных электронов, а далее запасается в процессе синтеза в молекулах АТФ и НАДФ•2Н. Суммарное уравнение реакций световой фазы: Н2О + НАДФ+ + 2АДФ + 2ФН НАДФ•2Н + ½ О2

Темновая фаза Глюкоза непосредственно синтезируется в темновую фазу фотосинтеза. Эту фазу иначе ещё называют фиксацией углекислого газа, так как здесь происходит усвоение углекислого газа и его восстановление. Реакции темновой фазы протекает в строме хлоропластов, куда поступают молекулы АТФ и НАДФ•2Н , синтезируемые в световую фазу, и углекислый газ из атмосферы. Здесь происходит связывание молекул СО2, активирование соединений за счет АТФ (фосфорилирование), восстановление углерода водородом из НАДФ•2Н и синтез глюкозы. В строме хлоропласта постоянно присутствует пятиуглеродный углевод (пентоза), связанный с двумя остатками фосфорной кислоты – рибулозодифосфат. Это вещество как бы начинает цикл. Происходит фиксация неорганического углерода. Образующееся шестиуглеродное соединение неустойчиво и сразу же распадается на два триозофосфата. Далее происходит активирование этих веществ молекулами АТФ и образуются две молекулы триозодифосфата. После этого происходит восстановление триозодифосфатов молекулами НАДФ•2Н; Две молекулы триозы соединяются между собой, и образуется глюкоза, которая может в дальнейшем превращаться в сахарозу, крахмал и другие полисахариды. Часть молекул триоз может использоваться для синтеза аминокислот, глицерина, высших жирных кислот. Частично триозы продолжают участвовать в циклических реакциях и превращаются вновь в пентозу, которая замыкают цикл. В реакциях участвуют одновременно шесть молекул каждого вещества. Для синтеза одной молекулы глюкозы цикл должен повториться шесть раз. 9. Освобожденные молекулы АДФ и НАДФ+ вновь возвращаются к мембранам тилакоидов для участия в световых реакциях.

Космическая роль растений 3. Накопление кислорода в атмосфере. Первоначально в атмосфере Земли О2 присутствовал в следовых количествах. В настоящее время он составляет 21% по объему воздуха. Появление и накопление кислорода в атмосфере связано с жизнедеятельностью зелёных растений. Ежегодно в ходе фотосинтеза кислород поступает в атмосферу в количестве 70 – 120 млрд.т. Этот кислород необходим для дыхания всех гетеротрофов – бактерий, грибов, животных и человека, а также зелёных растений в ночное время. Особое значение в подержании высокой концентрации кислорода в атмосфере имеют леса. Подсчитано, что 1 га леса весной и летом за час выделяют кислорода в количестве, достаточном для дыхания 200 человек. 4. Обеспечение постоянства содержание постоянства содержания СО2 в атмосфере. Образование органических веществ гумуса, осадочных пород и горючих ископаемых выводило значительные количества СО2 из Круговорота углерода. В атмосфере Земли СО2 становилось все меньше и в настоящее время он составляет только 0,03% ( по объёму), или 711 млрд.т в пересчете на углерод. Фотосинтез, с одной стороны, дыхание организмов и карбонатная система океана, с другой, поддерживают относительно постоянный уровень СО2 в атмосфере. Тенденция к повышению содержания СО2 В атмосфере из-за сжигания огромных количеств нефти, газа и др.причин может способствовать увеличению средней температуры на поверхности Земли, что приведет к ускорению таяния ледников в горах и на полюсах и затоплению прибрежных зон.

Задача. За сутки один человек массой в 60 кг при дыхании потребляет в среднем 30 л кислорода (из расчета 200 см3 на 1 кг массы в 1 ч). Одно 25-летнее дерево – тополь – в процессе фотосинтеза за 5 весенне-летних месяцев поглощает около 42 кг углекислого газа. Определите, сколько таких деревьев обеспечат кислородом одного человека. Твоя оценка – от 5 – кол-во перевернутых картинок.

Сравнительная характеристика процессов дыхания и фотосинтеза