Light-зависими реакции на фотосинтеза

Фотосинтезата започва с възбуждане на хлорофил, поради усвояването на един фотон. Палави електронни трансфери на енергия по-висока орбита, но скоро след 10 -9 и се връща в изходно положение. Това се случва, когато излишък възбуждане енергия е частично се превръща в топлина, но повечето от тях се предава към други молекули на хлорофил.

По време на тази фаза има фотолиза на водата се извършва фотосинтезата фосфорилиране. Фотосинтетичната фосфорилиране - процесът на преобразуване на енергия в светлинна енергия на АТФ. Арън американски учен открива два вида фосфорилиране: циклични и нециклични.

Когато колоездене настъпва превръщане на светлинната енергия в химичен процес. Синтеза на АТФ е конюгат с вода за образуване на, но не и с отделяне на кислород.

Нециклични фосфорилирането се извършва в аеробните организми в превръщането на светлинна енергия към химически потенциал. Добавяне на ATP формира НАДФ никотинамид · H2. която е необходима за възстановяване на въглероден диоксид и отделяне на кислород.

Наборът от светлина реколтата комплекс фотохимична реакция център и свързани молекули - носители на електрони е Фотосистема. Хлорофил в растенията и има две форми и разнообразен с различни абсорбционни спектри и фотохимични функции. Фотосистема - най-важните структурни и функционални компоненти на устройството за фотосинтезата. Фотосистема различава в състава на протеини, пигменти и оптични свойства.

Фотосистема I включва светлина събиране и сложна фотохимична реакция център I, който включва димер хлорофил абсорбира светлината с дължина на вълната 700 нм.

Фотосистема II комплекс съдържа светлина събиране и фотохимична реакция център II, която включва димер хлорофил абсорбира светлината с дължина на вълната 680 нм.

Светлината се абсорбира от тези photosystems отделно, нормална фотосинтеза изисква и двамата присъстваха. Две пигментирани системи са включени в транспорта на електрони от водород, образувани в резултат на вода за фотосинтеза междинни съединения, възникващи по време на превръщането на СО2 в въглен. Прехвърляне на схема за прехвърляне включва серия от редокси реакции. Водородните атоми от междинно съединение донор ZH, която се образува по време на фотолиза на водата през енергия приравнени на Фотосистема II, се предават към свързаната с нея цитохром В-6 (zhelezoparferin proteid). Фотосистема II 680 включва хлорофил и допълнителни пигменти. След това, електрони се прехвърлят цитохром F, и по този начин има ADP и синтеза на АТФ. Благодарение на светлинната енергия, която се натрупва система I, електроните предават чрез акцептор и X фередоксин на (желязо-съдържащ протеин) е един от намалените кофактори, локализирани в хлоропласти, NADP се намалява. Резултатът е NADP · Н2. който се използва за възстановяване phosphoglyceric киселина (PGA).

По този начин, отличителните черти на нецикличен фотосинтетичния фосфорилиране са: 1) окисление на две молекули вода възникващи в резултат на излагане на светлина, която се открива чрез двете photosystems; 2) прехвърляне на електрони от водни молекули чрез веригата на електронен транспорт в NADP. Продукти на процеса са нецикличен фосфорилиране и ATP nikotamidadenindinukleotidfosfat възстановено. Тези съединения се използват в тъмната фаза на фотосинтеза.

Тъмната фаза на фотосинтезата

С3 фотосинтезата е път. ензимни реакции

Същността на тъмните реакциите на фотосинтезата е била открита от американския учен М. Калвин през 1961 г., за които той е удостоен с Нобелова награда.

цикъл на Калвин може да бъде разделена на специфични фази:

1. Karbokslirovanie. Тази реакция се катализира от ензима рибулозбисфосфатна карбоксилаза / оксигеназа (RBF карбоксилаза). В реакцията на СО2 с RBF нестабилна шест въглеродни съединение се образува, която след това се разделя на две PGA молекули.

PGA - е органична киселина и енергийно ниво е под нивото на захар. Поради това съединение не може да бъде директно превърнато в въглехидрати. Необходимо е да се превърне в trohuglerodny захар - fosoglitserinovy ​​алдехид (РНА).

2. Vosstanovlenie.Dalneyshee продукти от конверсия на PGA изисква участието на светлата фаза на фотосинтезата: ATP и NADPH · H2. + Н +. Тази реакция протича в 2 фази. На първо място, има реакция на фосфорилиране на 3-PGA. Фосфатна група донор е АТР. ATP е необходим тук като допълнителен източник на енергия. 1,3-оформен difosfoglitserinovaya киселина. Тази реакция се катализира от ензима fosfoglitserokinazoy на.

Създадена в тази реакция, съединението - difosfoglitserinovaya киселина - има по-висока реактивност, съдържа богата на енергия връзка, получена от АТР. След това, карбоксилната група на това съединение се редуцира до алдехид като се използва triozofosfatdegidrogenazy чиито коензим е NADPH.

РНА се формира от нивото на намаляване на въглехидрати. Това съединение се подлага на последните две фази. 5 PGA молекули се използват за регенериране на RDB на акцептор (рибулоза бифосфат карбоксилаза) за фиксиране на СО2 може да се извърши. Останалите шести молекулата навлиза във фаза на "химерни продукти", която се превръща в по-сложни съединения (въглехидрати, аминокиселини и т.н.).

3. Regeneratsiya.V регенериране акцепторни молекули, използвани пет РНА, което води до образуването на три молекули ribulozo-5-фосфат. Този процес продължава чрез образуване на 4-, 5-, 6-, 7-въглерод съединение. На първо място, на първия PHA молекулата изомеризирано да fosfodioksiatsetona (FDA). Процесът се катализира от ензима триозофосфат изомераза.

Fosfodioksiatseton взаимодейства с втора молекула на РНА и fruktozodifosfata форма (FDF).

FDF се отцепва от фосфат и FDF се превръща фруктоза 6-фосфат (F-6-P). След това се разцепва от фрагмент 2-въглен (-СО-СН2 ОН), който се прехвърля към следващата (трета) триоз. Това транскетолаза протича реакция с ензим транскетолаза на. Резултатът е първият pentoza- (С5) -ribulozofosfat. От F-6-P е захар eritrozofosfat 4-въглерод който кондензира и образува четвърти триоз sedogiptulozodifosfata (С7). След отцепване на фосфат се превръща в sedogeptulezodifosfat sedogeptulezofosfat. Освен това реакционната транскетолаза се извършва отново, в резултат на което sedogeptulezofosfata отцепени от 2-въглероден фрагмент, който се прехвърля към петата образуващи два триоз ribulezofosfata друга молекула. Така, резултатите, получени от горните реакции 3 ribulezofosfata молекула. За образуването на тези акцептор (RDF) трябва им фосфорилиране. За тази цел, три ATP молекули (образувани от леки реакции).

Получената триознофосфатна (РНА) влиза в четвъртия етап на тъмни реакции - етап на образуване на продукти на фотосинтеза.

Процесът на образуване на въглерод има цикличен характер за образуване uchtoychivyh продукти.

-path С4 фотосинтеза (люка цикъл - Суров)

В някои растения, особено тропическите и субтропическите (царевица, захарна тръстика, сорго, просо) фотосинтеза отива в другата посока. В този случай, първият продукт на карбоксилиране на съединение, съдържащо 4 въглеродни атома. Следователно, този път се нарича път С4, за разлика от цикъла Келвин, при което се образува PGA, съдържаща 3 въглеродни атома, (С3 пътека).

Тези два вида растителни клетки и хлоропласти: 1) малки granal пластиди в клетки на листа мезофилни; 2) големи пластиди често са лишени гран в лигавицата клетките около съдовите снопчета. обвивка клетки са удебелени клетъчни стени съдържат голям брой хлоропласти и митохондрии, са разположени около съдовите снопчета от 1 или 2 слоя. Съвкупността от тези особености на анатомичната структура се нарича корона или синдром анатомия корона.

Хлоропласти от различни клетъчни видове се характеризират не само структурни характеристики, но също и различни видове фосфорилиране. В мезофилни клетки настъпва предимно нецикличен фосфорилиране и формира NADPH необходима за цикъл Келвин, подадена BSC. В хлоропласти клетка облицовка е само цикличен фосфорилиране.

В първия етап С4 път въглероден диоксид дифундира в листото чрез устицата, навлиза в цитоплазмата на мезофилни клетки с малки хлоропласти, в който реакцията се осъществява и карбоксилиране на фосфоенолпируватната киселина (PEP). Реакцията се катализира от ензима фосфоенолпируват карбоксилаза (fepkarboksilazoy) за образуване оксалоацетат киселина (оксалоацетат). Pikes се превръща в ябълчна киселина (малат) или аспарагинова (аспартат). намаляване AZN да се случи в присъствието на NADP * Н, и за да се образува необходимо присъствието на аспартат NH 4+. След ябълчна (или аспарагинова киселина), вероятно чрез plasmodesmata движи в електрода клетки. Клетките, покриващи ябълчна киселина малат дехидрогеназа ензим декарбоксилират до пирогроздена киселина (пируват) и С02. С02 влиза хлоропласти лигавицата клетки и се включва в цикъла Келвин, е свързан към RBF. Пируват се връща мезофилни клетки и се превръща в първичен акцептор C02 - FEP или фосфоенолпируватната киселина. По този начин, когато реакцията на път карбонизирането С4 случва два пъти. Това позволява на инсталацията за производство на въглеродни запаси в клетките.