2.20: Хлоропласти

Last updated

Oct 23, 2022
Save as PDF
- 2.16: Натрій-калієвий насос
- 2.21: Світлові реакції фотосинтезу

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Що спільного у млинців і хлоропластів?

Хлоропласт - це місце фотосинтезу. Частина реакцій фотосинтезу відбувається у внутрішній мембрані всередині органели. Хлоропласт містить багато з цих внутрішніх мембран, що робить фотосинтез дуже ефективним. Ці внутрішні мембрани укладають один на одного, точно так само, як стопка млинців.

етапи фотосинтезу

Фотосинтез відбувається в два етапи, які показані на малюнку нижче.

I стадія називається світловими реакціями. Цей етап використовує воду і змінює світлову енергію від сонця в хімічну енергію, що зберігається в АТФ і НАДПГ (інша енергонесуча молекула). Цей етап також виділяє кисень як продукт життєдіяльності.
II стадія називається циклом Кальвіна. Цей етап поєднує вуглець з вуглекислого газу в повітрі і використовує хімічну енергію в АТФ і NADPH для отримання глюкози.

Двома стадіями фотосинтезу є світлові реакції та цикл Кальвіна. Ви бачите, як пов'язані два етапи?

Перш ніж прочитати про ці два етапи фотосинтезу більш детально, потрібно дізнатися більше про хлоропласті, де проходять два етапи.

хлоропласт

Хлоропласти: театри для фотосинтезу

Фотосинтез, процес перетворення енергії сонячного світла в «їжу», ділиться на два основних набори реакцій, відомих як світлові реакції і цикл Кальвіна, який використовує вуглекислий газ. При вивченні деталей в інших поняттях часто звертайтеся до хімічного рівняння фотосинтезу: 6CO ₂ + 6H ₂ O + Енергія світла → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂. Фотосинтез відбувається в хлоропласті, органелі, специфічній для рослинних клітин.

Якщо ви оглянете один лист листа зимового жасмину, показаного на малюнку нижче, під мікроскопом ви побачите всередині кожної клітини десятки маленьких зелених овалів. Це хлоропласти, органели, які проводять фотосинтез у рослин і водоростей. Хлоропласти дуже нагадують деякі види бактерій і навіть містять власну кругову ДНК і рибосоми. Насправді ендосимбіотична теорія стверджує, що хлоропласти колись були самостійно живими бактеріями (прокаріотами). Тому, коли ми говоримо, що фотосинтез відбувається всередині хлоропластів, ми говоримо не тільки про органели в рослині і водоростях, але і про деякі бактерії - іншими словами, практично про всі фотосинтезуючі автотрофи.

Хлоропласти під мікроскопом

Мікроскопічна фотографія високої потужності верхньої частини листя зимового жасмину. Переглядаючи під мікроскопом, видно багато зелених хлоропластів.

Кожен хлоропласт містить акуратні стеки, звані грана (сингулярний, гранум). Грани складаються з мішкоподібних мембран, відомих як тилакоїдні мембрани. Ці мембрани містять фотосистеми, які представляють собою групи молекул, до складу яких входить хлорофіл, зелений пігмент. Світлові реакції фотосинтезу відбуваються в тилакоїдних мембранах. Строма - це простір за межами тилакоїдних мембран, як показано на малюнку нижче. Саме тут відбуваються реакції циклу Кальвіна. Окрім ферментів, два основні типи молекул - пігменти та носії електронів - є ключовими гравцями цього процесу, а також знаходяться в тилакоїдних мембранах.

Ви можете взяти відео-екскурсію хлоропластом в Енциклопедії Британіка: Chloroplast: www.britannica.com/ebchecked/... in-plant-cellits.

Внутрішня частина хлоропласту, що показує хлорофіл

Хлоропласт складається з тилакоїдних мембран, оточених стромою. Тилакоїдні мембрани містять молекули зеленого пігменту хлорофілу.

Молекули носія електронів зазвичай розташовані в ланцюгах транспортування електронів (ETC). Вони приймають і проходять уздовж енергонесучих електронів невеликими кроками (рисунок нижче). Таким чином вони виробляють АТФ і НАДПГ, які тимчасово зберігають хімічну енергію. Електрони в транспортних ланцюгах поводяться так само, як куля, що підстрибує вниз по набору сходів - трохи енергії втрачається з кожним відскоком. Однак енергія, «втрачена» на кожному кроці ланцюга транспорту електронів, виконує трохи роботи, що в кінцевому підсумку призводить до синтезу АТФ.

Світлові реакції фотосинтезу

На цьому малюнку показані світлові реакції фотосинтезу. Цей етап фотосинтезу починається з фотосистеми II (так названа тому, що вона була відкрита після фотосистеми I). Знайдіть два електрони (2 е ^-) у фотосистемі II, а потім слідуйте за ними через ланцюг транспорту електронів (також званий ланцюгом передачі електронів) до утворення НАДПГ. Звідки беруться іони водню (H ⁺), які допомагають зробити АТФ?

Резюме

Фотосинтез відбувається в хлоропласті, органелі, специфічній для рослинних клітин.
Світлові реакції фотосинтезу відбуваються в тилакоїдних мембранах хлоропласту.
Молекули носія електронів розташовані в ланцюгах транспортування електронів, які виробляють АТФ і НАДПГ, які тимчасово зберігають хімічну енергію.

Дізнатися більше

Використовуйте цей ресурс, щоб відповісти на наступні питання.

http://www.hippocampus.org/Biology → Біологія без спеціальностей → Пошук: Фотосинтетичні структури

Які функції виконують листя рослини?
Де відбуваються реакції фотосинтезу?
Що таке продихи? Яка їхня роль?
Опишіть внутрішню будову хлоропласта.
Які реакції відбуваються в тилакоїдних мембранах?

Рецензія

Опишіть роль хлоропласту у фотосинтезі.
Поясніть, як структура хлоропласту (його мембран і тилакоїдів) робить його функцію (хімічні реакції фотосинтезу) більш ефективною.
Опишіть носії електронів і ланцюг транспорту електронів.