Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.13: Фотосинтез

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    56823

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Ф-Д_Е6774020946БА8ДФФ 3166 ЕАД 92АБ 4231656927Е5Ф777952Д05А970ЕС+зображення_крихіткий+зображення_крихіткий.jpg

    Кисень був описаний як «продукт відходів». Це?

    По суті, кисень є продуктом відходів світлових реакцій фотосинтезу. Це «залишок» від необхідної частини процесу. Весь кисень, який необхідний для підтримки більшості форм життя, просто відбувається під час цього процесу.

    Етап фотосинтезу I: світлові реакції

    Хлоропласти захоплюють сонячне світло

    Щосекунди сонце сплавляє понад 600 мільйонів тонн водню в 596 тонн гелію, перетворюючи понад 4 тонн гелію (4,3 млрд кг) у світлову та теплову енергію. Незліченні крихітні пакети цієї світлової енергії подорожують 93 мільйони миль (150 мільйонів км) через космос, і близько 1% світла, що досягає поверхні Землі, бере участь у фотосинтезі. Світло є джерелом енергії для фотосинтезу, і перший набір реакцій, які починають процес, вимагає світла - таким чином, назва, світлові реакції або світлозалежні реакції.

    Коли світло потрапляє в хлорофіл (або додатковий пігмент) всередині хлоропласту, він заряджає електронами всередині цієї молекули. Ці електрони піднімаються до більш високих енергетичних рівнів; вони поглинули або захопили, і тепер несуть цю енергію. Електрони високих енергій «збуджуються». Хто б не був схвильований тримати енергію на все життя?

    Збуджені електрони залишають хлорофіл для участі в подальших реакціях, залишаючи хлорофіл «в збиток»; з часом їх необхідно замінити. Цей процес заміни також вимагає світла, працюючи з ферментним комплексом для розщеплення молекул води. У цьому процесі фотолізу («розщеплення світлом») молекули Н 2 О розбиваються на іони водню, електрони, атоми кисню. Електрони замінюють ті, спочатку втрачені від хлорофілу. Іони водню і високоенергетичні електрони з хлорофілу будуть здійснювати перетворення енергії після закінчення світлових реакцій.

    Атоми кисню, однак, утворюють кисневий газ, який є відпрацьованим продуктом фотосинтезу. Кисень, що виділяється, постачає більшу частину кисню в нашій атмосфері. До того, як розвинувся фотосинтез, земній атмосфері взагалі не вистачало кисню, і цей високореактивний газ був токсичним для багатьох організмів, що жили в той час. Щось довелося змінити! Більшість сучасних організмів покладаються на кисень для ефективного дихання. Тож рослини не просто «відновлюють» повітря, вони також відіграли головну роль у його створенні!

    Підводячи підсумок, хлоропласти «захоплюють» сонячну енергію двома способами. Світло «збуджує» електрони в молекулах пігменту, а світло забезпечує енергію для розщеплення молекул води, забезпечуючи більше електронів, а також іонів водню.

    Світлова енергія до хімічної енергії

    Збуджені електрони, які поглинули світлову енергію, нестійкі. Однак високоорганізовані молекули носіїв електронів, вбудовані в мембрани хлоропласту, впорядковують потік цих електронів, направляючи їх через транспортні ланцюги електронів (ETC). При кожній передачі невелика кількість енергії, що виділяється електронами, захоплюється і приводиться в роботу або зберігається. Деякі з них також втрачаються як тепло з кожною передачею, але загалом світлові реакції надзвичайно ефективні для захоплення світлової енергії та перетворення її в хімічну енергію.

    Дві послідовні транспортні ланцюги збирають енергію збуджених електронів, як показано на малюнку нижче.

    (1) По-перше, вони передають ETC, який захоплює їх енергію і використовує її для перекачування іонів водню шляхом активного транспорту в тилакоїди. Ці концентровані іони зберігають потенційну енергію, утворюючи хеміосмотичний або електрохімічний градієнт - більш високу концентрацію як позитивного заряду, так і водню всередині тилакоїда, ніж зовні. Градієнт, утворений іонами H +, відомий як хеміосмотичний градієнт. Уявіть це накопичення енергії H + як гребля, що стримує водоспад. Як і вода, що протікає через отвір в греблі, іони водню «ковзають» вниз по своєму градієнту концентрації через мембранний білок, який діє як іонний канал, так і фермент. Коли вони протікають, іонний канал/фермент АТФ-синтаза використовує свою енергію для хімічного зв'язку фосфатної групи з АДФ, роблячи АТФ.

    (2) Світло повторно заряджає електрони, і вони подорожують по другому ланцюгу транспорту електронів (ETC), врешті-решт зв'язуючи іони водню з NADP +, утворюючи більш стабільну молекулу накопичення енергії, NADPH. NADPH іноді називають «гарячим воднем», і його енергія та атоми водню будуть використані, щоб допомогти побудувати цукор на другій стадії фотосинтезу.

    F-D_461FF334C47423 БКА342Б4 БА31А3АЕД 02Б750ФД972 БК 84Д0ББ7547ДЕ+зображення_крихіткий+зображення_крихіткий.PNGАрхітектура мембрани: Великі кольорові молекули носія утворюють транспортні ланцюги електронів, які захоплюють невелику кількість енергії від збуджених електронів, щоб зберігати її в АТФ та НАДПГ. Слідкуйте за енергетичними шляхами: світло → електрони → НАДПХ (синя лінія) і світло → електрони → концентровані Н + → АТФ (червона лінія). Відзначимо хитромудру організацію хлоропласта.

    Молекули NADPH та АТФ тепер зберігають енергію збуджених електронів - енергію, яка спочатку була сонячним світлом - в хімічних зв'язках. Таким чином, хлоропласти з їх впорядкованим розташуванням пігментів, ферментів і ланцюгів транспортування електронів перетворюють енергію світла в хімічну енергію. Перший етап фотосинтезу — світлозалежні реакції або просто світлові реакції — завершено.

    Резюме

    • Світлові реакції захоплюють енергію від сонячного світла, яку вони змінюють на хімічну енергію, яка зберігається в молекулах НАДПГ і АТФ.
    • Світлові реакції також виділяють кисневий газ як продукт життєдіяльності.

    Рецензія

    1. Узагальнити, що відбувається під час світлових реакцій фотосинтезу.
    2. Що таке хеміосмотичний градієнт?
    3. Поясніть роль першого ланцюга транспорту електронів у формуванні АТФ під час світлових реакцій фотосинтезу.
    Зображення Довідка Атрибуції
    Ф-Д_Е6774020946БА8ДФФ 3166 ЕАД 92АБ 4231656927Е5Ф777952Д05А970ЕС+зображення_крихіткий+зображення_крихіткий.jpg [Рисунок 1] Кредит: Користувач:Tameeria/Вікіпедія
    Джерело: Commons.wikimedia.org/wiki/файл:Thylakoid_membrane.png
    Ліцензія: Громадське над
    F-D_461FF334C47423 БКА342Б4 БА31А3АЕД 02Б750ФД972 БК 84Д0ББ7547ДЕ+зображення_крихіткий+зображення_крихіткий.PNG [Рисунок 2] Кредит: Користувач:Tameeria/Вікіпедія
    Джерело: Commons.wikimedia.org/wiki/файл:Thylakoid_membrane.png
    Ліцензія: Громадське над
    1. Back to top
    • Was this article helpful?

    Recommended articles

    1. Article type
      Section or Page
    2. Tags
      1. source[translate]-k12-8427
      2. tag:tag