Билет 13.

Фотосинтез, образование зелеными растениями и некоторыми бактериями органических веществ с использованием энергии солнечного света. Происходит при участии пигментов (у растений хлорофиллов). В основе фотосинтеза лежатокислительно-восстановительные реакции, в которых электроны переносятся от донора (например, H₂O, H₂S) к акцептору (CO₂) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O₂ (если донор электронов H₂O), S (если донор электронов, например, H₂S) и др.

В связи с тем, что углеводы составляют основную массу продуктов биосинтетической деятельности растений, химическое уравнение фотосинтеза обычно записывают в виде:

Для этой реакции   469,3 кДж/моль, понижение энтропии 30,3 Дж/(К·моль),   -479 кДж/моль. Квантовый расход фотосинтеза для одноклеточных водорослей в лабораторных условиях составляет 8-12 квантов на молекулуCO₂. Утилизация при фотосинтезе энергии солнечного излучения, достигающего земной поверхности, составляет не более 0,1% всей ФАР. Наиболее продуктивные растения (например, сахарный тростник) в среднем за год усваивают около 2% энергии падающего излучения, а зерновые культуры - до 1%. Обычно суммарная продуктивность фотосинтеза ограничена содержанием CO₂ в атмосфере (0,03-0,04% по объему), интенсивностью света и температурой. Зрелые листья шпината в атмосфере нормального состава при 25 ⁰C на свету насыщающей интенсивности (при солнечном освещении) дают несколько литров O₂ в час на грамм хлорофилла или на килограмм сухого веса. Для водорослей Chlorella pyrenoidosa при 35°C повышение концентрации CO₂ от 0,03 до 3% позволяет повысить выход O₂ в 5 раз, такая активация является предельной.

Бактериальный фотосинтез и общее ур-ние фотосинтеза.

Наряду с фотосинтезом высших растений и водорослей, сопровождаемым выделением O2, в природе осуществляется бактериальный фотосинтез, в к-ром окисляемым субстратом является не вода, а др. соединения, обладающие более выраженными восстановит. св-ми, напр. H₂S, SO₂. Кислород при бактериальном фотосинтезе не выделяется. Фотосинтезирующие бактерии способны использовать не только видимое, но и ближнее ИК излучение (до 1000 нм) в соответствии со спектрами поглощения преобладающих в них пигментов - бактериохлорофиллов. Бактериальный фотосинтез не имеет существенного значения в глобальном запасании солнечной энергии, но важен для понимания общих механизмов фотосинтеза. Обобщенное ур-ние фотосинтеза можно записать в виде:

Билет 15.

Пигментные сист-мы.

Для того чтобы свет мог оказывать влияние на растительный организм и, в частности, быть использованным в процессе фотосинтеза, необходимо его поглощение фоторецепторами-пигментами. Пигменты — это окрашенные вещества. Пигменты поглощают свет определенной длины волны. Непоглощенные участки солнечного спектра отражаются, что и обусловливает окраску пигментов. Так, зеленый пигмент ХЛ поглощает красные и синие лучи, тогда как зеленые лучи в основном отражаются. Видимая часть солнечного спектра включает длины волн от 400 до 700 нм. Вещества, поглощающие весь видимый участок спектра, кажутся черными. Пигменты, сконцентрированные в пластидах, можно разделить на три группы: ХЛы, каротиноиды, фикобилины.

Источник энергии в фотосинтезе. Роль световых реакций фотосинтеза заключается в том, что в световую фазу синтезируются молекула АТФ и молекулы-переносчики протонов, то есть НАДФ Н₂.

Окисл.-восстановительные реакции с участием ХЛа. В процессе фотосинтеза модификация ХЛа не происходит, он всего лишь помогает окислению донора и восстановлению акцептора, при участии кванта света. Когда hv поподает на молекулу ХЛа с него выбивается е` и восстанавливает акцептор, но за очень короткое время ХЛ оттягивает на себя е` с донора. Система сопряженных = связей в молекуле ХЛа обеспечивает потерю е`а при действии hv.