Пластический обмен. Фотосинтез – синтез первичного органического вещества.
Пластический обмен - это совокупность всех реакций биосинтеза, которые происходят в организме. К нему относятся фотосинтез, биосинтез белка, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.
Фотосинтезом называется процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного света. Этот процесс происходит в зеленых пластидах - хлоропластах при участии хлорофилла. Общее уравнение процесса фотосинтеза:
6
СО2+ 6Н2О
свет С6Н12О6
+ 6О2
Фотосинтез представляет собой цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых происходит восстановление СО2 до углеводов. Он протекает в две фазы: световую и темновую.
Световая фаза фотосинтеза происходит на мембранах тилакоидов хлоропластов только на свету.
В световую фазу под влиянием фотонов солнечного света происходит переход электронов атома магния в молекуле хлорофилла на более высокий энергетический уровень. Электроны приобретают при этом энергию, которую они передают другим соединениям, а сами переходят на наружную поверхность мембраны тилакоидов. В это же время под действием света происходит фотолиз воды с образованием Н+ и ОН- . Ионы гидроксила отдают свои электроны, которые становятся на место недостающих в атоме магния, и превращаются в радикалы ОН, которые взаимодействуют между собой, образуя воду и свободный кислород. Образовавшиеся при фотолизе ионы Н+, накапливаются на внутренней поверхности мембраны тилакоидов. Создается разность потенциалов. Когда разность потенциалов достигает критического уровня (200 мВ), ионы водорода Н+ проходят через каналы фермента АТФ-синтетазы в мембране и соединяются с электронами на наружной поверхности мембраны с образование атомов Н. Выделяющаяся при этом энергия, идет на синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Атомы водорода (Н) соединяются с НАДФ и восстанавливают его до НАДФ.Н2 . Таким образом, основными событиями световой фазы являются: фотолиз воды, выделение кислорода, синтез АТФ и восстановление НАДФ.
Далее наступает темновая фаза фотосинтеза, протекающая в строме хлоропластов, для которой свет не нужен. Здесь идет большое количество реакций, приводящих к синтезу сложных органических соединений за счет энергии АТФ из СО2 воздуха и водорода, который в строму приносит НАДФ.Н2. Одним из способов восстановления является цикл Кальвина. Для синтеза одной молекулы глюкозы необходимо 12 молекул НАДФ.Н2 и18 молекул АТФ. Глюкоза затем превращается в крахмал.
На скорость фотосинтеза оказывают влияние: количество падающего света, оптимальное количество влаги, минеральных солей, высокая концентрация СО2, температура 20-25 градусов (для наших широт).
Значение фотосинтеза.
1. При фотосинтезе растениями синтезируются органические вещества из неорганических. Эти органические вещества используются гетеротрофами для питания.
2. В процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ, а выделяется кислород, который все живые организмы используют для дыхания.