16. Каковы клеточные механизмы трансмембранного переноса? в чем сущность пассивного переноса? Сравните понятия диффузии и осмоса.

Клетка – самовоспроизводящаяся химическая система, и для поддержания постоянного химического состава она должна быть физически отделена от окружающей ее среды и должна обладать механизмом транспорта через мембрану. Обмен между клетокой и средой происходит постоянно, но механизмы транспорта веществ в клетку и из нее зависят от размеров транспортируемых частиц, их заряда. Все механизмы трансмембранного переноса в зависимости от затрат энергии можно разделить на два типа: пассивный транспорт (без затрат) и активный (требует энергозатрат).

Типы пассивного тр-та:

Диффузия – движение молекул или ионов из области высокой концентрации в область с более низкой концентрацией (по градиенту концентрации). Реальная диффузия различных типов молекул или ионов может идти одновременно в различных направлениях, при этом различный тип молекул движется по своему градиенту концентрации. Так, например, в легких кислород диффундирует в кровь, а СО₂ из крови в альвеолы. При равных градиентах концентрации мелкие молекулы или ионы диффундируют быстрее крупных.

Существует особая форма диффузии – облегченная диффузия – веществу помогает проийти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть особый канал, пропускающий вещества только одного определенного типа.

Осмос – переход молекул растворителя из области с более высокой их концентрацией в область с более низкой концентрацией через полупроницаемую мембрану. (Во всех биологических системах растворитель – вода). Т.е. осмос – особый вид диффузии, при котором равновесие достигается за счет одних только молекул растворителя.

8. Назовите известные Вам фотосистемы. Покажите основные светозависимые стадии фотосинтеза.

Существуют два типа фотосинтетических единиц, которые называют фотосистемами I и II. Каждая из этих единиц состоит из набора молекул вспомогательных пигментов, передающих энергию на одну молекулу главного пигмента. Последняя называется реакционным центром; в нем энергия света используется для осуществления хим. р-ии. Каждая фотосистема содержит около 300 молекул хлорофилла. В мембранах тилакоидов имеются частицы двух типов, расположенные в определенном порядке; такие частицы называются квантосомами. Как полагают, более мелкие частицы составляют фотосистему I, а более крупные – фотосистему II. Для каждого типа частиц характерен свой специфический набор молекул хлорофилла. 2 вида хлорофилла-а – Р690 и Р700 – это энергетические ловушки. Электроны, попавшие в энергетическую ловушку, используются для запуска световых реакций.

Фотосинтез представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, протекающую при участии хлорофилла зеленых растений за счет энергии солнечного излучения.

Процесс фотосинтеза:

энергия света, хлорофилл

6CO₂ + 6Н₂О --------- С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Фотосинтез включает две стадии, первая из которых состоит в получении водорода. У растений водород получается путем расщепления воды на кислород и водород; для этого расщепления нужна энергия, которую и дает свет (сам процесс называется фотолизом воды). О₂ выделяется как ненужный побочный продукт. Во второй стадии водород соединяется с CO₂ и образуется углевод. Для первой стадии характерны световые реакции. Роль световых реакций состоит лишь в образовании АТФ и НАДФ*Н_2. Фотофосфорилирование - это превращение АДФ и фосфата в АТФ с использованием энергии света в процессе фотосинтеза.

Процесс образования продуктов фотосинтеза сопряжен с переносом электронов от главных пигментов, а свет доставляет энергию для такого переноса.

Нециклическое фотофосфорилирование инициируется светом, падающим на фотосистему II. Возбужденные электроны пигмента Р 690 (фотосистема II) переносятся рядом ферментов (хинон, пластохинон, цитохром-F, пластоцианин, при этом происходит фосфорилирование АДФ до АТФ) на Р 700 (фотосистема I). Под действием кванта света е с P700 переносятся к акцептору е Р 430 и далее на ферредоксин, В конце концов электроны доходят до НАДФ и взаимодействуют с ионами водорода, образуя НАДФ*Н₂. совместная работа двух фотосистем приводит к тому, что в результате переноса 2е запасается одна макроэргическая связь и восстанавливается 1 НАДФ до НАДФ*Н₂. с учетом коэф-тов в рез-те реакции запасается 51ккал/моль энергии (или фотонов света равным 1 эйнштейн). Для продвижения 2е по всей цепи необходимо 4 фотона=160ккал/моль. Т.Е. КПД ф-за=1/3 (30%) общий энергетический выход сост-ет 12 мол АТФ и НАДФ*Н_2.

До появления нециклического фосфор-я схема была циклической: фотосистема-1 могла работать изолированно, а у синезеленых водорослей вообще нет фотосистемы 2

При циклическом фотофосфорилировании донором протонов и е явл Р700, затем е попадают на р430 и передается на пластохинон, цитохромF, пластоцианин и не доходя до НАДФ, cнова возвращаются на P700. Энергия возбуждения электронов используется для синтеза ATФ.

Основные различия циклического и нециклического фотофосфорилирования:

Нециклическое: Циклическое:

Путь электронов: нециклический, Циклический

Источник электронов: вода, Фотосистема I (P700),

Место «назначения»

электронов: НАДФ, Фотосистема I (P700),

Продукты:

Полезные: АТФ, НАДФ*Н₂; только АТФ,

Побочные: О2,

Участвующие фотосистемы: I и II; только I.

При циклическом фотофосфорилировании могут образовываться дополнительное количество АТФ.