Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
praktikum-po-bx-versiya-3.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
07.05.2019
Размер:
5.91 Mб
Скачать

Занятие 12. Фотосинтез. Качественные реакции на пигменты растений.

Цель занятия. Овладеть навыками разделения и анализа пигментов фотосинтетического аппарата растений.

В результате освоения темы студент должен уметь провести: 1) экстракцию пигментов из листьев крапивы; 2) разделение пигментов по Краусу; 3) осаждение хлорофилла; 4) восстановление хлорофилла аскорбиновой кислотой; 5) получение феофитина из хлорофилла и интерпретировать полученные результаты.

Для формирования умений студент должен знать структуру, физико-химические свойства пигментов, их функции в фотохимических процессах в хлоропластах.

В результате освоения темы студент получает современные представления о механизме преобразования в фотосинтезе солнечной энергии в химическую энергию органических соединений.

Содержание занятия. На занятии студентам предстоит выполнить тестовые задания и ответить на вопросы преподавателя; прослушать и обсудить доклады по УИРС; выполнить работы по экстрагированию пигментов из листа крапивы и проведению качественных реакций на хлорофилл и некоторые другие пигменты фоторецепторы.

Методические указания к самоподготовке

При подготовке к занятию, используя лекции, учебники и дополнительную литературу, выполните задание табл. 23.

Таблица 23

п/п

Задание

Указание к выполнению задания

1.

Изучите значение фотосинтеза для растений и животных организмов на Земле

1. Объясните сущность фотосинтеза (ФС), напишите его суммарное уравнение.

2. Перечислите фотосинтезирующие организмы.

3. Опишите роль ФС в жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов.

4. Каково значение ФС для животных организмов?

5. Опишите роль ФС в поддержании равновесия в биосфере.

2.

Изучите строение фотосинтетического аппарата - хлоропластов

  1. Вспомните строение растительной клетки, ее органеллы.

  2. Опишите структурную организацию хлоропластов:

а) наружную и внутреннюю мембраны хлоропластов, их функции;

б) строму - матрикс хлоропластов, локализованные в ней ферментные системы; перечислить происходящие в строме метаболические процессы, начиная с реакций фотосинтетической ассимиляции углерода;

в)внутреннюю мембранную (ламеллярную) систему-тилакоиды гран и тилакоиды стромы, внутритилакоидные пространства - люмен и строму.

3.

Изучите химический состав хлоропластов.

  1. Опишите химический состав хлоропластов, указав содержание в них Н2О и состав сухого остатка.

2. Отметьте содержание в хлоропластах ДНК и различных видов РНК и дайте объяснение биологической роли нуклеиновых кислот хлоропластов.

3.Охарактеризуйте химический состав тилакоидных мембран:

При этом: а) следует отметить особенности липидного состава мембран тилакоидов;

б) белковые компоненты мембран;

в) ассиметрию мембран тилакоидов;

4. Охарактеризуйте пигментные системы как первичные фоторецепторы:

а) напишите структурные формулы хлорофиллов а и b, объясните их структуру;

б) объясните химизм превращения хлорофилла в феофитин и хлорофиллиды;

в) отметьте и объясните функции хлорофиллов как первичных фоторецепторов: поглощение фотона, запасание и миграция энергии молекулами хлорофилла;

г) объясните название «вспомогательные» пигменты фотосинтеза; назовите некоторые из них;

д) напишите структурную формулу бета-каротина;

е) объясните, в чем заключаются функции каротиноидов в процессе фотосинтеза: антенная, защитная и фотопротекторная.

4.

Изучите функциональную организацию пигментов в хлоропластах.

1. Рассмотрите структурную организацию фотосистемы I (ФС I) и фотосистемы II (ФС II), энергетическое взаимодействие пигментов в антенных комплексах и реакционных центрах фотосистем.

5.

Изучите современные представления о физико-химических основах фотосинтеза.

1. Напишите принципиальную схему фотосинтеза.

2. Объясните значение и сущность процессов, происходящих на каждой из стадий фотосинтеза:

1 стадия – физическая;

II стадия – фотохимическая;

III стадия – реакция транспорта электронов;

IV стадия – «темновые» реакции поглощения и восстановления углекислого газа.

6.

Изучите механизм световой фазы фотосинтеза.

1. Напишите схему нециклического (Z-схему) транспорта электронов в хлоропластах с участием ФС I и ФСII.

2. Разберите и объясните процессы, происходящие в фотосистеме I после поглощения кванта света.

3. Разберите механизм процессов в фотосистеме II: образование сильного окислителя для окисления Н2О до О2 . Роль (Mn)4 – комплекса фотоокисления воды.

4. Рассмотрите перенос электронов от воды к НАДФ+ с участием ФСII, ФСI, цитохромного b6f – комплекса, пластохинонов, пластоцианина, ферредоксина (ФД) и ферредоксин-НАДФ-оксидоредуктазы (ФНР); сопряжение транспорта электронов с синтезом АТФ – нециклическое фотофосфорилирование.

5. Напишите суммарное уравнение нециклического фотофосфорилирования, о физиологической роли нециклического фотофосфорилирования.

6. Напишите схему циклического транспорта электронов с участием ФС I.

7. Напишите уравнение циклического фотофосфорилирования, объясните его роль в метаболических процессах растительной клетки.

8. Дайте представление о псевдоциклическом потоке электронов (реакции Мелера) – альтернативном транспорте электронов. Охарактеризуйте условия, при которых активируется псевдоциклический транспорт.

9. Изучите механизм фотосинтетического фосфорилирования:

а) вспомните основные положения хемиосмотической теории П.Митчелла трансформации энергии на сопрягающих мембранах.

б) рассмотрите механизм сопряженного электронного транспорта в мембранах тилакоидов с формированием трансмембранного градиента электрохимического потенциала (∆µН+), роль цитохромного b6 f-комплекса в формировании.

в) Разберите строение и механизм работы АТФ-синтазного комплекса хлоропластов (СF0-СF1)

7.

Изучите метаболизм углерода при фотосинтезе («темновые» реакции фотосинтеза)

  1. Перечислите основные пути фиксации СО2 у разных групп растений.

  2. Изучите С3 – путь фотосинтеза (цикл Кальвина, восстановительный пентозофосфатный цикл – ВПФ-цикл):

а) напишите реакции стадии карбоксилирования рибулозобисфосфата; характеристика фермента Рубиско;

б) напишите реакции стадии восстановления;

в)дайте представление о регенерации рибулозо-1,5-бисфосфата;

г) напишите схему цикла Кальвина;

д) напишите суммарное уравнение С3-пути образования 1 молекулы гексозы (глюкозы);

е) объяснить механизмы регуляции цикла Кальвина, в том числе регуляции светом 5 ферментов ВПФ-цикла.

3. Дайте представление о механизме С4-пути фотосинтеза (цикла Хэтча-Слэка-Карпилова), его значении.

4. Дайте представление о САМ-фотосинтезе.

5. Дайте представление о фотодыхании.

8.

Изучите синтез углеводов в растениях.

1. Представьте схематически синтез сахарозы, охарактеризуйте роль УТФ, а также физиологическую роль сахарозы в растениях.

2. Напишите схему синтеза полисахаридов: крахмала и целлюлозы, охарактеризуйте роль АТФ, ЦТФЮ ГТФ в процессе биосинтеза, функции крахмала и целлюлозы в растениях.

УИРС. Темы для рефератов по разделу «Хлоропласты – центры фотосинтеза клеток растений».

  1. Пигментные системы фотосинтезирующих растений.

  2. Световая фаза фотосинтеза.

  3. Восстановительный пентозофосфатный цикл и синтез углеводов в растениях.

  4. Пути биосинтеза вторичных метаболитов.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]