Сдать полный ЕНТ
Русский

Темновая фаза фотосинтеза. Хемосинтез

Конспект

Темновая фаза фотосинтеза – это совокупность светонезависимых процессов восстановления углекислого газа с образованием стабильных продуктов ассимиляции, преимущественно углеводов. Без освещения солнечным или искусственным светом, в спектре которого есть красные и синие лучи, синтез АТФ и НАДФ-Н в клетке растения не происходит. Однако, когда в растительной клетке уже накопились молекулы АТФ и НАДФ-Н, синтез глюкозы может происходить и в темноте, без участия света. Для этих биохимических реакций освещение не нужно, поскольку они уже обеспечены энергией света, запасенной в биологических «аккумуляторах». Эту стадию фотосинтеза называют темновой фазой. Следовательно, в строме происходят реакции темновой фазы фотосинтеза, тесно связанные со световой фазой, которая развертывается в тилакоидах.

Реакции протекают за счет продуктов световой фазы фотосинтеза – восстановителя НАДФ • Н+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) и богатого энергией вещества АТФ (аденозинтрифосфат). Путь углерода в фотосинтезе от СО\(_2\) до углеводов представляет собой обращенный пентозофосфатный цикл (открыт Кальвином и назван его именем). Система реакций, составляющая цикл Кальвина, протекает в матриксе хлоропластов. Глюкоза образуется при восстановлении углекислого газа СО2 с участием протонов воды и НАДФ•Н.

В молекуле углекислого газа содержится один атом углерода, а в молекуле глюкозы их шесть (C6H12O6). Углекислота, проникающая в лист из воздуха, вначале присоединяется к органическому веществу, состоящему из пяти углеродных атомов. При этом образуется очень непрочное шестиуглеродное соединение, которое быстро расщепляется на две трехуглеродные молекулы. В результате ряда реакций из двух трехуглеродных молекул образуется одна шестиуглеродная молекула глюкозы. Этот процесс включает ряд последовательных ферментативных реакций с использованием энергии, заключенной в АТФ. Молекулы НАДФ•Н поставляют ионы водорода, необходимые для восстановления углекислого газа. Для синтеза одной молекулы глюкозы (С6Н12O6) необходимо 6 молекул СО2, 18 молекул АТФ и 24 протона.

Таким образом, в темновой фазе фотосинтеза в результате ряда ферментативных реакций происходит восстановление углекислого газа водородом воды до глюкозы. Реакции световой и темновой фаз тесно взаимосвязаны: протоны молекул НАДФ•Н и энергия молекул АТФ, образовавшихся в световую фазу, используются в темновой фазе.

Но не только растения образуют органические вещества из неорганических. Существуют бактерии, которые, как и растения, автотрофы. Углерод эти бактерии получают также из углекислого газа, поступающего в клетки из окружающей среды. Однако в качестве источника энергии они используют не энергию солнечного света, а энергию протекающих в их клетках химических реакций окисления различных неорганических соединений. Такой способ получения энергии и образования органических веществ называют хемосинтезом. Хемосинтез был открыт в конце прошлого века С.Н. Виноградским. Этот процесс происходит в клетках серобактерий, железобактерий, нитрифицирующих бактерий и др.

Серобактерии – обитатели сернистых источников. В результате ряда реакций в клетках серобактерий накапливается сера, которая является энергетическим веществом. Сера образуется в результате окисления сероводорода. Когда энергии не хватает, сера окисляется с образованием серной кислоты: H2S ® S ® H2SO4. Энергия, освобождающаяся при окислении серы, используется для синтеза АТФ.

Железобактерии окисляют закисные соли железа до окисных: Fе2+ ® Fe3+ + энергия. Считают, что этим бактериям принадлежит важная роль в образовании некоторых месторождений железа.

Нитрифицирующие бактерии окисляют соединения азота: NH3 ® HNO2 ®HNO3 + энергия. Благодаря этим бактериям в почве образуются соли азотной кислоты, которые легко усваиваются растениями и используются ими для синтеза аминокислот и азотистых оснований.



Вопросы
  1. Результатом темновой фазы фотосинтеза является

  2. Хемосинтез – это способ

  3. Фактор, не влияющий на скорость прохождения фотосинтеза

  4. Источником энергии для реакций темновой фазы является

  5. Процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии окисления неорганических веществ называется

  6. К хемосинтетикам относятся

  7. Восстановление углекислого газа и синтез глюкозы происходят в фазу фотосинтеза

  8. Последовательность цикличных реакций темновой фазы получила название

  9. Бактерии, участвующие в круговороте азота и повышающие плодородие почвы

  10. Преобразование углекислого газа в глюкозу в темновой фазе фотосинтеза происходит

Сообщить об ошибке