Фотосинтезата (от гръцки и снимка синтез - .. съединение), образуването на висши растителни клетки, водорасли и някои бактерии органични вещества с помощта на светлинна енергия. Това се осъществява чрез пигменти (хлорофили и някои други), присъстващи в хлоропласти от клетки и хроматофори. В фотосинтеза, на базата на процес редокси в която електрони се прехвърлят от агента донор-редуциращ (вода, водород и т.н.) към акцептор (СО2. Ацетат) за получаване на редуцираните съединения (въглехидрати) и изолиране на О2. ако окислява Н2 О (фотосинтезиращи бактерии използването на различни от донори вода, кислород не се изолира).
се превръща в химическата енергия светлинна енергия започва да специални структури - реакционни центрове. Те се състоят от молекули на хлорофил а (бактерии - бактериохлорофил в halobacteria - бактериородопсин) осъществяване фотосенсибилизатори функция пигмент феофитин свързани с тези донори и електронни акцептори и някои други съединения.
Схема две фотохимични системи (PS I и PS II) фотосинтеза.
Е - редокси потенциал при рН 7 (в волта), Z - донор на електрони FS II, P680 - един капан енергия и реакционната центъра на PS II на (светлина за жънене антена на центъра включва хлорофил молекули А, хлорофил б, ксантофили), Q - първичен електронен акцептор в PS II, ADP - аденозин дифосфат, Pneorg. - неорганичен фосфат, ATP - аденозин трифосфат, P700 - един капан енергия и реакционната центъра на PS I на (светлина за жънене антена на център хлорофил съдържа хлорофил б molekully каротин ..) VVF - вещество изправяне фередоксин.
На фотосинтезата на висши растения, водорасли и цианобактерии включва две последователни фотореакция с различни реакционни центрове. Когато абсорбира кванти пигменти Фотосистема II (PS II), електрони прехвърлят от водата на междинното съединение и акцептор чрез веригата на електронен транспорт на реакционни центрове на Фотосистема I (PS I). Възбуждането на PS I е придружено от електронен трансфер към втория етап (чрез междинното съединение с акцептор и фередоксин NADP +). Концентрираната реакционна центрове, само малък (около 1%) част на хлорофил, директно включени в превръщане абсорбират фотони енергия в химическа енергия, основната му маса и допълнителни (съпътстващи) пигменти служи като светло-реколтата антена. Няколко десетки или стотици такива молекули, събрани в т.нар фотосинтетичния устройството поглъща фотони и предава възбуждане на пигмент на реакционни центрове на молекулата. Това значително увеличава скоростта на фотосинтезата, дори при нисък интензитет на светлината. В реакционни центрове на образуването на първичния окислител и редуктор, които след това инициира верига от последователни окислително-редукционни реакции, и в резултат на енергия, съхранявана в редуциран никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP * H) и АТР (фотосинтетичния fosformirovanie) - основен продукт фотохимични етапи светлина фотосинтеза.
Продуктите на основните етапи на фотосинтезата на висши растения и водорасли, които се съхраняват в енергията на светлина се използва тук в фиксиране CO2 цикъл и превръщането на въглерод в въглехидрати (т.нар Келвин цикъл). CO2 присъединява ribulozodifosfat включващи ribulozodifosfatkarboksilazy ензим. От получената шест въглеродни съединението е оформен trohuglerodnaya (С3) phosphoglyceric киселина (PGA), след това се прибрано използване на АТР и NADPH до trohuglerodnyh захар (триозофосфат) на която е оформена и крайния продукт на фотосинтеза - глюкоза. Въпреки това, част от триознофосфатна подлага на кондензация и прегрупиране процес, става ribulozomonofosfat че е фосфорилиран с АТР "лека" за ribulozodifosfat - първичен акцептор СО2. което гарантира непрекъснат цикъл на работа. В някои растения (царевица, захарна тръстика и други) първоначално превръщане на въглероден отива trohuglerodnye не през и чрез chetyrohuglerodnye съединение (С4 -rasteniya, С4 въглероден -metabolizm). акцептор СО2 в мезофилни клетките на тези растения е фосфоенолпируват (PEP). Карбоксилиране продукти от тях - ябълчна киселина или аспарагинова дифузно в париеталните клетки на съдови връзки, които се декарбоксилира, за да се освободи СО2. и който влиза в цикъла на Калвин. Предимствата на такава "кооперативно" метаболизъм се дължи на факта, че PEP карбоксилаза при ниска концентрация на СО 2 е по-активен от ribulozodifosfatkarboksilaza, и освен това, в париеталните клетки, с намалена концентрация на O2 слабите изразена photorespiration свързани с окисляване ribulozofosfata и придружаващия загуба на енергия ( до 50%). C4 -rasteniya привлича вниманието на изследователите високо фотосинтеза производителността.
Фотосинтезата - единственият процес в биосферата, което води до увеличаване на свободната енергия на биосферата поради външен източник - слънцето и гарантира съществуването на растенията, така и всички хетеротрофни организми, включително и хората. Годишно в света чрез фотосинтеза 150 образува млрд. Тона на органична материя и освобождава приблизително 200 милиарда. Тона свободен O2. Circuit O2. въглерод и други елементи, които участват в фотосинтеза, създадени и поддържа настоящия състав на атмосферата необходимо за живота на Земята, фотосинтеза предотвратява увеличаване концентрацията на СО2 в атмосферата, предотвратяване на прегряването на земята (поради т.нар парниковия ефект). Кислородът фотосинтезата е от съществено значение не само за живота на организмите, но също така и за защита от вредното живее къси вълни ултравиолетови лъчи (кислород озон атмосфера на екрана). Акумулирана енергия в продуктите на фотосинтезата (под формата на различни видове гориво) е основният източник на енергия за човечеството. Предполага се, че енергията на бъдещето фотосинтезата може да вземе едно от първите места в неизчерпаем и чист източник на енергия среда (създаване на "енергийни култури" отглеждане на растения с последващо използване на растителната маса за производство на топлинна енергия или преработка в един високо качество на горивото - алкохол). Не по-малко важна е ролята на фотосинтеза като основа за получаване на храна, фураж, промишлени суровини. Въпреки високата начална ефективността на фотофизичния и фотохимични етапи (около 95%) в постъпления добив само по-малко от 12% от слънчевата енергия; загуби, дължащи се на непълно абсорбиране на светлина, за ограничаване на процеса на биохимичните и физиологични нива. Осигуряване на вода за растителна, минерална храна, СО2. отглеждане сортове с висока ефективност на фотосинтезата, създаване на благоприятна светлина усвояване на структурата на културите и други пътища се използват за изпълнение на съществени резерви фотосинтеза производителността.
За някои култури обосновани култивиране при пълно или частично изкуствена светлина, биотехнологични методи за получаване на растителна материя (особено едноклетъчни организми), аквакултурите за някои водорасли и т. Н. В тази връзка от особено значение са развитието на теоретични рамки за управление на фотосинтеза, разследване на фотосинтеза като неразделна процес закономерностите нейното регулиране и адаптиране към външните условия.
Свързани статии