I.2 Fotosinteza, uslovi potrebni za nju. Tamna faza fotosinteze Šta je nadph u biologiji

- sinteza organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode uz obavezno korištenje svjetlosne energije:

6CO 2 + 6H 2 O + Q svjetlo → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Kod viših biljaka organ fotosinteze je list, a organele fotosinteze su hloroplasti (građa hloroplasta – predavanje br. 7). Membrane hloroplastnih tilakoida sadrže fotosintetske pigmente: hlorofile i karotenoide. Postoji nekoliko različitih vrsta hlorofila ( a b c d), glavni je hlorofil a. U molekuli hlorofila može se razlikovati porfirinska "glava" s atomom magnezija u središtu i fitol "rep". Porfirinska “glava” je ravne strukture, hidrofilna je i stoga leži na površini membrane koja je okrenuta prema vodenom okruženju strome. “Rep” fitola je hidrofoban i zbog toga zadržava molekul hlorofila u membrani.

Klorofili apsorbiraju crvenu i plavo-ljubičastu svjetlost, reflektiraju zelenu svjetlost i stoga biljkama daju karakterističnu zelenu boju. Molekuli klorofila u tilakoidnim membranama organizirani su u fotosistemi. Biljke i plavo-zelene alge imaju fotosistem-1 i fotosistem-2, dok fotosintetske bakterije imaju fotosistem-1. Samo fotosistem-2 može razgraditi vodu da oslobodi kiseonik i uzme elektrone iz vodonika vode.

Fotosinteza je složen proces u više koraka; Reakcije fotosinteze dijele se u dvije grupe: reakcije svetlosna faza i reakcije tamna faza.

Svetlosna faza

Ova faza se javlja samo u prisustvu svjetlosti u tilakoidnim membranama uz učešće hlorofila, proteina za transport elektrona i enzima ATP sintetaze. Pod utjecajem kvanta svjetlosti, elektroni klorofila se pobuđuju, napuštaju molekulu i ulaze na vanjsku stranu tilakoidne membrane, koja na kraju postaje negativno nabijena. Oksidirani molekuli klorofila se reduciraju, uzimajući elektrone iz vode koja se nalazi u intratilakoidnom prostoru. To dovodi do razgradnje ili fotolize vode:

H 2 O + Q svjetlo → H + + OH - .

Hidroksilni joni daju svoje elektrone, postajući reaktivni radikali.OH:

OH - → .OH + e - .

OH radikali se kombinuju u vodu i slobodni kiseonik:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

U tom slučaju kisik se uklanja u vanjsko okruženje, a protoni se akumuliraju unutar tilakoida u "rezervoar protona". Kao rezultat toga, tilakoidna membrana je, s jedne strane, nabijena pozitivno zbog H +, a s druge, zbog elektrona, nabijena je negativno. Kada razlika potencijala između vanjske i unutrašnje strane tilakoidne membrane dostigne 200 mV, protoni se potiskuju kroz kanale ATP sintetaze i ADP se fosforilira u ATP; Atomski vodik se koristi za obnavljanje specifičnog nosača NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) u NADPH 2:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Tako u svjetlosnoj fazi dolazi do fotolize vode, koju prate tri važna procesa: 1) sinteza ATP-a; 2) formiranje NADPH 2; 3) stvaranje kiseonika. Kiseonik difunduje u atmosferu, ATP i NADPH 2 se transportuju u stromu hloroplasta i učestvuju u procesima tamne faze.

1 - stroma hloroplasta; 2 - grana tilakoid.

Tamna faza

Ova faza se javlja u stromi hloroplasta. Njegove reakcije ne zahtijevaju svjetlosnu energiju, pa se dešavaju ne samo na svjetlu, već i u mraku. Reakcije tamne faze su lanac uzastopnih transformacija ugljičnog dioksida (koji dolazi iz zraka), što dovodi do stvaranja glukoze i drugih organskih tvari.

Prva reakcija u ovom lancu je fiksacija ugljičnog dioksida; Akceptor ugljičnog dioksida je šećer od pet ugljika. ribuloza bifosfat(RiBF); enzim katalizuje reakciju Ribuloza bifosfat karboksilaza(RiBP karboksilaza). Kao rezultat karboksilacije ribuloza bisfosfata nastaje nestabilno jedinjenje sa šest ugljika, koje se odmah raspada na dva molekula fosfoglicerinske kiseline(FGK). Zatim se javlja ciklus reakcija u kojem se fosfoglicerinska kiselina kroz niz međuproizvoda pretvara u glukozu. Ove reakcije koriste energiju ATP-a i NADPH 2 formirane u svjetlosnoj fazi; Ciklus ovih reakcija naziva se "Calvinov ciklus":

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

Osim glukoze, tokom fotosinteze nastaju i drugi monomeri složenih organskih jedinjenja - aminokiseline, glicerol i masne kiseline, nukleotidi. Trenutno postoje dvije vrste fotosinteze: C 3 - i C 4 fotosinteza.

C 3-fotosinteza

Ovo je vrsta fotosinteze u kojoj su prvi proizvod jedinjenja sa tri ugljika (C3). C 3 fotosinteza je otkrivena prije fotosinteze C 4 (M. Calvin). Radi se o fotosintezi C 3 koja je opisana gore, pod naslovom “Tamna faza”. Karakteristične karakteristike fotosinteze C 3: 1) akceptor ugljičnog dioksida je RiBP, 2) reakciju karboksilacije RiBP katalizira RiBP karboksilaza, 3) kao rezultat karboksilacije RiBP nastaje jedinjenje sa šest ugljika koje se razlaže u dva PGA. FGK je vraćen na trioza fosfata(TF). Dio TF se koristi za regeneraciju RiBP, a dio se pretvara u glukozu.

1 - hloroplast; 2 - peroksizom; 3 - mitohondrije.

Ovo je apsorpcija kisika ovisno o svjetlosti i oslobađanje ugljičnog dioksida. Početkom prošlog veka ustanovljeno je da kiseonik potiskuje fotosintezu. Kako se ispostavilo, za RiBP karboksilazu supstrat može biti ne samo ugljični dioksid, već i kisik:

O 2 + RiBP → fosfoglikolat (2C) + PGA (3C).

Enzim se zove RiBP oksigenaza. Kiseonik je kompetitivni inhibitor fiksacije ugljičnog dioksida. Fosfatna grupa se odvaja i fosfoglikolat postaje glikolat, koji biljka mora iskoristiti. Ulazi u peroksizome, gdje se oksidira u glicin. Glicin ulazi u mitohondrije, gdje se oksidira u serin, uz gubitak već fiksiranog ugljika u obliku CO2. Kao rezultat, dva molekula glikolata (2C + 2C) se pretvaraju u jedan PGA (3C) i CO2. Fotorespiracija dovodi do smanjenja prinosa biljaka C3 za 30-40% ( Sa 3 biljke- biljke koje karakteriše C 3 fotosinteza).

C 4 fotosinteza je fotosinteza u kojoj su prvi proizvod jedinjenja sa četiri ugljika (C 4). Godine 1965. ustanovljeno je da su u nekim biljkama (šećerna trska, kukuruz, sirak, proso) prvi produkti fotosinteze četverougljične kiseline. Ove biljke su se zvale Sa 4 biljke. Godine 1966. australski naučnici Hatch i Slack pokazali su da biljke C4 praktično nemaju fotorespiraciju i mnogo efikasnije apsorbiraju ugljični dioksid. Počeo se nazivati put transformacije ugljika u C 4 biljkama od Hatch-Slack.

C 4 biljke karakterizira posebna anatomska struktura lista. Svi vaskularni snopovi su okruženi dvostrukim slojem ćelija: spoljašnji sloj su ćelije mezofila, unutrašnji sloj su ćelije omotača. Ugljični dioksid je fiksiran u citoplazmi stanica mezofila, akceptor je fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), kao rezultat karboksilacije PEP, nastaje oksaloacetat (4C). Proces je kataliziran PEP karboksilaza. Za razliku od RiBP karboksilaze, PEP karboksilaza ima veći afinitet za CO 2 i, što je najvažnije, ne stupa u interakciju sa O 2 . Kloroplasti mezofila imaju mnogo zrna u kojima se aktivno javljaju reakcije svjetlosne faze. Reakcije tamne faze se javljaju u hloroplastima ćelija omotača.

Oksaloacetat (4C) se pretvara u malat, koji se transportuje kroz plazmodezme u ćelije ovojnice. Ovdje se dekarboksilira i dehidrogenira kako bi se formirao piruvat, CO 2 i NADPH 2 .

Piruvat se vraća u ćelije mezofila i regeneriše pomoću energije ATP-a u PEP-u. CO 2 je ponovo fiksiran pomoću RiBP karboksilaze da bi se formirao PGA. Za regeneraciju PEP-a potrebna je ATP energija, tako da je potrebno skoro dvostruko više energije od C 3 fotosinteze.

Značenje fotosinteze

Zahvaljujući fotosintezi, milijarde tona ugljen-dioksida se apsorbuju iz atmosfere svake godine i oslobađaju se milijarde tona kiseonika; fotosinteza je glavni izvor stvaranja organskih tvari. Kiseonik formira ozonski omotač koji štiti žive organizme od kratkotalasnog ultraljubičastog zračenja.

Tokom fotosinteze, zeleni list koristi samo oko 1% sunčeve energije koja pada na njega, a produktivnost je oko 1 g organske materije na 1 m2 površine.

Hemosinteza

Sinteza organskih jedinjenja iz ugljičnog dioksida i vode, koja se ne vrši zbog energije svjetlosti, već zbog energije oksidacije anorganskih tvari, naziva se hemosinteza. Hemosintetski organizmi uključuju neke vrste bakterija.

Nitrifikujuće bakterije amonijak se oksidira u azotnu, a zatim u azotnu kiselinu (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

Gvozdene bakterije pretvaraju željezo u oksidno željezo (Fe 2+ → Fe 3+).

Sumporne bakterije oksidiraju vodonik sulfid u sumpor ili sumpornu kiselinu (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Kao rezultat reakcija oksidacije anorganskih tvari, oslobađa se energija koju bakterije pohranjuju u obliku visokoenergetskih ATP veza. ATP se koristi za sintezu organskih tvari, koja se odvija slično reakcijama tamne faze fotosinteze.

Hemosintetske bakterije doprinose akumulaciji minerala u tlu, poboljšavaju plodnost tla, potiču prečišćavanje otpadnih voda itd.

Idi predavanja br. 11“Koncept metabolizma. Biosinteza proteina"

Idi predavanja br. 13“Metode diobe eukariotskih ćelija: mitoza, mejoza, amitoza”

Postoje tri vrste plastida:

hloroplasti- zelena, funkcija - fotosinteza
hromoplasti- crvena i žuta, su oronuli hloroplasti, mogu dati jarke boje laticama i plodovima.
leukoplasti- bezbojno, funkcija - skladištenje tvari.

Struktura hloroplasta

Pokriven sa dvije membrane. Vanjska membrana je glatka, unutrašnja ima izrasline prema unutra - tilakoide. Zovu se nizovi kratkih tilakoida zrna, povećavaju površinu unutrašnje membrane kako bi primili što više fotosintetskih enzima.

Unutrašnja sredina hloroplasta naziva se stroma. Sadrži kružnu DNK i ribozome, zbog kojih hloroplasti samostalno čine dio svojih proteina, zbog čega se nazivaju poluautonomne organele. (Vjeruje se da su plastidi ranije bile slobodne bakterije koje je apsorbirala velika stanica, ali nisu probavljena.)

fotosinteza (jednostavna)

U zelenom lišću na svjetlu
U hloroplastima se koristi hlorofil
Od ugljičnog dioksida i vode
Sintetiziraju se glukoza i kisik.

fotosinteza (srednje težine)

1. Svetlosna faza.
Javlja se na svjetlosti u grani hloroplasta. Pod uticajem svetlosti dolazi do razgradnje (fotolize) vode pri čemu se proizvodi kiseonik koji se oslobađa, kao i atomi vodonika (NADP-H) i energija ATP, koji se koriste u sledećoj fazi.

2. Tamna faza.
Javlja se i na svjetlu i u tami (svjetlo nije potrebno), u stromi hloroplasta. Od ugljičnog dioksida dobivenog iz okoline i atoma vodika dobivenih u prethodnoj fazi, glukoza se sintetizira pomoću energije ATP dobivene u prethodnoj fazi.

1. Uspostavite korespondenciju između procesa fotosinteze i faze u kojoj se odvija: 1) svijetlo, 2) tamno. Napišite brojeve 1 i 2 ispravnim redoslijedom.
A) formiranje NADP-2H molekula
B) oslobađanje kiseonika
B) sinteza monosaharida
D) sinteza ATP molekula
D) dodavanje ugljičnog dioksida ugljikohidratima

Odgovori

2. Uspostavite korespondenciju između karakteristike i faze fotosinteze: 1) svijetlo, 2) tamno. Napišite brojeve 1 i 2 ispravnim redoslijedom.
A) fotoliza vode
B) fiksacija ugljičnog dioksida
B) cijepanje ATP molekula
D) ekscitacija hlorofila svetlosnim kvantima
D) sinteza glukoze

Odgovori

3. Uspostavite korespondenciju između procesa fotosinteze i faze u kojoj se odvija: 1) svijetlo, 2) tamno. Napišite brojeve 1 i 2 ispravnim redoslijedom.
A) formiranje NADP*2H molekula
B) oslobađanje kiseonika
B) sinteza glukoze
D) sinteza ATP molekula
D) smanjenje ugljičnog dioksida

Odgovori

4. Uspostavite korespondenciju između procesa i faze fotosinteze: 1) svijetlo, 2) tamno. Napišite brojeve 1 i 2 redoslijedom koji odgovara slovima.
A) polimerizacija glukoze
B) vezivanje ugljen-dioksida
B) Sinteza ATP-a
D) fotoliza vode
D) formiranje atoma vodonika
E) sinteza glukoze

Odgovori

5. Uspostavite korespondenciju između faza fotosinteze i njihovih karakteristika: 1) svijetlo, 2) tamno. Napišite brojeve 1 i 2 redoslijedom koji odgovara slovima.
A) dolazi do fotolize vode
B) Formira se ATP
B) kiseonik se oslobađa u atmosferu
D) nastavlja sa trošenjem ATP energije
D) reakcije se mogu javiti i na svjetlu i u mraku

Odgovori

6 sub. Uspostavite korespondenciju između faza fotosinteze i njihovih karakteristika: 1) svijetlo, 2) tamno. Napišite brojeve 1 i 2 redoslijedom koji odgovara slovima.
A) restauracija NADP+
B) transport vodonikovih jona kroz membranu
B) javlja se u grani hloroplasta
D) sintetiziraju se molekuli ugljikohidrata
D) elektroni hlorofila prelaze na viši energetski nivo
E) ATP energija se troši

Odgovori

FORMIRANJE 7:
A) kretanje pobuđenih elektrona
B) konverzija NADP-2R u NADP+

Analizirajte tabelu. Popunite prazne ćelije u tabeli koristeći pojmove i pojmove date na listi. Za svaku ćeliju označenu slovima odaberite odgovarajući termin sa ponuđene liste.
1) tilakoidne membrane
2) svetlosna faza
3) fiksacija neorganskog ugljenika
4) fotosinteza vode
5) tamna faza
6) ćelijska citoplazma

Odgovori

Analizirajte tabelu “Reakcije fotosinteze”. Za svako slovo izaberite odgovarajući termin sa ponuđene liste.
1) oksidativna fosforilacija
2) oksidacija NADP-2H
3) tilakoidne membrane
4) glikoliza
5) dodavanje ugljen-dioksida pentozi
6) formiranje kiseonika
7) formiranje ribuloza difosfata i glukoze
8) sinteza 38 ATP

Odgovori

Odaberite tri opcije. Tamnu fazu fotosinteze karakteriše
1) pojava procesa na unutrašnjim membranama hloroplasta
2) sinteza glukoze
3) fiksacija ugljičnog dioksida
4) tok procesa u stromi hloroplasta
5) prisustvo fotolize vode
6) Formiranje ATP-a

Odgovori

1. Dolje navedene karakteristike, osim dvije, koriste se za opisivanje strukture i funkcija prikazane ćelijske organele. Identifikujte dvije karakteristike koje “ispadaju” sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene.

2) akumulira ATP molekule
3) obezbeđuje fotosintezu

5) ima poluautonomiju

Odgovori

2. Sve dolje navedene karakteristike, osim dvije, mogu se koristiti za opisivanje ćelijske organele prikazane na slici. Identifikujte dvije karakteristike koje „ispadaju“ sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) jednomembranska organela
2) sastoji se od krista i hromatina
3) sadrži kružnu DNK
4) sintetiše sopstveni protein
5) sposoban za podjelu

Odgovori

Sve sljedeće karakteristike, osim dvije, mogu se koristiti za opisivanje strukture i funkcija hloroplasta. Identifikujte dvije karakteristike koje „ispadaju“ sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) je organela sa dvostrukom membranom
2) ima svoj zatvoreni molekul DNK
3) je poluautonomna organela
4) formira vreteno
5) ispunjen ćelijskim sokom sa saharozom

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Ćelijska organela koja sadrži molekul DNK
1) ribosom
2) hloroplast
3) ćelijski centar
4) Golgijev kompleks

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. U sintezi koje tvari sudjeluju atomi vodika u tamnoj fazi fotosinteze?
1) NADP-2H
2) glukoza
3) ATP
4) voda

Odgovori

Sve sljedeće karakteristike, osim dvije, mogu se koristiti za određivanje procesa svjetlosne faze fotosinteze. Identifikujte dvije karakteristike koje „ispadaju“ sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) fotoliza vode

4) formiranje molekularnog kiseonika

Odgovori

Odaberite dva tačna odgovora od pet i zapišite brojeve pod kojima su označeni. Tokom svjetlosne faze fotosinteze u ćeliji
1) kisik nastaje kao rezultat razgradnje molekula vode
2) ugljikohidrati se sintetiziraju iz ugljičnog dioksida i vode
3) polimerizacija molekula glukoze dolazi do stvaranja škroba
4) Sintetiziraju se ATP molekuli
5) energija molekula ATP-a se troši na sintezu ugljikohidrata

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Koja ćelijska organela sadrži DNK?
1) vakuola
2) ribosom
3) hloroplast
4) lizozom

Odgovori

U tekst „Sinteza organskih supstanci u biljci” uneti termine koji nedostaju sa predložene liste, koristeći numeričke oznake. Zapišite odabrane brojeve redoslijedom koji odgovara slovima. Biljke pohranjuju energiju potrebnu za njihovo postojanje u obliku organskih tvari. Ove supstance se sintetišu tokom __________ (A). Ovaj proces se dešava u ćelijama lista u __________ (B) - posebnim zelenim plastidama. Sadrže posebnu zelenu supstancu – __________ (B). Preduvjet za stvaranje organskih tvari pored vode i ugljičnog dioksida je __________ (D).
Lista pojmova:
1) disanje
2) isparavanje
3) leukoplast
4) hranu
5) svetlost
6) fotosinteza
7) hloroplast
8) hlorofil

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. U ćelijama dolazi do primarne sinteze glukoze
1) mitohondrije
2) endoplazmatski retikulum
3) Golgijev kompleks
4) hloroplasti

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Molekuli kiseonika tokom fotosinteze nastaju usled razgradnje molekula
1) ugljični dioksid
2) glukoza
3) ATP
4) voda

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Da li su sljedeće tvrdnje o fotosintezi tačne? A) U svjetlosnoj fazi, energija svjetlosti se pretvara u energiju hemijskih veza glukoze. B) Reakcije tamne faze se javljaju na tilakoidnim membranama u koje ulaze molekule ugljičnog dioksida.
1) samo A je tačno
2) samo B je tačno
3) obe presude su tačne
4) obje presude su netačne

Odgovori

1. Uspostavite ispravan slijed procesa koji se odvijaju tokom fotosinteze. Zapišite brojeve pod kojima su naznačeni u tabeli.
1) Upotreba ugljičnog dioksida
2) Formiranje kiseonika
3) Sinteza ugljikohidrata
4) Sinteza ATP molekula
5) Ekscitacija hlorofila

Odgovori

2. Uspostavite ispravan slijed procesa fotosinteze.
1) pretvaranje sunčeve energije u ATP energiju
2) formiranje pobuđenih elektrona hlorofila
3) fiksacija ugljen-dioksida
4) formiranje skroba
5) pretvaranje ATP energije u energiju glukoze

Odgovori

3. Uspostaviti redoslijed procesa koji se odvijaju tokom fotosinteze. Zapišite odgovarajući niz brojeva.

2) Raspad ATP-a i oslobađanje energije
3) sinteza glukoze
4) sinteza ATP molekula
5) stimulacija hlorofila

Odgovori

Odaberite tri karakteristike strukture i funkcije hloroplasta
1) unutrašnje membrane formiraju kriste
2) mnoge reakcije se javljaju u žitaricama
3) u njima se odvija sinteza glukoze
4) su mjesto sinteze lipida
5) sastoje se od dvije različite čestice
6) dvomembranske organele

Odgovori

Identifikujte tri tačne tvrdnje sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su one naznačene u tabeli. Tokom svjetlosne faze dolazi do fotosinteze
1) fotoliza vode
2) redukcija ugljičnog dioksida u glukozu
3) sinteza molekula ATP-a koristeći energiju sunčeve svjetlosti
4) veza vodonika sa NADP+ transporterom
5) korišćenje energije molekula ATP-a za sintezu ugljenih hidrata

Odgovori

Sve osim dvije dolje navedene karakteristike mogu se koristiti za opisivanje svjetlosne faze fotosinteze. Identifikujte dvije karakteristike koje „ispadaju“ sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) nastaje nusproizvod - kiseonik
2) javlja se u stromi hloroplasta
3) vezivanje ugljen-dioksida
4) ATP sinteza
5) fotoliza vode

Odgovori

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Proces fotosinteze treba posmatrati kao jednu od važnih karika u ciklusu ugljika u biosferi, budući da je tokom njegovog
1) biljke apsorbuju ugljenik iz nežive prirode u živu materiju
2) biljke ispuštaju kiseonik u atmosferu
3) organizmi oslobađaju ugljični dioksid tokom disanja
4) industrijska proizvodnja puni atmosferu ugljičnim dioksidom

Odgovori

Uspostavite korespondenciju između faza procesa i procesa: 1) fotosinteze, 2) biosinteze proteina. Napišite brojeve 1 i 2 ispravnim redoslijedom.
A) oslobađanje slobodnog kiseonika
B) stvaranje peptidnih veza između aminokiselina
B) sinteza mRNA na DNK
D) proces prevođenja
D) obnavljanje ugljikohidrata
E) konverzija NADP+ u NADP 2H

Odgovori

Odaberite ćelijske organele i njihove strukture uključene u proces fotosinteze.
1) lizozomi
2) hloroplasti
3) tilakoidi
4) žitarice
5) vakuole
6) ribozomi

Odgovori

Sljedeći termini, osim dva, koriste se za opisivanje plastida. Identifikujte dva pojma koja „ispadaju“ sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su navedeni u tabeli.
1) pigment
2) glikokaliks
3) grana
4) crista
5) tilakoid

Odgovori

Sve osim dvije sljedeće karakteristike mogu se koristiti za opisivanje procesa fotosinteze. Identifikujte dvije karakteristike koje “ispadaju” sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su navedene u vašem odgovoru.
1) Svetlosna energija se koristi za izvođenje procesa.
2) Proces se odvija u prisustvu enzima.
3) Centralnu ulogu u procesu ima molekul hlorofila.
4) Proces je praćen razgradnjom molekula glukoze.
5) Proces se ne može dogoditi u prokariotskim ćelijama.

Odgovori

Sljedeći koncepti, osim dva, koriste se za opisivanje tamne faze fotosinteze. Identifikujte dva pojma koja „ispadaju“ sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su označeni.
1) fiksacija ugljen-dioksida
2) fotoliza
3) oksidacija NADP 2H
4) grana
5) stroma

Odgovori

Dolje navedene karakteristike, osim dvije, koriste se za opisivanje strukture i funkcija prikazane ćelijske organele. Identifikujte dvije karakteristike koje “ispadaju” sa opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) razgrađuje biopolimere u monomere
2) akumulira ATP molekule
3) obezbeđuje fotosintezu
4) odnosi se na dvomembranske organele
5) ima poluautonomiju

Odgovori

Uspostaviti korespondenciju između procesa i njihove lokalizacije u hloroplastima: 1) stroma, 2) tilakoid. Napišite brojeve 1 i 2 redoslijedom koji odgovara slovima.
A) upotreba ATP-a
B) fotoliza vode
B) stimulacija hlorofila
D) formiranje pentoze
D) prijenos elektrona duž lanca enzima

Odgovori

Kao što naziv implicira, fotosinteza je u suštini prirodna sinteza organskih tvari, pretvarajući CO2 iz atmosfere i vode u glukozu i slobodni kisik.

Za to je potrebno prisustvo sunčeve energije.

Hemijska jednadžba za proces fotosinteze općenito se može predstaviti na sljedeći način:

Fotosinteza ima dvije faze: tamnu i svijetlu. Hemijske reakcije tamne faze fotosinteze značajno se razlikuju od reakcija svjetlosne faze, ali tamna i svijetla faza fotosinteze zavise jedna od druge.

Svjetlosna faza se može pojaviti u listovima biljaka isključivo na sunčevoj svjetlosti. Za mrak je neophodno prisustvo ugljičnog dioksida, zbog čega ga biljka mora stalno apsorbirati iz atmosfere. Sve komparativne karakteristike tamne i svijetle faze fotosinteze će biti date u nastavku. U tu svrhu napravljena je uporedna tabela “Faze fotosinteze”.

Svetlosna faza fotosinteze

Glavni procesi u svjetlosnoj fazi fotosinteze odvijaju se u tilakoidnim membranama. Uključuje hlorofil, proteine za transport elektrona, ATP sintetazu (enzim koji ubrzava reakciju) i sunčevu svjetlost.

Nadalje, mehanizam reakcije može se opisati na sljedeći način: kada sunčeva svjetlost udari u zeleno lišće biljaka, u njihovoj strukturi se pobuđuju elektroni klorofila (negativni naboj), koji, prešavši u aktivno stanje, napuštaju molekulu pigmenta i završavaju na izvan tilakoida, čija je membrana također negativno nabijena. Istovremeno se oksidiraju molekule klorofila i redukuju oni već oksidirani, uzimajući tako elektrone iz vode koja se nalazi u strukturi lista.

Ovaj proces dovodi do toga da se molekule vode raspadaju, a ioni nastali kao rezultat fotolize vode odustaju od svojih elektrona i pretvaraju se u OH radikale koji su sposobni za daljnje reakcije. Ovi reaktivni OH radikali se zatim kombinuju da bi stvorili potpune molekule vode i kiseonika. U tom slučaju slobodni kisik izlazi u vanjsko okruženje.

Kao rezultat svih ovih reakcija i transformacija, tilakoidna membrana lista s jedne strane je nabijena pozitivno (zbog H+ jona), a s druge - negativno (zbog elektrona). Kada razlika između ovih naboja na dvije strane membrane dostigne više od 200 mV, protoni prolaze kroz posebne kanale enzima ATP sintetaze i zbog toga se ADP pretvara u ATP (kao rezultat procesa fosforilacije). A atomski vodonik, koji se oslobađa iz vode, vraća specifični nosač NADP+ u NADP·H2. Kao što vidimo, kao rezultat svjetlosne faze fotosinteze, javljaju se tri glavna procesa:

ATP sinteza;
stvaranje NADP-a H2;
stvaranje slobodnog kiseonika.

Potonji se oslobađa u atmosferu, a NADP H2 i ATP učestvuju u tamnoj fazi fotosinteze.

Tamna faza fotosinteze

Tamnu i svijetlu fazu fotosinteze karakteriziraju veliki utrošaci energije od strane biljke, ali tamna faza teče brže i zahtijeva manje energije. Reakcije tamne faze ne zahtijevaju sunčevu svjetlost, tako da se mogu javiti i danju i noću.

Svi glavni procesi ove faze odvijaju se u stromi biljnog hloroplasta i predstavljaju jedinstveni lanac uzastopnih transformacija ugljičnog dioksida iz atmosfere. Prva reakcija u takvom lancu je fiksacija ugljičnog dioksida. Kako bi se to odvijalo lakše i brže, priroda je obezbijedila enzim RiBP-karboksilazu, koji katalizira fiksaciju CO2.

Zatim se događa cijeli ciklus reakcija, čiji završetak je pretvaranje fosfoglicerinske kiseline u glukozu (prirodni šećer). Sve ove reakcije koriste energiju ATP-a i NADP-a H2, koji su nastali u svjetlosnoj fazi fotosinteze. Osim glukoze, fotosinteza proizvodi i druge tvari. Među njima su razne aminokiseline, masne kiseline, glicerol i nukleotidi.

Faze fotosinteze: uporedna tabela

*Kriterijumi poređenja*	*Svetlosna faza*	*Tamna faza*
sunčeva svetlost	Obavezno	Nije potrebno
Mjesto reakcije	Chloroplast grana	Stroma hloroplasta
Ovisnost o izvoru energije	Zavisi od sunčeve svjetlosti	Zavisi od ATP-a i NADP-a H2 nastalih u svjetlosnoj fazi i od količine CO2 iz atmosfere
Početni materijali	Hlorofil, proteini za transport elektrona, ATP sintetaza	Ugljen-dioksid
Suština faze i šta se formira	Oslobađa se slobodni O2, formiraju se ATP i NADP H2	Formiranje prirodnog šećera (glukoze) i apsorpcija CO2 iz atmosfere

Fotosinteza - video

NADH - osnova energije i života

U svom uobičajenom smislu, biološki život se može definirati kao sposobnost stvaranja energije unutar ćelije. Ova energija je visokoenergetske fosfatne veze kemikalija koje se sintetiziraju u tijelu. Najvažniji visokoenergetski spojevi su adenozin trifosfat (ATP), gvanozin trifosfat (GTP), kreatin fosforna kiselina, nikotinamid dinukleotid fosfat (NAD(H) i NADP(H)), fosforilirani ugljikohidrati.

Nikotinamid adenin dinukleotid (NADH) je koenzim prisutan u svim živim stanicama i dio je dehidrogenazne grupe enzima koji katalizuju redoks reakcije; obavlja funkciju nosača elektrona i vodika, koje prima od oksidirajućih supstanci. Redukovani oblik (NADH) je sposoban da ih prenese na druge supstance.

Kako poboljšati performanse

Šta je NADH? Mnogi ljudi to zovu "skraćenica za život". I zaista jeste. NADH (nikotinamid adenin dinukleotid koenzim) se nalazi u svim živim ćelijama i vitalni je element kroz koji se energija proizvodi unutar ćelija. NADH je uključen u proizvodnju ATP-a (ATP). NAD(H), kao univerzalna energetska molekula, za razliku od ATP-a, može konstantno rasteretiti mitohondrije od prekomjerne akumulacije laktata ka stvaranju iz njega piruvata, zbog stimulacije kompleksa piruvat dehidrogenaze, koji je posebno osjetljiv na NAD(H) /NAD odnos.

Sindrom hroničnog umora: Fokusirajte se na mitohondrije

Brojne kliničke studije su pokazale efikasnost NADH lijekova u CFS. Dnevna doza je obično bila 50 mg. Najsnažniji efekat se javlja nakon 2-4 nedelje lečenja. Umor je smanjen za 37-52%. Osim toga, poboljšan je takav objektivni kognitivni parametar kao koncentracija pažnje.

NADH u liječenju sindroma kroničnog umora

NADH (vitamin B3 koenzim), prisutan u svim živim stanicama, dio je dehidrogenazne grupe enzima koji katalizuju redoks reakcije; obavlja funkciju nosača elektrona i vodika, koje prima od oksidirajućih supstanci. To je rezervni izvor energije u ćelijama. Učestvuje u gotovo svim reakcijama proizvodnje energije, osiguravajući ćelijsko disanje. Utječući na odgovarajuće procese u mozgu, koenzim vitamina B3 može spriječiti odumiranje nervnih ćelija tokom hipoksije ili starosnih promena. Učestvuje u procesima detoksikacije u jetri. Nedavno je utvrđena njegova sposobnost da blokira laktat dehidrogenazu i na taj način ograniči ishemijsko i/ili hipoksično oštećenje miokarda. Istraživanja efikasnosti oralne primjene u liječenju sindroma kroničnog umora potvrdila su njegovo aktivirajuće djelovanje na stanje ljudi.

NADH u sportu i medicini: pregled strane literature

O NADH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfatu) smo pisali u prethodnim člancima. Sada želimo da pružimo informacije iz izvora na engleskom jeziku o ulozi i značaju ove supstance u energetskom metabolizmu u organizmu, njenom učinku na nervni sistem i njenoj ulozi u razvoju niza patoloških situacija i izgledima za upotrebu u medicine i sporta. (Preuzmi monografiju o NADH).

Herbalife Quickspark koenzim 1 (NADH) ATP energija

Prirodna energija na ćelijskom nivou

Quickspark je proizvod kompanije Herbalife. To je stabilan oblik koenzima 1 vitamina B3. CoEnzyme1 je 1906. godine u Austriji pronašao naučnik po imenu profesor George Birkmayer. CoEnzyme1 je razvijen u medicinske svrhe i korišten je u Drugom svjetskom ratu.

NADH (enada)

Nikotinamid adenin dinukleotid (NADH) je tvar koja pomaže u funkcioniranju enzima u tijelu. NADH igra ulogu u proizvodnji energije i pomaže u proizvodnji L-dope, koju tijelo pretvara u neurotransmiter dopamin. NADH se procjenjuje za mnoga stanja i može biti od pomoći za poboljšanje mentalne funkcionalnosti i pamćenja.

Enzimi se, kao i proteini, dijele u 2 grupe: jednostavno I kompleks. Jednostavne se u potpunosti sastoje od aminokiselina i nakon hidrolize formiraju isključivo aminokiseline. Njihova prostorna organizacija je ograničena tercijarnom strukturom. To su uglavnom gastrointestinalni enzimi: pepsin, tripsin, lizacim, fosfataza. Složeni enzimi, pored proteinskog dijela, sadrže i neproteinske komponente. Ove neproteinske komponente se razlikuju po jačini vezivanja za proteinski dio (aloenzim). Ako je konstanta disocijacije kompleksnog enzima toliko mala da su u rastvoru svi polipeptidni lanci povezani sa svojim neproteinskim komponentama i nisu odvojeni tokom izolacije i prečišćavanja, onda se neproteinska komponenta naziva protetska grupa i smatra se sastavnim dijelom molekula enzima.

Ispod koenzim razumiju dodatnu grupu koja se lako odvaja od aloenzima nakon disocijacije. Između aloenzima i najjednostavnije grupe postoji prilično složena kovalentna veza. Između aloenzima i koenzima postoji nekovalentna veza (vodikove ili elektrostatičke interakcije). Tipični predstavnici koenzima su:

B 1 - tiamin; pirofosfat (sadrži B)

B 2 - riboflavin; FAD, FNK

PP - NAD, NADP

H – biotin; biositin

B 6 - piridoksin; piridoksal fosfat

Pantotenska kiselina: koenzim A

Mnogi dvovalentni metali (Cu, Fe, Mn, Mg) također djeluju kao kofaktori, iako nisu ni koenzimi ni prostetske grupe. Metali su dio aktivnog centra ili stabiliziraju optimalnu strukturu aktivnog centra.

METALIENZIMI

Fe, Fehemoglobin, katalaza, peroksidaza

Cu,Cu citokrom oksidaza

ZnDNA – polimeraza, dehidrogenaza

Mgheksokinaza

Mnarginase

Seglutation reduktaza

ATP, mliječna kiselina i tRNA također mogu obavljati funkciju kofaktora. Treba napomenuti jednu karakterističnu osobinu dvokomponentnih enzima, a to je da ni kofaktor (koenzim ili prostetička grupa) ni aloenzim pojedinačno ne ispoljavaju katalitičku aktivnost, već samo njihovu integraciju u jedinstvenu celinu, koja se odvija u skladu sa programom njihova tri -dimenzionalna organizacija, osigurava brzo odvijanje hemijskih reakcija.

Struktura NAD i NADP.

NAD i NADP su koenzimi dehidrogenaza zavisnih od piridina.

NIKOTINAMID ADNIN DIN NUKLEOTID.

NIKOTINAMID ADNIN DIN NUKLEOAMID FOSFAT (NADP)

Sposobnost NAD-a i NADP-a da igraju ulogu tačnog nosača vodonika povezana je sa prisustvom u njihovoj strukturi -

reamid nikotinske kiseline.

U stanicama su uključene NAD-zavisne dehidrogenaze

u procesima prijenosa elektrona sa supstrata na O.

NADP zavisne dehidrogenaze igraju ulogu u procesu -

sah biosinteza. Dakle, koenzimi NAD i NADP

razlikuju se po intracelularnoj lokalizaciji: NAD

koncentrisan u mitohondrijima, i najveći dio NADP-a

nalazi se u citoplazmi.

Struktura FAD-a i FMN-a.

FAD i FMN su prostetske grupe flavin enzima. Oni su veoma čvrsto vezani za aloenzim, za razliku od NAD i NADP.

FLAVIN MONONUKLEOTID (FMN).

FLAVINACETYLDINUKLEOTID.

Aktivni dio FAD i FMN molekula je riboflavin izoaloksadinskog prstena, na čije atome dušika mogu biti vezana 2 atoma vodika.