I.2 Fotosüntees, selleks vajalikud tingimused. Fotosünteesi tume faas Mis on nadph bioloogias

- orgaaniliste ainete süntees süsinikdioksiidist ja veest koos valgusenergia kohustusliku kasutamisega:

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

Kõrgemates taimedes on fotosünteesi organelliks leht ja fotosünteesi organellideks kloroplastid (kloroplastide struktuur – loeng nr 7). Kloroplasti tülakoidide membraanid sisaldavad fotosünteetilisi pigmente: klorofülle ja karotenoide. Klorofülli on mitut tüüpi ( a, b, c, d), peamine on klorofüll a. Klorofülli molekulis võib eristada porfüriini "pead", mille keskel on magneesiumiaatom ja fütooli "saba". Porfüriini pea on lame struktuur, hüdrofiilne ja asub seetõttu membraani pinnal, mis on suunatud strooma vesikeskkonnale. Fütooli “saba” on hüdrofoobne ja hoiab seetõttu membraanis klorofülli molekuli.

Klorofüllid neelavad punast ja sinakasvioletset valgust, peegeldavad rohelist valgust ja annavad seetõttu taimedele neile iseloomuliku rohelise värvuse. Tülakoidmembraanides olevad klorofülli molekulid on organiseeritud fotosüsteemid. Taimedel ja sinivetikatel on fotosüsteem-1 ja fotosüsteem-2, fotosünteetilistel bakteritel aga fotosüsteem-1. Ainult fotosüsteem-2 suudab vett lagundada, et vabastada hapnikku ja võtta vee vesinikust elektrone.

Fotosüntees on keeruline mitmeetapiline protsess; fotosünteesi reaktsioonid jagunevad kahte rühma: reaktsioonid kerge faas ja reaktsioonid tume faas.

Valgusfaas

See faas toimub ainult valguse juuresolekul tülakoidmembraanides klorofülli, elektronide transpordivalkude ja ensüümi ATP süntetaasi osalusel. Valguskvanti mõjul ergastuvad klorofülli elektronid, lahkuvad molekulist ja sisenevad tülakoidmembraani välisküljele, mis lõpuks saab negatiivselt laetud. Oksüdeerunud klorofülli molekulid redutseeritakse, võttes veest elektrone, mis asuvad intratülakoidi ruumis. See viib vee lagunemiseni või fotolüüsini:

H 2 O + Q valgus → H + + OH - .

Hüdroksüülioonid loobuvad oma elektronidest, muutudes reaktiivseteks radikaalideks.OH:

OH - → .OH + e - .

OH-radikaalid ühinevad vee ja vaba hapniku moodustamiseks:

4EI. → 2H 2O + O 2.

Sel juhul eemaldatakse hapnik väliskeskkonda ja prootonid kogunevad tülakoidi sees "prootoni reservuaari". Selle tulemusena on tülakoidmembraan ühelt poolt H + tõttu positiivselt laetud ja teiselt poolt elektronide tõttu negatiivselt. Kui tülakoidmembraani välimise ja sisemise külje potentsiaalide erinevus jõuab 200 mV-ni, surutakse prootonid läbi ATP süntetaasi kanalite ja ADP fosforüülitakse ATP-ks; Aatomvesinikku kasutatakse spetsiifilise kandja NADP + (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat) taastamiseks NADPH 2-ks:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Seega toimub valgusfaasis vee fotolüüs, millega kaasneb kolm olulist protsessi: 1) ATP süntees; 2) NADPH 2 teket; 3) hapniku moodustumine. Hapnik difundeerub atmosfääri, ATP ja NADPH 2 transporditakse kloroplasti stroomasse ja osalevad pimeda faasi protsessides.

1 - kloroplasti strooma; 2 - grana tülakoid.

Tume faas

See faas toimub kloroplasti stroomas. Selle reaktsioonid ei vaja valgusenergiat, seega ei esine need mitte ainult valguses, vaid ka pimedas. Tumefaasi reaktsioonid on süsinikdioksiidi (õhust pärit) järjestikuste muundumiste ahel, mille tulemuseks on glükoosi ja muude orgaaniliste ainete moodustumine.

Esimene reaktsioon selles ahelas on süsinikdioksiidi fikseerimine; Süsinikdioksiidi aktseptor on viie süsinikusisaldusega suhkur. ribuloosbifosfaat(RiBF); ensüüm katalüüsib reaktsiooni Ribuloosbifosfaatkarboksülaas(RiBP karboksülaas). Ribuloosbisfosfaadi karboksüülimise tulemusena moodustub ebastabiilne kuuest süsinikust koosnev ühend, mis laguneb koheselt kaheks molekuliks. fosfoglütseriinhape(FGK). Seejärel toimub reaktsioonitsükkel, mille käigus fosfoglütseriinhape muudetakse vaheühendite seeria kaudu glükoosiks. Need reaktsioonid kasutavad valgusfaasis moodustunud ATP ja NADPH 2 energiat; Nende reaktsioonide tsüklit nimetatakse "Calvini tsükliks":

6CO 2 + 24H + + ATP → C6H12O6 + 6H2O.

Lisaks glükoosile tekivad fotosünteesi käigus ka teised komplekssete orgaaniliste ühendite monomeerid - aminohapped, glütserool ja rasvhapped, nukleotiidid. Praegu on olemas kahte tüüpi fotosüntees: C 3 - ja C 4 fotosüntees.

C 3-fotosüntees

See on teatud tüüpi fotosüntees, mille esimene toode on kolme süsiniku (C3) ühendid. C 3 fotosüntees avastati enne C 4 fotosünteesi (M. Calvin). Just C3 fotosünteesi on kirjeldatud ülal, pealkirja all “Tume faas”. C 3 fotosünteesi iseloomulikud tunnused: 1) süsinikdioksiidi aktseptor on RiBP, 2) RiBP karboksüülimisreaktsiooni katalüüsib RiBP karboksülaas, 3) RiBP karboksüülimise tulemusena tekib kuue süsiniku ühend, mis laguneb kaks PGA-d. FGK on taastatud trioosfosfaadid(TF). Osa TF-st kasutatakse RiBP regenereerimiseks ja osa muundatakse glükoosiks.

1 - kloroplast; 2 - peroksisoom; 3 - mitokondrid.

See on valgusest sõltuv hapniku neeldumine ja süsinikdioksiidi vabanemine. Eelmise sajandi alguses tehti kindlaks, et hapnik pärsib fotosünteesi. Nagu selgus, võib RiBP karboksülaasi substraadiks olla mitte ainult süsinikdioksiid, vaid ka hapnik:

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

Ensüümi nimetatakse RiBP oksügenaasiks. Hapnik on süsinikdioksiidi sidumise konkureeriv inhibiitor. Fosfaatrühm eraldub ja fosfoglükolaadist saab glükolaat, mida taim peab ära kasutama. See siseneb peroksisoomidesse, kus see oksüdeeritakse glütsiiniks. Glütsiin siseneb mitokondritesse, kus see oksüdeeritakse seriiniks, kaotades juba fikseeritud süsiniku CO 2 kujul. Selle tulemusena muundatakse kaks glükolaadi molekuli (2C + 2C) üheks PGA-ks (3C) ja CO 2 -ks. Fotohingamine viib C3 taimede saagikuse vähenemiseni 30-40% ( 3 taimega- taimed, mida iseloomustab C 3 fotosüntees).

C 4 fotosüntees on fotosüntees, mille esimene saadus on nelja süsiniku (C 4) ühendid. 1965. aastal leiti, et osades taimedes (suhkruroog, mais, sorgo, hirss) on esimesed fotosünteesi produktid neljasüsinikhapped. Neid taimi kutsuti 4 taimega. 1966. aastal näitasid Austraalia teadlased Hatch ja Slack, et C4 taimedel praktiliselt puudub fotohingamine ja nad neelavad süsinikdioksiidi palju tõhusamalt. Hakati nimetama süsiniku muundumise rada C 4 taimedes Hatch-Slacki poolt.

C 4 taimi iseloomustab lehe eriline anatoomiline struktuur. Kõik vaskulaarsed kimbud on ümbritsetud kahekordse rakukihiga: välimine kiht on mesofüllirakud, sisemine kiht on mantlirakud. Süsinikdioksiid fikseeritakse mesofüllirakkude tsütoplasmas, aktseptor on fosfoenoolpüruvaat(PEP, 3C), tekib PEP karboksüülimise tulemusena oksaloatsetaat (4C). Protsess on katalüüsitud PEP karboksülaas. Erinevalt RiBP karboksülaasist on PEP karboksülaasil suurem afiinsus CO 2 suhtes ja mis kõige tähtsam, see ei interakteeru O 2 -ga. Mesofüllkloroplastidel on palju terasid, kus toimuvad aktiivselt valgusfaasi reaktsioonid. Tumefaasilised reaktsioonid toimuvad kestarakkude kloroplastides.

Oksaloatsetaat (4C) muudetakse malaadiks, mis transporditakse läbi plasmodesmata ümbrisrakkudesse. Siin dekarboksüleeritakse ja dehüdrogeenitakse püruvaat, CO 2 ja NADPH 2.

Püruvaat naaseb mesofülli rakkudesse ja regenereeritakse PEP-is sisalduva ATP energia abil. CO 2 fikseeritakse uuesti RiBP karboksülaasiga, moodustades PGA. PEP regenereerimiseks on vaja ATP energiat, seega kulub peaaegu kaks korda rohkem energiat kui C 3 fotosüntees.

Fotosünteesi tähendus

Tänu fotosünteesile neeldub igal aastal atmosfäärist miljardeid tonne süsihappegaasi ja vabaneb miljardeid tonne hapnikku; fotosüntees on orgaaniliste ainete moodustumise peamine allikas. Hapnik moodustab osoonikihi, mis kaitseb elusorganisme lühilainelise ultraviolettkiirguse eest.

Roheline leht kasutab fotosünteesi käigus vaid umbes 1% talle langevast päikeseenergiast, tootlikkus on umbes 1 g orgaanilist ainet 1 m2 pinna kohta tunnis.

Kemosüntees

Orgaaniliste ühendite sünteesi süsihappegaasist ja veest, mis ei toimu mitte valguse energia, vaid anorgaaniliste ainete oksüdatsioonienergia tõttu, nimetatakse kemosüntees. Kemosünteetiliste organismide hulka kuuluvad teatud tüüpi bakterid.

Nitrifitseerivad bakterid ammoniaak oksüdeeritakse lämmastik- ja seejärel lämmastikhappeks (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

Raua bakterid muuta raudraud oksiidiks (Fe 2+ → Fe 3+).

Väävlibakterid oksüdeerida vesiniksulfiid väävliks või väävelhappeks (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Anorgaaniliste ainete oksüdatsioonireaktsioonide tulemusena vabaneb energia, mida bakterid talletavad kõrge energiaga ATP-sidemete kujul. ATP-d kasutatakse orgaaniliste ainete sünteesiks, mis kulgeb sarnaselt fotosünteesi pimeda faasi reaktsioonidega.

Kemosünteetilised bakterid aitavad kaasa mineraalide kogunemisele pinnasesse, parandavad mulla viljakust, soodustavad reovee puhastamist jne.

Minema loengud nr 11“Ainevahetuse mõiste. Valkude biosüntees"

Minema loengud nr 13"Eukarüootsete rakkude jagunemise meetodid: mitoos, meioos, amitoos"

Plastiide on kolme tüüpi:

• kloroplastid- roheline, funktsioon - fotosüntees
• kromoplastid- punane ja kollane, on lagunenud kloroplastid, võivad anda kroonlehtedele ja viljadele erksaid värve.
• leukoplastid- värvitu, funktsioon - ainete säilitamine.

Kloroplastide struktuur

Kaetud kahe membraaniga. Välismembraan on sile, sisemisel on väljakasvud sissepoole - tülakoidid. Lühikeste tülakoidide virnadeks nimetatakse terad, suurendavad nad sisemembraani pindala, et mahutada võimalikult palju fotosünteetilisi ensüüme.

Kloroplasti sisekeskkonda nimetatakse stroomiks. See sisaldab ringikujulist DNA-d ja ribosoome, mille tõttu kloroplastid moodustavad iseseisvalt osa oma valkudest, mistõttu neid nimetatakse poolautonoomseteks organellideks. (Arvatakse, et plastiidid olid varem vabad bakterid, mis neelasid suur rakk, kuid ei seedinud.)

Fotosüntees (lihtne)

Rohelistes lehtedes valguses
Kloroplastides klorofülli kasutades
Süsinikdioksiidist ja veest
Sünteesitakse glükoosi ja hapnikku.

Fotosüntees (keskmise raskusastmega)

1. Valgusfaas.
Esineb valguse käes kloroplastide granaadis. Valguse mõjul toimub vee lagunemine (fotolüüs), mille käigus tekib hapnik, mis eraldub, samuti vesinikuaatomeid (NADP-H) ja ATP energiat, mida kasutatakse järgmises etapis.

2. Tume faas.
Esineb nii valguses kui pimedas (valgust pole vaja), kloroplastide stroomas. Keskkonnast saadud süsinikdioksiidist ja eelmises etapis saadud vesinikuaatomitest sünteesitakse glükoos, kasutades eelmises etapis saadud ATP energiat.

1. Loo vastavus fotosünteesi protsessi ja selle toimumise faasi vahel: 1) hele, 2) tume. Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) NADP-2H molekulide moodustumine
B) hapniku vabanemine
B) monosahhariidide süntees
D) ATP molekulide süntees
D) süsihappegaasi lisamine süsivesikutele

Vastus

2. Loo vastavus fotosünteesi karakteristiku ja faasi vahel: 1) hele, 2) tume. Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) vee fotolüüs
B) süsinikdioksiidi fikseerimine
B) ATP molekulide lõhenemine
D) klorofülli ergastamine valguskvantidega
D) glükoosi süntees

Vastus

3. Loo vastavus fotosünteesi protsessi ja selle toimumise faasi vahel: 1) hele, 2) tume. Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) NADP*2H molekulide moodustumine
B) hapniku vabanemine
B) glükoosi süntees
D) ATP molekulide süntees
D) süsinikdioksiidi vähendamine

Vastus

4. Loo vastavus protsesside ja fotosünteesi faasi vahel: 1) hele, 2) tume. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) glükoosi polümerisatsioon
B) süsinikdioksiidi sidumine
B) ATP süntees
D) vee fotolüüs
D) vesinikuaatomite moodustumine
E) glükoosi süntees

Vastus

5. Loo vastavus fotosünteesi faaside ja nende omaduste vahel: 1) hele, 2) tume. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) toimub vee fotolüüs
B) Tekib ATP
B) hapnik vabaneb atmosfääri
D) kulutab ATP energiat
D) reaktsioonid võivad tekkida nii valguses kui ka pimeduses

Vastus

6 laup. Tehke vastavus fotosünteesi faaside ja nende omaduste vahel: 1) hele, 2) tume. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) NADP+ taastamine
B) vesinikioonide transport läbi membraani
B) esineb kloroplastide graanates
D) sünteesitakse süsivesikute molekule
D) klorofülli elektronid liiguvad kõrgemale energiatasemele
E) ATP energia kulub ära

Vastus

VORMITUS 7:
A) ergastatud elektronide liikumine
B) NADP-2R muundamine NADP+-ks

Analüüsige tabelit. Täitke tabeli tühjad lahtrid, kasutades loendis toodud mõisteid ja termineid. Iga tähega lahtri jaoks valige pakutavast loendist sobiv termin.
1) tülakoidmembraanid
2) valgusfaas
3) anorgaanilise süsiniku fikseerimine
4) vee fotosüntees
5) tume faas
6) raku tsütoplasma

Vastus

Analüüsige tabelit "Fotosünteesi reaktsioonid". Iga tähe jaoks valige pakutavast loendist vastav termin.
1) oksüdatiivne fosforüülimine
2) NADP-2H oksüdatsioon
3) tülakoidmembraanid
4) glükolüüs
5) süsihappegaasi lisamine pentoosile
6) hapniku moodustumine
7) ribuloosdifosfaadi ja glükoosi moodustumine
8) 38 ATP süntees

Vastus

Valige kolm võimalust. Fotosünteesi tumedat faasi iseloomustab
1) protsesside esinemine kloroplastide sisemembraanidel
2) glükoosi süntees
3) süsihappegaasi fikseerimine
4) protsesside kulg kloroplastide stroomas
5) vee fotolüüsi olemasolu
6) ATP moodustumine

Vastus

1. Allpool loetletud tunnuseid, välja arvatud kaks, kasutatakse kujutatud rakuorganelli struktuuri ja funktsioonide kirjeldamiseks. Määrake kaks tunnust, mis üldnimekirjast "välja langevad", ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.

2) akumuleerib ATP molekule
3) tagab fotosünteesi

5) omab poolautonoomiat

Vastus

2. Kõiki allpool loetletud omadusi, välja arvatud kaks, saab kasutada joonisel kujutatud rakuorganelli kirjeldamiseks. Määrake kaks omadust, mis üldnimekirjast välja langevad, ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) ühemembraaniline organell
2) koosneb kristallidest ja kromatiinist
3) sisaldab ringikujulist DNA-d
4) sünteesib oma valku
5) jagunemisvõimeline

Vastus

Kloroplasti struktuuri ja funktsioonide kirjeldamiseks saab kasutada kõiki järgmisi omadusi, välja arvatud kaks. Määrake kaks omadust, mis üldnimekirjast välja langevad, ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) on kahemembraaniline organell
2) omab oma suletud DNA molekuli
3) on poolautonoomne organell
4) moodustab spindli
5) täidetud rakumahlaga sahharoosiga

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. DNA molekuli sisaldav rakuorganell
1) ribosoom
2) kloroplast
3) rakukeskus
4) Golgi kompleks

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Millise aine sünteesis osalevad vesinikuaatomid fotosünteesi pimedas faasis?
1) NADP-2H
2) glükoos
3) ATP
4) vesi

Vastus

Kõiki järgmisi omadusi, välja arvatud kaks, saab kasutada fotosünteesi valgusfaasi protsesside määramiseks. Määrake kaks omadust, mis üldnimekirjast välja langevad, ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) vee fotolüüs


4) molekulaarse hapniku moodustumine

Vastus

Valige viiest kaks õiget vastust ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud. Fotosünteesi valgusfaasis rakus
1) hapnik tekib veemolekulide lagunemise tulemusena
2) sünteesitakse süsihappegaasist ja veest süsivesikuid
3) toimub glükoosi molekulide polümerisatsioon tärklise moodustumiseks
4) Sünteesitakse ATP molekule
5) ATP molekulide energia kulub süsivesikute sünteesiks

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Milline raku organell sisaldab DNA-d?
1) vakuool
2) ribosoom
3) kloroplast
4) lüsosoom

Vastus

Sisestage teksti "Orgaaniliste ainete süntees taimes" pakutud loetelust puuduvad terminid, kasutades numbrilisi tähiseid. Kirjutage valitud numbrid tähtedele vastavas järjekorras. Taimed talletavad oma eksisteerimiseks vajalikku energiat orgaaniliste ainete kujul. Need ained sünteesitakse __________ (A) ajal. See protsess toimub __________ (B) leherakkudes - spetsiaalsetes rohelistes plastiidides. Need sisaldavad spetsiaalset rohelist ainet – __________ (B). Orgaaniliste ainete tekke eelduseks lisaks veele ja süsihappegaasile on __________ (D).
Terminite loend:
1) hingamine
2) aurustumine
3) leukoplast
4) toit
5) valgus
6) fotosüntees
7) kloroplast
8) klorofüll

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Rakkudes toimub primaarne glükoosi süntees
1) mitokondrid
2) endoplasmaatiline retikulum
3) Golgi kompleks
4) kloroplastid

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Fotosünteesi käigus tekivad hapnikumolekulid molekulide lagunemise tõttu
1) süsinikdioksiid
2) glükoos
3) ATP
4) vesi

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Kas järgmised väited fotosünteesi kohta on õiged? A) Valgusfaasis muundatakse valguse energia glükoosi keemiliste sidemete energiaks. B) Tülakoidmembraanidel toimuvad tumeda faasi reaktsioonid, millesse sisenevad süsihappegaasi molekulid.
1) ainult A on õige
2) õige on ainult B
3) mõlemad otsused on õiged
4) mõlemad kohtuotsused on valed

Vastus

1. Pane paika fotosünteesi käigus toimuvate protsesside õige jada. Kirjutage tabelisse numbrid, mille all need on märgitud.
1) Süsinikdioksiidi kasutamine
2) Hapniku moodustumine
3) Süsivesikute süntees
4) ATP molekulide süntees
5) Klorofülli ergastamine

Vastus

2. Pane paika fotosünteesi protsesside õige järjekord.
1) päikeseenergia muundamine ATP energiaks
2) klorofülli ergastatud elektronide teke
3) süsinikdioksiidi fikseerimine
4) tärklise teke
5) ATP energia muundamine glükoosienergiaks

Vastus

3. Pane paika fotosünteesi käigus toimuvate protsesside jada. Kirjutage üles vastav numbrijada.

2) ATP lagunemine ja energia vabanemine
3) glükoosi süntees
4) ATP molekulide süntees
5) klorofülli stimuleerimine

Vastus

Valige kolm kloroplastide struktuuri ja funktsiooni tunnust
1) sisemembraanid moodustavad kristlasi
2) terades toimub palju reaktsioone
3) neis toimub glükoosi süntees
4) on lipiidide sünteesi koht
5) koosnevad kahest erinevast osakesest
6) kahemembraanilised organellid

Vastus

Tuvastage üldloendist kolm tõest väidet ja kirjutage üles numbrid, mille all need tabelisse on märgitud. Valgusfaasis toimub fotosüntees
1) vee fotolüüs
2) süsinikdioksiidi redutseerimine glükoosiks
3) ATP molekulide süntees päikesevalguse energiat kasutades
4) vesinikuühendus NADP+ transporteriga
5) ATP molekulide energia kasutamine süsivesikute sünteesiks

Vastus

Kõiki, välja arvatud kaks allpool loetletud omadust, saab kasutada fotosünteesi valgusfaasi kirjeldamiseks. Määrake kaks omadust, mis üldnimekirjast välja langevad, ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) tekib kõrvalprodukt - hapnik
2) esineb kloroplasti stroomas
3) süsihappegaasi sidumine
4) ATP süntees
5) vee fotolüüs

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Fotosünteesi protsessi tuleks pidada üheks oluliseks lüliks biosfääri süsinikuringes, kuna selle käigus
1) taimed absorbeerivad süsinikku elutust loodusest elusainesse
2) taimed eraldavad atmosfääri hapnikku
3) organismid eraldavad hingamise käigus süsihappegaasi
4) tööstuslik tootmine täiendab atmosfääri süsihappegaasiga

Vastus

Loo vastavus protsessi etappide ja protsesside vahel: 1) fotosüntees, 2) valkude biosüntees. Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) vaba hapniku vabanemine
B) peptiidsidemete moodustumine aminohapete vahel
B) mRNA süntees DNA-l
D) tõlkeprotsess
D) süsivesikute taastamine
E) NADP+ muundamine NADP 2H-ks

Vastus

Valige fotosünteesi protsessis osalevad rakuorganellid ja nende struktuurid.
1) lüsosoomid
2) kloroplastid
3) tülakoidid
4) terad
5) vakuoolid
6) ribosoomid

Vastus

Plastiidide kirjeldamiseks kasutatakse järgmisi termineid, välja arvatud kaks. Määrake üldloendist kaks terminit, mis "välja langevad", ja kirjutage tabelisse need numbrid, mille all need on märgitud.
1) pigment
2) glükokalüks
3) grana
4) crista
5) tülakoid

Vastus

Vastus

Fotosünteesi protsessi kirjeldamiseks saab kasutada kõiki, välja arvatud kaks järgmist tunnust. Määrake kaks tunnust, mis üldnimekirjast "välja langevad", ja kirjutage üles numbrid, mille all need on teie vastuses märgitud.
1) Protsessi läbiviimiseks kasutatakse valgusenergiat.
2) Protsess toimub ensüümide juuresolekul.
3) Keskne roll protsessis on klorofülli molekulil.
4) Protsessiga kaasneb glükoosimolekuli lagunemine.
5) Prokarüootsetes rakkudes ei saa protsess toimuda.

Vastus

Fotosünteesi tumeda faasi kirjeldamiseks kasutatakse järgmisi mõisteid, välja arvatud kaks. Määrake kaks mõistet, mis üldnimekirjast "välja kukuvad", ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) süsinikdioksiidi fikseerimine
2) fotolüüs
3) NADP 2H oksüdeerimine
4) grana
5) strooma

Vastus

Allpool loetletud tunnuseid, välja arvatud kaks, kasutatakse kujutatud rakuorganelli struktuuri ja funktsioonide kirjeldamiseks. Määrake kaks tunnust, mis üldnimekirjast "välja langevad", ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) lagundab biopolümeerid monomeerideks
2) akumuleerib ATP molekule
3) tagab fotosünteesi
4) viitab kahemembraansetele organellidele
5) omab poolautonoomiat

Vastus

Loo vastavus protsesside ja nende lokaliseerimise vahel kloroplastides: 1) stroomas, 2) tülakoidis. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) ATP kasutamine
B) vee fotolüüs
B) klorofülli stimuleerimine
D) pentoosi moodustumine
D) elektronide ülekanne piki ensüümi ahelat

Vastus

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Nagu nimigi viitab, on fotosüntees sisuliselt orgaaniliste ainete loomulik süntees, mille käigus atmosfäärist ja veest väljuv CO2 muundatakse glükoosiks ja vabaks hapnikuks.

Selleks on vaja päikeseenergia olemasolu.

Fotosünteesi protsessi keemilist võrrandit võib üldiselt esitada järgmiselt:

Fotosünteesil on kaks faasi: tume ja hele. Fotosünteesi pimeda faasi keemilised reaktsioonid erinevad oluliselt valgusfaasi reaktsioonidest, kuid fotosünteesi tume ja hele faas sõltuvad üksteisest.

Valgusfaas võib esineda taimede lehtedel eranditult päikesevalguse käes. Pimeduse jaoks on süsihappegaasi olemasolu vajalik, mistõttu peab taim seda pidevalt atmosfäärist neelama. Allpool on toodud kõik fotosünteesi tumeda ja heleda faasi võrdlusomadused. Selleks koostati võrdlev tabel “Fotosünteesi faasid”.

Fotosünteesi valgusfaas

Fotosünteesi valgusfaasi peamised protsessid toimuvad tülakoidmembraanides. See hõlmab klorofülli, elektronide transpordivalke, ATP süntetaasi (ensüümi, mis kiirendab reaktsiooni) ja päikesevalgust.

Edasi võib reaktsioonimehhanismi kirjeldada järgmiselt: kui päikesevalgus tabab taimede rohelisi lehti, ergastuvad nende struktuuris klorofülli elektronid (negatiivne laeng), mis aktiivsesse olekusse minnes lahkuvad pigmendi molekulist ja satuvad taimede pinnale. väljaspool tülakoidi, mille membraan on samuti negatiivselt laetud. Samal ajal oksüdeeritakse klorofülli molekulid ja redutseeritakse juba oksüdeerunud molekulid, võttes nii lehestruktuuris olevast veest elektrone.

See protsess viib selleni, et veemolekulid lagunevad ja vee fotolüüsi tulemusena tekkinud ioonid loobuvad oma elektronidest ja muutuvad OH-radikaalideks, mis on võimelised edasisi reaktsioone läbi viima. Need reaktiivsed OH-radikaalid ühinevad seejärel täisväärtuslike veemolekulide ja hapniku moodustamiseks. Sel juhul pääseb vaba hapnik väliskeskkonda.

Kõigi nende reaktsioonide ja transformatsioonide tulemusena laetakse lehe tülakoidmembraan ühel küljel positiivselt (H+ iooni tõttu) ja teiselt poolt negatiivselt (elektronide tõttu). Kui nende laengute erinevus membraani kahel küljel jõuab üle 200 mV, läbivad prootonid ATP süntetaasi ensüümi spetsiaalseid kanaleid ja tänu sellele muundatakse ADP ATP-ks (fosforüülimisprotsessi tulemusena). Ja veest vabanev aatomvesinik taastab spetsiifilise kandja NADP+ NADP·H2-ks. Nagu näeme, toimub fotosünteesi valgusfaasi tulemusena kolm peamist protsessi:

1. ATP süntees;
2. NADP H2 loomine;
3. vaba hapniku moodustumine.

Viimane vabaneb atmosfääri ning NADP H2 ja ATP osalevad fotosünteesi pimedas faasis.

Fotosünteesi tume faas

Fotosünteesi tumedat ja heledat faasi iseloomustavad taimepoolsed suured energiakulutused, kuid tume faas kulgeb kiiremini ja nõuab vähem energiat. Tumefaasi reaktsioonid ei vaja päikesevalgust, seega võivad need toimuda nii päeval kui öösel.

Kõik selle faasi peamised protsessid toimuvad taime kloroplasti stroomas ja kujutavad endast ainulaadset atmosfääri süsinikdioksiidi järjestikuste transformatsioonide ahelat. Esimene reaktsioon sellises ahelas on süsinikdioksiidi fikseerimine. Et see toimuks sujuvamalt ja kiiremini, andis loodus ensüümi RiBP-karboksülaasi, mis katalüüsib CO2 fikseerimist.

Järgmisena toimub terve reaktsioonitsükkel, mille lõpuleviimine on fosfoglütseriinhappe muundumine glükoosiks (looduslik suhkur). Kõik need reaktsioonid kasutavad ATP ja NADP H2 energiat, mis tekkisid fotosünteesi valgusfaasis. Fotosüntees toodab lisaks glükoosile ka muid aineid. Nende hulgas on erinevad aminohapped, rasvhapped, glütserool ja nukleotiidid.

Fotosünteesi faasid: võrdlustabel

Võrdluskriteeriumid	Valgusfaas	Tume faas
päikesevalgus	Nõutud	Pole nõutud
Reaktsiooni koht	Kloroplasti grana	Kloroplasti strooma
Sõltuvus energiaallikast	Oleneb päikesevalgusest	Sõltub valgusfaasis tekkivast ATP-st ja NADP-st H2 ning atmosfäärist väljuva CO2 kogusest
Lähtematerjalid	Klorofüll, elektronide transpordi valgud, ATP süntetaas	Süsinikdioksiid
Etapi olemus ja mis moodustub	Vabaneb vaba O2, moodustuvad ATP ja NADP H2	Loodusliku suhkru (glükoosi) moodustumine ja CO2 neeldumine atmosfäärist

Fotosüntees - video

NADH – energia ja elu alus

Tavalises mõttes võib bioloogilist elu defineerida kui võimet toota rakus energiat. See energia on kehas sünteesitud kemikaalide kõrge energiasisaldusega fosfaatsidemed. Olulisemad kõrge energiasisaldusega ühendid on adenosiintrifosfaat (ATP), guanosiintrifosfaat (GTP), kreatiinfosforhape, (NAD(H) ja NADP(H)), fosforüülitud süsivesikud.

Nikotiinamiidadeniindinukleotiid (NADH) on koensüüm, mis esineb kõigis elusrakkudes ja kuulub redoksreaktsioone katalüüsivate ensüümide dehüdrogenaasi rühma; täidab elektronide ja vesiniku kandja funktsiooni, mida ta saab oksüdeeritavatest ainetest. Redutseeritud vorm (NADH) on võimeline kandma need üle teistele ainetele.

Kuidas jõudlust parandada

Mis on NADH? Paljud inimesed nimetavad seda "elu lühendiks". Ja tõepoolest on. NADH (nikotiinamiidadeniini dinukleotiidi koensüüm) leidub kõigis elusrakkudes ja on elutähtis element, mille kaudu rakkude sees energiat toodetakse. NADH osaleb ATP (ATP) tootmises. NAD(H) kui universaalne energiamolekul, erinevalt ATP-st, suudab laktaadi liigsest akumuleerumisest pidevalt mitokondreid maha laadida, et sellest püruvaadi moodustumiseks, kuna stimuleeritakse püruvaatdehüdrogenaasi kompleksi, mis on spetsiifiliselt tundlik NAD(H) suhtes. /NAD suhe.

Kroonilise väsimuse sündroom: keskenduge mitokondritele

Mitmed kliinilised uuringud on näidanud NADH-ravimite efektiivsust CFS-is. Päevane annus oli tavaliselt 50 mg. Kõige võimsam toime ilmnes pärast 2-4-nädalast ravi. Väsimus vähenes 37-52%. Lisaks paranes selline objektiivne kognitiivne parameeter nagu tähelepanu kontsentratsioon.

NADH kroonilise väsimussündroomi ravis

NADH (vitamiin B3 koensüüm), mis esineb kõigis elusrakkudes, kuulub redoksreaktsioone katalüüsivate ensüümide dehüdrogenaasi rühma; täidab elektronide ja vesiniku kandja funktsiooni, mida ta saab oksüdeeritavatest ainetest. See on rakkude varuenergiaallikas. Ta osaleb peaaegu kõigis energiatootmisreaktsioonides, tagades rakkude hingamise. Mõjutades ajus toimuvaid vastavaid protsesse, võib B3-vitamiini koensüüm ära hoida närvirakkude surma hüpoksia või vanusega seotud muutuste ajal. Osaleb maksa detoksikatsiooniprotsessides. Hiljuti on kindlaks tehtud selle võime blokeerida laktaatdehüdrogenaasi ja piirata seeläbi müokardi isheemilist ja/või hüpoksilist kahjustust. Suukaudse manustamise efektiivsuse uuringud kroonilise väsimussündroomi ravis on kinnitanud selle aktiveerivat toimet inimeste seisundile.

NADH spordis ja meditsiinis: väliskirjanduse ülevaade

Kirjutasime NADH-st (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat) varasemates artiklites. Nüüd tahame anda ingliskeelsetest allikatest teavet selle aine rolli ja tähtsuse kohta energia metabolismis organismis, selle mõju kohta närvisüsteemile ning selle rolli kohta mitmete patoloogiliste olukordade kujunemisel ja kasutusvõimaluste kohta organismis. meditsiin ja sport. (NADH monograafia allalaadimine).

Herbalife Quickspark CoEnzyme 1 (NADH) ATP energia

Looduslik energia raku tasemel

Quickspark on firma Herbalife toode. See on B3-vitamiini koensüümi1 stabiilne vorm. CoEnzyme1 leidis 1906. aastal Austrias teadlane nimega professor George Birkmayer. CoEnzyme1 töötati välja meditsiinilistel eesmärkidel ja seda kasutati Teises maailmasõjas.

NADH (Enada)

Nikotiinamiidadeniindinukleotiid (NADH) on aine, mis aitab kaasa ensüümide funktsionaalsusele organismis. NADH mängib rolli energia tootmisel ja aitab toota L-dopat, mille organism muudab neurotransmitteriks dopamiiniks. NADH-d hinnatakse paljude seisundite jaoks ja see võib olla kasulik vaimse funktsionaalsuse ja mälu parandamiseks.

Ensüümid, nagu valgud, jagunevad kahte rühma: lihtne Ja keeruline. Lihtsad koosnevad täielikult aminohapetest ja hüdrolüüsil moodustavad eranditult aminohappeid.Nende ruumilist korraldust piirab tertsiaarne struktuur. Need on peamiselt seedetrakti ensüümid: pepsiin, trüpsiin, lüsatsüüm, fosfataas. Komplekssed ensüümid sisaldavad lisaks valguosale ka mittevalgulisi komponente.Need mittevalgulised komponendid erinevad valguosaga (alloensüümiga) seondumise tugevuse poolest. Kui kompleksensüümi dissotsiatsioonikonstant on nii väike, et lahuses on kõik polüpeptiidahelad seotud oma mittevalguliste komponentidega ning eraldamise ja puhastamise käigus ei eraldu, siis nimetatakse mittevalgukomponenti nn. proteeside rühm ja seda peetakse ensüümmolekuli lahutamatuks osaks.

Under koensüüm mõista täiendavat rühma, mis on dissotsiatsioonil kergesti eraldatav alloensüümist. Alloensüümi ja kõige lihtsama rühma vahel on üsna keeruline kovalentne side. Alloensüümi ja koensüümi vahel on mittekovalentne side (vesinik või elektrostaatiline interaktsioon). Koensüümide tüüpilised esindajad on:

B1 - tiamiin; pürofosfaat (sisaldab B)

B2 - riboflaviin; FAD, FNK

PP – NAD, NADP

H – biotiin; biositiin

B6 - püridoksiin; püridoksaalfosfaat

Pantoteenhape: koensüüm A

Paljud kahevalentsed metallid (Cu, Fe, Mn, Mg) toimivad ka kofaktoritena, kuigi nad pole ei koensüümid ega proteesrühmad. Metallid on osa aktiivsest keskusest või stabiliseerivad aktiivse keskuse optimaalset struktuuri.

METALLIDENSÜÜMID

Fe, Fehemoglobiin, katalaas, peroksidaas

Cu, Cu tsütokroom oksüdaas

ZnDNA – polümeraas, dehüdrogenaas

Mgeksokinaas

Mnarginaas

Seglutatiooni reduktaas

ATP, piimhape ja tRNA võivad samuti täita kofaktori funktsiooni. Tuleb märkida, et kahekomponendiliste ensüümide üks eripära on see, et ei kofaktoril (koensüümil või proteesirühmal) ega alloensüümil ei ole eraldi katalüütilist aktiivsust, vaid ainult nende integreerimine üheks tervikuks, mis toimub vastavalt nende kolme programmile. -mõõtmeline korraldus, tagab keemiliste reaktsioonide kiire toimumise.

NAD ja NADP struktuur.

NAD ja NADP on püridiinist sõltuvate dehüdrogenaaside koensüümid.

NIKOTINAMIIDI ADNIINI DINE NUKLEOTIID.

NIKOTINAMIIDIADNIINDIINE NUKLEOAMIIDfosfaat (NADP)

NAD ja NADP võime mängida täpset vesinikukandjat on seotud nende olemasoluga nende struktuuris -

nikotiinhappe reamiid.

Rakkudes osalevad NAD-sõltuvad dehüdrogenaasid

elektronide ülemineku protsessides substraadist O-sse.

NADP-sõltuvad dehüdrogenaasid mängivad protsessis rolli -

sah biosüntees. Seetõttu koensüümid NAD ja NADP

erinevad rakusisese lokaliseerimise poolest: NAD

koondunud mitokondritesse ja enamikku NADP-st

asub tsütoplasmas.

FAD ja FMN struktuur.

FAD ja FMN on flaviini ensüümide proteesrühmad. Erinevalt NAD-st ja NADP-st on nad alloensüümiga väga kindlalt seotud.

FLAVINI MONONUKLEOTIID (FMN).

FLAVINATSÜÜDINUKLEOTIID.

FAD- ja FMN-molekuli aktiivseks osaks on isoalloksadiinitsükli riboflaviin, mille lämmastikuaatomitega saab kinnituda 2 vesinikuaatomit.