I.2 Fotosinteza, uvjeti potrebni za nju. Tamna faza fotosinteze Što je nadph u biologiji

- sinteza organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode uz obvezno 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 kloroplasti (građa kloroplasta – predavanje br. 7). Membrane kloroplastnih tilakoida sadrže fotosintetske pigmente: klorofile i karotenoide. Postoji nekoliko različitih vrsta klorofila ( a, b, c, d), glavni je klorofil a. U molekuli klorofila može se razlikovati porfirinska "glava" s atomom magnezija u središtu i fitolni "rep". Porfirinska "glava" je ravna struktura, hidrofilna je i stoga leži na površini membrane koja je okrenuta prema vodenom okolišu strome. Fitolni “rep” je hidrofoban i zbog toga zadržava molekulu klorofila u membrani.

Klorofili apsorbiraju crvenu i plavoljubičastu svjetlost, reflektiraju zelenu svjetlost i stoga biljkama daju karakterističnu zelenu boju. Molekule klorofila u tilakoidnim membranama organizirane su u fotosustavi. Biljke i modrozelene alge imaju fotosustav-1 i fotosustav-2, dok fotosintetske bakterije imaju fotosustav-1. Samo fotosustav-2 može razgraditi vodu kako bi oslobodio kisik i uzeo elektrone iz vodika vode.

Fotosinteza je složen proces u više koraka; reakcije fotosinteze dijele se u dvije skupine: reakcije svjetlosna faza i reakcije tamna faza.

Lagana faza

Ova faza se događa samo uz prisutnost svjetla u tilakoidnim membranama uz sudjelovanje klorofila, proteina za prijenos elektrona i enzima ATP sintetaze. Pod utjecajem kvanta svjetlosti, elektroni klorofila se pobuđuju, napuštaju molekulu i ulaze u vanjsku stranu tilakoidne membrane, koja u konačnici postaje negativno nabijena. Oksidirane molekule 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 ioni odustaju od svojih elektrona, postajući reaktivni radikali.OH:

OH - → .OH + e - .

OH radikali spajaju se u vodu i slobodni kisik:

4BR. → 2H 2 O + O 2.

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

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Dakle, u svjetlosnoj fazi dolazi do fotolize vode koju prate tri važna procesa: 1) sinteza ATP-a; 2) stvaranje NADPH 2; 3) stvaranje kisika. Kisik difundira u atmosferu, ATP i NADPH 2 transportiraju se u stromu kloroplasta i sudjeluju u procesima tamne faze.

1 - stroma kloroplasta; 2 - grana tilakoid.

Tamna faza

Ova faza se događa u stromi kloroplasta. Njegove reakcije ne zahtijevaju svjetlosnu energiju, pa se ne odvijaju samo na svjetlu, već iu 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 s pet ugljika. ribuloza bifosfat(RiBF); enzim katalizira reakciju Ribuloza bifosfat karboksilaza(RiBP karboksilaza). Kao rezultat karboksilacije ribuloza bisfosfata nastaje nestabilni spoj sa šest ugljikovih atoma koji se odmah raspada u dvije molekule fosfoglicerinska kiselina(FGK). Tada se odvija ciklus reakcija u kojima se fosfoglicerinska kiselina pretvara kroz niz međuprodukata u glukozu. Ove reakcije koriste energiju ATP-a i NADPH 2 nastale u svjetlosnoj fazi; Ciklus ovih reakcija naziva se "Calvinov ciklus":

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

Uz glukozu, tijekom fotosinteze nastaju i drugi monomeri složenih organskih spojeva - 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 spojevi s tri ugljika (C3). C 3 fotosinteza je otkrivena prije C 4 fotosinteze (M. Calvin). To je C 3 fotosinteza koja je opisana gore, pod naslovom "Tamna faza". Karakteristične značajke fotosinteze C 3: 1) akceptor ugljičnog dioksida je RiBP, 2) reakciju karboksilacije RiBP katalizira RiBP karboksilaza, 3) kao rezultat karboksilacije RiBP nastaje spoj sa šest ugljika, koji se razlaže na dva PGA. FGK se vraća na trioza fosfati(TF). Dio TF-a koristi se za regeneraciju RiBP-a, a dio se pretvara u glukozu.

1 - kloroplast; 2 - peroksisom; 3 - mitohondrije.

Ovo je apsorpcija kisika i oslobađanje ugljičnog dioksida ovisna o svjetlosti. Početkom prošlog stoljeća utvrđeno je da kisik potiskuje fotosintezu. Kako se pokazalo, 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. Kisik je kompetitivni inhibitor fiksacije ugljičnog dioksida. Fosfatna skupina se odvaja i fosfoglikolat postaje glikolat, koji biljka mora iskoristiti. Ulazi u peroksisome, gdje se oksidira u glicin. Glicin ulazi u mitohondrije, gdje se oksidira u serin, uz gubitak već vezanog ugljika u obliku CO2. Kao rezultat, dvije molekule glikolata (2C + 2C) se pretvaraju u jednu PGA (3C) i CO 2. Fotorespiracija dovodi do smanjenja prinosa C3 biljaka za 30-40% ( Sa 3 biljke- biljke karakterizirane C 3 fotosintezom).

C 4 fotosinteza je fotosinteza u kojoj su prvi produkt spojevi s četiri ugljika (C 4). Godine 1965. ustanovljeno je da su kod nekih biljaka (šećerna trska, kukuruz, sirak, proso) prvi produkti fotosinteze četverougljikove kiseline. Te su se biljke zvale Sa 4 biljke. Godine 1966. australski znanstvenici Hatch i Slack pokazali su da C4 biljke praktički nemaju fotorespiraciju i puno učinkovitije apsorbiraju ugljični dioksid. Put transformacije ugljika u C 4 biljkama počeo se nazivati od Hatch-Slacka.

C 4 biljke karakterizira posebna anatomska građa lista. Svi vaskularni snopovi okruženi su dvostrukim slojem stanica: vanjski sloj su stanice mezofila, unutarnji sloj su stanice ovojnice. Ugljični dioksid je fiksiran u citoplazmi mezofilnih stanica, akceptor je fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), kao rezultat karboksilacije PEP-a 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 s O 2 . Kloroplasti mezofila imaju mnogo zrna u kojima se aktivno odvijaju reakcije svjetlosne faze. Reakcije tamne faze odvijaju se u kloroplastima stanica ovojnice.

Oksaloacetat (4C) se pretvara u malat, koji se transportira kroz plazmodezmate u stanice omotača. Ovdje se dekarboksilira i dehidrogenira da nastane piruvat, CO 2 i NADPH 2 .

Piruvat se vraća u stanice mezofila i regenerira pomoću energije ATP-a u PEP-u. CO 2 se ponovno fiksira RiBP karboksilazom da nastane PGA. Za regeneraciju PEP-a potrebna je energija ATP-a, pa je potrebno gotovo dvostruko više energije nego fotosinteza C 3 .

Značenje fotosinteze

Zahvaljujući fotosintezi, milijarde tona ugljičnog dioksida se apsorbiraju iz atmosfere svake godine i oslobađaju se milijarde tona kisika; fotosinteza je glavni izvor stvaranja organskih tvari. Kisik tvori ozonski omotač koji štiti žive organizme od kratkovalnog ultraljubičastog zračenja.

Tijekom fotosinteze, zeleni list koristi samo oko 1% sunčeve energije koja pada na njega; produktivnost je oko 1 g organske tvari po 1 m2 površine na sat.

Kemosinteza

Sinteza organskih spojeva iz ugljičnog dioksida i vode, koja se provodi ne zbog energije svjetlosti, već zbog energije oksidacije anorganskih tvari, naziva se kemosinteza. Kemosintetski organizmi uključuju neke vrste bakterija.

Nitrifikacijske bakterije amonijak se oksidira u nitratnu, a zatim u dušičnu kiselinu (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

Željezne bakterije pretvaraju fero željezo u oksid željeza (Fe 2+ → Fe 3+).

Sumporne bakterije oksidirati vodikov 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 oksidacijskih reakcija 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.

Kemosintetske bakterije doprinose nakupljanju minerala u tlu, poboljšavaju plodnost tla, promiču pročišćavanje otpadnih voda itd.

Ići predavanja br.11“Pojam metabolizma. Biosinteza proteina"

Ići predavanja br.13“Metode diobe eukariotskih stanica: mitoza, mejoza, amitoza”

Postoje tri vrste plastida:

• kloroplasti- zelena, funkcija - fotosinteza
• kromoplasti- crvena i žuta, trošni su kloroplasti, mogu dati svijetle boje laticama i plodovima.
• leukoplasti- bezbojan, funkcija - skladištenje tvari.

Građa kloroplasta

Prekriven s dvije membrane. Vanjska membrana je glatka, unutarnja ima izrasline prema unutra - tilakoide. Hrpe kratkih tilakoida nazivaju se žitarica, povećavaju površinu unutarnje membrane kako bi primili što više fotosintetskih enzima.

Unutarnji okoliš kloroplasta naziva se stroma. Sadrži cirkularnu DNA i ribosome, zbog kojih kloroplasti samostalno grade dio svojih proteina, zbog čega se nazivaju poluautonomnim organelima. (Vjeruje se da su plastidi prije bili slobodne bakterije koje su velike stanice apsorbirale, ali nisu bile probavljene.)

Fotosinteza (jednostavna)

U zelenom lišću na svjetlu
U kloroplastima pomoću klorofila
Od ugljičnog dioksida i vode
Sintetiziraju se glukoza i kisik.

Fotosinteza (srednja težina)

1. Lagana faza.
Nastaje na svjetlu u grani kloroplasta. Pod utjecajem svjetlosti dolazi do razgradnje (fotolize) vode pri čemu nastaje kisik koji se oslobađa, kao i atomi vodika (NADP-H) i ATP energija koja se koristi u sljedećoj fazi.

2. Tamna faza.
Javlja se i na svjetlu i u tami (svjetlo nije potrebno), u stromi kloroplasta. Iz ugljičnog dioksida dobivenog iz okoliša i vodikovih atoma dobivenih u prethodnoj fazi, glukoza se sintetizira korištenjem energije ATP-a dobivene u prethodnoj fazi.

1. Uspostavite korespondenciju između procesa fotosinteze i faze u kojoj se odvija: 1) svjetlo, 2) tamno. Napiši brojeve 1 i 2 pravilnim redoslijedom.
A) stvaranje NADP-2H molekula
B) oslobađanje kisika
B) sinteza monosaharida
D) sinteza molekula ATP-a
D) dodavanje ugljičnog dioksida ugljikohidratu

Odgovor

2. Uspostavite korespondenciju između karakteristike i faze fotosinteze: 1) svjetlo, 2) tamno. Napiši brojeve 1 i 2 pravilnim redoslijedom.
A) fotoliza vode
B) fiksacija ugljičnog dioksida
B) cijepanje molekula ATP-a
D) ekscitacija klorofila svjetlosnim kvantima
D) sinteza glukoze

Odgovor

3. Uspostavite korespondenciju između procesa fotosinteze i faze u kojoj se odvija: 1) svjetlo, 2) tama. Napiši brojeve 1 i 2 pravilnim redoslijedom.
A) stvaranje NADP*2H molekula
B) oslobađanje kisika
B) sinteza glukoze
D) sinteza molekula ATP-a
D) smanjenje ugljičnog dioksida

Odgovor

4. Uspostavite korespondenciju između procesa i faze fotosinteze: 1) svjetlo, 2) tamno. Napiši brojeve 1 i 2 redom koji odgovara slovima.
A) polimerizacija glukoze
B) vezanje ugljičnog dioksida
B) Sinteza ATP-a
D) fotoliza vode
D) stvaranje atoma vodika
E) sinteza glukoze

Odgovor

5. Uspostavite korespondenciju između faza fotosinteze i njihovih karakteristika: 1) svjetlo, 2) tamno. Napiši brojeve 1 i 2 redom koji odgovara slovima.
A) Dolazi do fotolize vode
B) Nastaje ATP
B) kisik se oslobađa u atmosferu
D) nastavlja s trošenjem ATP energije
D) reakcije se mogu pojaviti i na svjetlu i u tami

Odgovor

6 sub. Uspostavite korespondenciju između faza fotosinteze i njihovih karakteristika: 1) svjetlo, 2) tamno. Napiši brojeve 1 i 2 redom koji odgovara slovima.
A) obnova NADP+
B) transport vodikovih iona kroz membranu
B) javlja se u grani kloroplasta
D) sintetiziraju se molekule ugljikohidrata
D) elektroni klorofila prelaze na višu energetsku razinu
E) Troši se ATP energija

Odgovor

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

Analizirajte tablicu. Popunite prazna polja tablice koristeći pojmove i termine navedene u popisu. Za svaku ćeliju označenu slovima odaberite odgovarajući pojam s ponuđenog popisa.
1) tilakoidne membrane
2) svijetla faza
3) fiksacija anorganskog ugljika
4) fotosinteza vode
5) tamna faza
6) stanična citoplazma

Odgovor

Analizirajte tablicu “Reakcije fotosinteze”. Za svako slovo odaberite odgovarajući pojam s ponuđenog popisa.
1) oksidativna fosforilacija
2) oksidacija NADP-2H
3) tilakoidne membrane
4) glikoliza
5) dodavanje ugljičnog dioksida na pentozu
6) stvaranje kisika
7) stvaranje ribuloza difosfata i glukoze
8) sinteza 38 ATP

Odgovor

Odaberite tri mogućnosti. Tamnu fazu fotosinteze karakterizira
1) pojava procesa na unutarnjim membranama kloroplasta
2) sinteza glukoze
3) fiksacija ugljičnog dioksida
4) tijek procesa u stromi kloroplasta
5) prisutnost fotolize vode
6) Stvaranje ATP-a

Odgovor

1. Dolje navedene značajke, osim dvije, koriste se za opisivanje strukture i funkcija prikazane stanične organele. Odredite dvije karakteristike koje "ispadaju" iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene.

2) nakuplja molekule ATP-a
3) osigurava fotosintezu

5) ima poluautonomiju

Odgovor

2. Sve dolje navedene karakteristike, osim dvije, mogu se koristiti za opisivanje stanične organele prikazane na slici. Odredite dvije karakteristike koje "ispadaju" iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) jednomembranski organel
2) sastoji se od krista i kromatina
3) sadrži kružnu DNK
4) sintetizira vlastiti protein
5) sposoban za diobu

Odgovor

Sve sljedeće karakteristike, osim dvije, mogu se koristiti za opisivanje strukture i funkcija kloroplasta. Odredite dvije karakteristike koje "ispadaju" iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) je organela s dvostrukom membranom
2) ima svoju zatvorenu molekulu DNA
3) je poluautonomna organela
4) formira vreteno
5) ispunjen staničnim sokom sa saharozom

Odgovor

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Stanični organel koji sadrži molekulu DNA
1) ribosom
2) kloroplast
3) stanično središte
4) Golgijev kompleks

Odgovor

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

Odgovor

Sve sljedeće karakteristike, osim dvije, mogu se koristiti za određivanje procesa svjetlosne faze fotosinteze. Odredite dvije karakteristike koje "ispadaju" iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) fotoliza vode


4) stvaranje molekularnog kisika

Odgovor

Odaberite dva točna odgovora od pet i zapišite brojeve pod kojima su označeni. Tijekom svjetlosne faze fotosinteze u stanici
1) kisik nastaje kao rezultat razgradnje molekula vode
2) ugljikohidrati se sintetiziraju iz ugljičnog dioksida i vode
3) dolazi do polimerizacije molekula glukoze u obliku škroba
4) Sintetizirane su molekule ATP-a
5) energija molekula ATP-a troši se na sintezu ugljikohidrata

Odgovor

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Koja stanična organela sadrži DNA?
1) vakuola
2) ribosom
3) kloroplast
4) lizosom

Odgovor

U tekst "Sinteza organskih tvari u biljci" unijeti pojmove koji nedostaju iz predloženog popisa, koristeći numeričke oznake. Zapišite odabrane brojeve redoslijedom koji odgovara slovima. Biljke pohranjuju energiju potrebnu za svoje postojanje u obliku organskih tvari. Te se tvari sintetiziraju tijekom __________ (A). Taj se proces događa u stanicama lista u __________ (B) - posebnim zelenim plastidima. Sadrže posebnu zelenu tvar – __________ (B). Preduvjet za nastanak organskih tvari uz vodu i ugljikov dioksid je __________ (D).
Popis pojmova:
1) disanje
2) isparavanje
3) leukoplast
4) hrana
5) svjetlo
6) fotosinteza
7) kloroplast
8) klorofil

Odgovor

Odaberite jednu, najispravniju opciju. U stanicama se primarna sinteza glukoze odvija u
1) mitohondriji
2) endoplazmatski retikulum
3) Golgijev kompleks
4) kloroplasti

Odgovor

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Molekule kisika tijekom fotosinteze nastaju zbog razgradnje molekula
1) ugljični dioksid
2) glukoza
3) ATP
4) voda

Odgovor

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Jesu li sljedeće tvrdnje o fotosintezi točne? A) U svjetlosnoj fazi energija svjetlosti se pretvara u energiju kemijskih veza glukoze. B) Reakcije tamne faze odvijaju se na tilakoidnim membranama u koje ulaze molekule ugljičnog dioksida.
1) samo A je točno
2) samo je B točno
3) obje su presude točne
4) obje presude su netočne

Odgovor

1. Uspostavite točan slijed procesa koji se odvijaju tijekom fotosinteze. Upiši u tablicu brojeve pod kojima su označeni.
1) Korištenje ugljičnog dioksida
2) Stvaranje kisika
3) Sinteza ugljikohidrata
4) Sinteza ATP molekula
5) Ekscitacija klorofila

Odgovor

2. Uspostavite točan redoslijed procesa fotosinteze.
1) pretvorba Sunčeve energije u ATP energiju
2) stvaranje pobuđenih elektrona klorofila
3) fiksacija ugljičnog dioksida
4) stvaranje škroba
5) pretvaranje energije ATP u energiju glukoze

Odgovor

3. Uspostavite redoslijed procesa koji se odvijaju tijekom fotosinteze. Zapiši odgovarajući niz brojeva.

2) Razgradnja ATP-a i oslobađanje energije
3) sinteza glukoze
4) sinteza molekula ATP
5) stimulacija klorofila

Odgovor

Odaberite tri značajke građe i funkcije kloroplasta
1) unutarnje membrane tvore kriste
2) u žitaricama se odvijaju mnoge reakcije
3) u njima se javlja sinteza glukoze
4) su mjesto sinteze lipida
5) sastoji se od dvije različite čestice
6) organele s dvostrukom membranom

Odgovor

Prepoznajte tri točne tvrdnje s općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene u tablici. Tijekom svjetlosne faze odvija se fotosinteza
1) fotoliza vode
2) redukcija ugljičnog dioksida u glukozu
3) sinteza molekula ATP-a korištenjem energije sunčeve svjetlosti
4) veza vodika s NADP+ transporterom
5) korištenje energije molekula ATP-a za sintezu ugljikohidrata

Odgovor

Sve osim dvije dolje navedene karakteristike mogu se koristiti za opisivanje svjetlosne faze fotosinteze. Odredite dvije karakteristike koje "ispadaju" iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) nastaje nusprodukt - kisik
2) javlja se u stromi kloroplasta
3) vezanje ugljičnog dioksida
4) Sinteza ATP-a
5) fotoliza vode

Odgovor

Odaberite jednu, najispravniju opciju. Proces fotosinteze treba smatrati jednom od važnih karika u ciklusu ugljika u biosferi, budući da tijekom
1) biljke apsorbiraju ugljik iz nežive prirode u živu tvar
2) biljke ispuštaju kisik u atmosferu
3) organizmi ispuštaju ugljični dioksid tijekom disanja
4) industrijska proizvodnja nadopunjuje atmosferu ugljičnim dioksidom

Odgovor

Uspostavite podudarnost između faza procesa i procesa: 1) fotosinteza, 2) biosinteza proteina. Napiši brojeve 1 i 2 pravilnim redoslijedom.
A) oslobađanje slobodnog kisika
B) stvaranje peptidnih veza između aminokiselina
B) sinteza mRNA na DNA
D) proces prevođenja
D) obnova ugljikohidrata
E) konverzija NADP+ u NADP 2H

Odgovor

Odaberite stanične organele i njihove strukture uključene u proces fotosinteze.
1) lizosomi
2) kloroplasti
3) tilakoidi
4) žitarice
5) vakuole
6) ribosomi

Odgovor

Sljedeći pojmovi, osim dva, koriste se za opisivanje plastida. Prepoznajte dva pojma koja “ispadaju” iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označeni u tablici.
1) pigment
2) glikokaliks
3) grana
4) krista
5) tilakoid

Odgovor

Odgovor

Sve osim dvije od sljedećih karakteristika mogu se koristiti za opisivanje procesa fotosinteze. Odredite dvije karakteristike koje “ispadaju” s opće liste i zapišite brojeve pod kojima su označene u vašem odgovoru.
1) Za izvođenje procesa koristi se svjetlosna energija.
2) Proces se odvija u prisutnosti enzima.
3) Središnju ulogu u procesu ima molekula klorofila.
4) Proces je popraćen raspadom molekule glukoze.
5) Proces se ne može dogoditi u prokariotskim stanicama.

Odgovor

Sljedeći pojmovi, osim dva, koriste se za opisivanje tamne faze fotosinteze. Prepoznajte dva pojma koja "ispadaju" s općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označeni.
1) fiksacija ugljičnog dioksida
2) fotoliza
3) oksidacija NADP 2H
4) grana
5) stroma

Odgovor

Dolje navedene značajke, osim dvije, koriste se za opisivanje strukture i funkcija prikazane stanične organele. Odredite dvije karakteristike koje "ispadaju" iz općeg popisa i zapišite brojeve pod kojima su označene.
1) razgrađuje biopolimere u monomere
2) nakuplja molekule ATP-a
3) osigurava fotosintezu
4) odnosi se na dvomembranske organele
5) ima poluautonomiju

Odgovor

Uspostavite korespondenciju između procesa i njihove lokalizacije u kloroplastima: 1) stroma, 2) tilakoid. Napiši brojeve 1 i 2 redom koji odgovara slovima.
A) korištenje ATP-a
B) fotoliza vode
B) stimulacija klorofila
D) stvaranje pentoze
D) prijenos elektrona duž enzimskog lanca

Odgovor

© D.V. Pozdnjakov, 2009-2019

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

Za to je potrebna prisutnost sunčeve energije.

Kemijska jednadžba za proces fotosinteze općenito se može prikazati na sljedeći način:

Fotosinteza ima dvije faze: tamnu i svijetlu. Kemijske reakcije tamne faze fotosinteze bitno se razlikuju od reakcija svijetle faze, no tamna i svijetla faza fotosinteze ovise jedna o drugoj.

Svjetlosna faza može se pojaviti u listovima biljaka isključivo na sunčevoj svjetlosti. Za mrak je neophodna prisutnost ugljičnog dioksida, zbog čega ga biljka mora stalno apsorbirati iz atmosfere. U nastavku će biti navedene sve usporedne karakteristike tamne i svijetle faze fotosinteze. U tu svrhu izrađena je usporedna tablica "Faze fotosinteze".

Svjetlosna faza fotosinteze

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

Nadalje, mehanizam reakcije može se opisati na sljedeći način: kada sunčeva svjetlost pogodi 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. Pritom dolazi do oksidacije molekula klorofila, a redukcije već oksidiranih molekula, preuzimajući 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 zatim se kombiniraju kako bi stvorili punopravne molekule vode i kisika. U tom slučaju slobodni kisik izlazi u vanjski okoliš.

Kao rezultat svih ovih reakcija i transformacija, tilakoidna membrana lista s jedne strane je nabijena pozitivno (zbog H+ iona), a s druge strane negativno (zbog elektrona). Kada razlika između ovih naboja na obje strane membrane dosegne 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 vodik, koji se oslobađa iz vode, obnavlja specifični nosač NADP+ u NADP·H2. Kao što vidimo, kao rezultat svjetlosne faze fotosinteze javljaju se tri glavna procesa:

1. sinteza ATP-a;
2. stvaranje NADP H2;
3. stvaranje slobodnog kisika.

Potonji se ispušta u atmosferu, a NADP H2 i ATP sudjeluju u tamnoj fazi fotosinteze.

Tamna faza fotosinteze

Tamna i svijetla faza fotosinteze karakterizirane su velikim utroškom energije od strane biljke, ali tamna faza se odvija brže i zahtijeva manje energije. Reakcije tamne faze ne zahtijevaju sunčevu svjetlost, pa se mogu dogoditi i danju i noću.

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

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

Faze fotosinteze: usporedna tablica

Kriteriji usporedbe	Lagana faza	Tamna faza
sunčeva svjetlost	Potreban	Nije obavezno
Mjesto reakcije	Grana kloroplasta	Stroma kloroplasta
Ovisnost o izvoru energije	Ovisi o sunčevoj svjetlosti	Ovisi o ATP-u i NADP-u H2 nastalom u svjetlosnoj fazi te o količini CO2 iz atmosfere
Polazni materijali	Klorofil, transportni proteini elektrona, ATP sintetaza	Ugljični dioksid
Suština faze i što nastaje	Oslobađa se slobodni O2, nastaju ATP i NADP H2	Stvaranje prirodnog šećera (glukoze) i apsorpcija CO2 iz atmosfere

Fotosinteza - video

NADH - osnova energije i života

U uobičajenom smislu, biološki život može se definirati kao sposobnost stvaranja energije unutar stanice. Ova energija su visokoenergetske fosfatne veze kemikalija sintetiziranih 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 skupine dehidrogenaza enzima koji kataliziraju redoks reakcije; obavlja funkciju prijenosnika elektrona i vodika, koje prima od oksidirajućih tvari. Reducirani oblik (NADH) ih je sposoban prenijeti na druge tvari.

Kako poboljšati performanse

Što je NADH? Mnogi ljudi to nazivaju "skraćenicom za život". I doista je tako. NADH (nikotinamid adenin dinukleotid koenzim) nalazi se u svim živim stanicama i vitalni je element preko kojeg se proizvodi energija unutar stanica. NADH je uključen u proizvodnju ATP-a (ATP). NAD(H), kao univerzalna energetska molekula, za razliku od ATP-a, može konstantno rasteretiti mitohondrije od prekomjernog nakupljanja laktata prema stvaranju piruvata iz njega, zbog stimulacije kompleksa piruvat dehidrogenaze koji je osjetljiv upravo na NAD(H) /NAD omjer.

Sindrom kroničnog umora: fokus na mitohondrije

Brojne kliničke studije pokazale su učinkovitost NADH lijekova u CFS-u. Dnevna doza obično je bila 50 mg. Najjači učinak dogodio se nakon 2-4 tjedna liječenja. Umor se smanjio za 37-52%. Osim toga, poboljšao se takav objektivni kognitivni parametar kao što je koncentracija pažnje.

NADH u liječenju sindroma kroničnog umora

NADH (koenzim vitamina B3), prisutan u svim živim stanicama, dio je skupine dehidrogenaza enzima koji kataliziraju redoks reakcije; obavlja funkciju prijenosnika elektrona i vodika, koje prima od oksidirajućih tvari. On je rezervni izvor energije u stanicama. Sudjeluje u gotovo svim reakcijama proizvodnje energije, osiguravajući disanje stanica. Utječući na odgovarajuće procese u mozgu, koenzim vitamina B3 može spriječiti smrt živčanih stanica tijekom hipoksije ili promjena povezanih sa starenjem. Sudjeluje u procesima detoksikacije u jetri. Nedavno je utvrđena njegova sposobnost blokiranja laktat dehidrogenaze i time ograničavanja ishemijskog i/ili hipoksičnog oštećenja miokarda. Istraživanja učinkovitosti oralne primjene u liječenju sindroma kroničnog umora potvrdila su njezin aktivirajući učinak na stanje ljudi.

NADH u sportu i medicini: pregled strane literature

O NADH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) pisali smo u prethodnim člancima. Sada želimo pružiti informacije iz izvora na engleskom jeziku o ulozi i značaju ove supstance u energetskom metabolizmu u tijelu, njenom učinku na živčani sustav i njenoj ulozi u razvoju brojnih patoloških situacija i izgledima za upotrebu u medicine i sporta. (Preuzmi monografiju o NADH).

Herbalife Quickspark koenzim 1 (NADH) ATP energija

Prirodna energija na staničnoj razini

Quickspark je proizvod tvrtke Herbalife. To je stabilan oblik vitamina B3 koenzima1. CoEnzyme1 otkrio je 1906. godine u Austriji znanstvenik po imenu profesor George Birkmayer. CoEnzyme1 razvijen je u medicinske svrhe i korišten u Drugom svjetskom ratu.

NADH (enada)

Nikotinamid adenin dinukleotid (NADH) je tvar koja pomaže funkcioniranje 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 funkcije i pamćenja.

Enzimi se, kao i proteini, dijele u 2 skupine: jednostavan I kompleks. Jednostavni se sastoje isključivo od aminokiselina i hidrolizom tvore isključivo aminokiseline, a prostorna im je organizacija ograničena tercijarnom strukturom. To su uglavnom gastrointestinalni enzimi: pepsin, tripsin, lizacim, fosfataza. Složeni enzimi osim proteinskog dijela sadrže i neproteinske komponente.Te se neproteinske komponente razlikuju po snazi ​​vezanja na proteinski dio (aloenzim). Ako je konstanta disocijacije složenog enzima tako mala da su u otopini svi polipeptidni lanci povezani sa svojim neproteinskim komponentama i nisu odvojeni tijekom izolacije i pročišćavanja, tada se neproteinska komponenta naziva protetička grupa a smatra se sastavnim dijelom molekule enzima.

Pod, ispod koenzim razumjeti dodatnu skupinu koja se lako odvaja od aloenzima nakon disocijacije. Između aloenzima i najjednostavnije skupine postoji prilično složena kovalentna veza. Između aloenzima i koenzima postoji nekovalentna veza (vodikove ili elektrostatske 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 prostetičke skupine. Metali su dio aktivnog centra ili stabiliziraju optimalnu strukturu aktivnog centra.

METALIENZIMI

Fe, fehemoglobin, katalaza, peroksidaza

Cu,Cu citokrom oksidaza

ZnDNA – polimeraza, dehidrogenaza

Mgheksokinaza

Mnarginaza

Seglutation reduktaza

ATP, mliječna kiselina i tRNA također mogu obavljati funkciju kofaktora. Treba istaknuti jednu karakterističnu značajku dvokomponentnih enzima, a to je da ni kofaktor (koenzim ili prostetička skupina) ni aloenzim pojedinačno ne pokazuju katalitičku aktivnost, već samo njihova integracija u jedinstvenu cjelinu, koja se odvija u skladu s programom njihova tri -dimenzionalna organizacija, osigurava brzo odvijanje kemijskih reakcija.

Struktura NAD i NADP.

NAD i NADP su koenzimi dehidrogenaza ovisnih o piridinu.

NIKOTINAMID ADNIN DIN NUKLEOTID.

NIKOTINAMID ADNIN DINE NUKLEOAMID FOSFAT (NADP)

Sposobnost NAD i NADP da igraju ulogu točnog nosača vodika povezana je s prisutnošću u njihovoj strukturi -

reamid nikotinske kiseline.

U stanicama su uključene NAD-ovisne dehidrogenaze

u procesima prijenosa elektrona sa supstrata na O.

NADP-ovisne dehidrogenaze igraju ulogu u procesu -

sah biosinteza. Prema tome, koenzimi NAD i NADP

razlikuju se po intracelularnoj lokalizaciji: NAD

koncentriran u mitohondrijima, a najveći dio NADP

nalazi se u citoplazmi.

Struktura FAD i FMN.

FAD i FMN su prostetske skupine enzima flavina. Oni su vrlo čvrsto vezani za aloenzim, za razliku od NAD i NADP.

FLAVIN MONONUKLEOTID (FMN).

FLAVINACETILDINUKLEOTID.

Aktivni dio molekule FAD i FMN je izoaloksadinski prsten riboflavina, na čije atome dušika mogu biti vezana 2 atoma vodika.