Химизм процесса фотосинтеза и его биологическая роль

Фотосинтез – это процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) в зеленых частях растения на свету с выделением кислорода. В ходе этого процесса из веществ бедных энергией – СО2 и Н2О – образуется вещество богатое энергией – С6Н12О6 и О2.Суммарное уравнение:6СО2 + 6Н2О  С6Н12О6 + 6О2 Фотосинтез – сложный многоступенчатый процесс, протекающий с участием множества ферментов. Различают две фазы фотосинтеза: световую и темновую. Световая фаза:Квант света, попав на молекулу хлорофилла, приводит ее в возбужденное состояние, и она теряет электрон. Электрон подхватывается молекулой-переносчиком, которая переносит его на другую сторону мембраны тилакоида. Молекула хлорофилла восстанавливает потерю электрона, отбирая его у молекулы воды. В результате потери электронов молекула воды разлагается на протоны и атомы кислорода (из них образуются молекулы О2, которые диффундируют через мембрану во внешнюю среду). Протоны накапливаются внутри тилакоида. Таким образом, по одну сторону мембраны собираются протоны и она заряжается положительно, а по другую электроны и она заражается отрицательно.По мере накопления по обеим сторонам мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов.В мембраны тилакоида встроены молекулы фермента АТФ-синтетазы, внутри которой имеется канал, через который могут пройти протоны. Когда разность потенциалов достигнет критического значения, протоны начинают двигаться через канал. Освобождающаяся при этом энергия тратится на синтез АТФ, которая переправляется в места синтеза углеводов.Протоны встречаются с электронами и образуют атомы, которые также переправляются в места синтеза углеводов.Таким образом, в световой фазе энергия квантов света превращается в химическую энергию макроэргических связей АТФ и освобождается кислород. Кислород частично используется для внутриклеточного дыхания, но значительно большая его часть выделяется в атмосферу. Темновая фаза:Для химических реакций этой фазы свет не нужен. Эти реакции связаны с образованием сложных органических соединений (в основном углеводов): 6СО2 + 24Н  С6Н12О6 + 6Н2О В процессе фотосинтеза обычно образуется крахмал. У некоторых растений в результате фотосинтеза образуется не крахмал, а только сахар (например, у лука). Кроме того, в хлоропластах могут образовываться белки за счет поступивших из корня неорганических форм азота и углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза.Пигменты делятся на: хлорофилы, каратиноиды, фикобилины.

При нециклическом потоке электронов принимают участие две фотосистемы: фотосисиема1 и фотосистема2. В процессе нециклического фотофосфорилирование происходит фотолиз воды, образуется кислород, АТФ и восстановленный НАТФ.

Темновая стадия делится на: цикл Кальвина, цикл Хэтча-Слэка, путь фотосинтеза.

Цикл Кальвина: карбоксилирование-присоединение углекислого газа. восстановление и регенерация.