Особенности пластического обмена у растений

1. Особенности пластического обмена у растений

Автор: Галда Елена Николаевна,
Учитель биологии МОУ «СОШ №10»

2. .

Пластический обмен (ассимиляция,
анаболизм) – это совокупность реакций
синтеза в организме, идущих с затратой
энергии. Он включает следующие основные
стороны:
Биосинтез белка
Биосинтез липидов
Биосинтез углеводов
Биосинтез нуклеиновых кислот

3. .

Зеленые растения – автотрофные организмы,
способные самостоятельно синтезировать все
необходимые для жизнедеятельности
органические вещества, используя в качестве
источника углерода простое неорганическое
вещество – диоксид углерода СО2, который
находится в избытке в окружающей атмосфере.
При этом для осуществления биосинтеза растения
используют энергию солнечного света, т.е.
являются фототрофами.

4. .Фотосинтез – один из наиболее важных процессов пластического обмена.

Что же такое ФОТОСИНТЕЗ?
Фотосинтез – это процесс
превращения энергии света в
энергию химических связей
органических соединений в
хлоропластах растительной
клетки.
Фотосинтез – это биосинтез
углеводов в растительной
клетке, образование
органических веществ
(глюкоза) из неорганических
(углекислый газ и вода)
зелеными растениями на
свету.
При этом побочным продуктом
является КИСЛОРОД.

5. Значение фотосинтеза.

Фототрофы
–
зеленые
растения
и
цианобактерии – аккумулируют энергию
солнечного света в виде энергии химических
связей. Все живое на земле так или иначе
зависит от фототрофов, которые поставляют
гетеротрофам углерод и энергию в виде
готовых
органических
соединений.
По
большему счету автоторофы стоят в начале
всех пищевых цепей на земле.
Побочный
продукт
фотосинтеза
–
кислород – используется аэробами для
дыхания, т.е. для катаболизма. Запасы всех
горючих полезных ископаемых на нашей
планете – это продукт сложных химических
превращений растений, живших на Земле
миллионы лет назад. Таким образом,
человек, сжигая газ или уголь, использует
энергию Солнца, аккумулированную когда-то
древними растениями.

6.

Процесс фотосинтеза включает очень много реакций, осуществляемых
благодаря различным пигментам, ферментам, коферментам и др.
Хлорофиллы - основные пигменты, но еще есть каротиноиды и фикобилины.
У растений распространены два пути фотосинтеза : C3 и С4. У других
организмов есть своя специфика реакций. Общее – во всех них в общей
сложности происходит преобразование энергии фотонов в химическую связь.

7.

В зеленых клетках растений при участии
диоксида углерода и воды происходит синтез
простого сахара – например, глюкозы, в
ковалентных связях которой и накоплена
энергия.
Весь процесс фотосинтеза условно разделяют
на две фазы — световую и темновую.
Для первой необходимо световое излучение
(hν), дающее энергию для протекания реакций.
Темновая фаза от света не зависит,
необходимая для ее процессов энергия
накоплена в первую фазу.
У растений фотосинтез протекает в
хлоропластах.
Из
первичных
углеводов,
образовавшихся в процессе фотосинтеза,
потом
синтезируются
полисахариды,
аминокислоты, белки, жирные кислоты и др.
Суммарно уравнение фотосинтеза можно
записать так:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Атомы
углерода
углекислого газа,
растения
а атомы
входящие в состав О2, из воды.
берут
из
кислорода,

8.

Основной пигмент фотосинтеза – хлорофилл – находится в мембране
тилакоидов. Хлорофиллы поглощают красный и сине-фиолетовый свет,
зеленый отражают, что дает растениям зеленый цвет. Стопки тилакоидов
образуют граны, расположенные в шахматном порядке. Это нужно для
того, чтобы хлорофилл как можно более эффективно улавливал фотоны.

9. .

10. Световая фаза

восстановление НАДФ+ до НАДФ⋅Н.
Световая фаза
Включает
- Нециклическое фосфорилирование
- Фотолиз воды
Реакции происходят на мембранах тилакоидов, где находятся 2 фотосистемы:
- ФОТОСИСТЕМА I
Она содержит хлорофилл а1, поглощающий свет с длинной волны 700 нм,
возбужденные электроны, передвигаясь по цепи переносчиков, участвуют в
фотолизе воды – распада воды под действием света:
Электроны и ионы водорода реагируют с
НАДФ+(никотинамидадениндинуклеотидфосфатом), восстанавливая его
до НАДФ·Н, являющегося восстановителем в темновую фазу.

11.

-ФОТОСИСТЕМА II:
Молекулы хлорофилла аII поглощают свет
с длиной волны 680нм. Возбужденные
электроны
переносятся
по
системе
цитохромов на молекулы хлорофилла аI,
на место тех электронов, которые
участвовали в фотолизе воды. При этом
часть энергии электронов используется
для синтеза АТФ. На место этих ушедших
электронов в хлорофилл аII становятся
электроны гидроксогрупп, образовавшихся
при
фотолизе.
Гидроксогруппы
превращаются в гидроксил-радикалы:
ОН- - е = ОН· . Они неустойчивы и тут
же превращаются в воду и кислород:
4 ОН· = 2Н2О + О2.
Т.е. кислород образуется вследствие
фотолиза воды.
Накопленные НАДФ·Н и АТФ являются
источником
энергии
для
процессов
темновой фазы.

12. Темновая фаза

Процессы темновой фазы протекают в строме хлоропластов, со светом эти
процессы напрямую не связаны, однако значительная часть ферментов,
катализирующих реакции темновой фазы, активны на свету . В строму из
тилакоидов поступают накопленные в световую фазу богатые энергией НАДФ·Н
и АТФ. Они используются в различных процессах метаболизма растений, в
основном для восстановления СО2 до глюкозы, но также для ассимиляции
нитрата и аммония из почвы.
Темновая фаза представляет собой цепь реакций преобразования
атмосферного СО2, приводящих к образованию глюкозы и других простых
органических веществ.
Первая реакция в этой цепи – фиксация СО2 пентозным сахаром
рибулозофосфатом (РиБФ) – карбоксилирование. В результате образуется
нестойкое шестиуглеродное соединение, распадающееся на 2 молекулы
фосфоглицериновой кислоты (ФГК).
Затем происходит цепь реакций, приводящих к преобразованию ФГК через ряд
промежуточных продуктов в глюкозу. Энергию на эти реакции поставляют
НАДФ·Н и АТФ . Цикл этих реакций получил название «цикл Кальвина»:
3CO2 + 6НАДФ·Н+6H++ 9 АТФ → C3H7O3-PO3 + 3H2O + 6 НАДФ++ 9 АДФ+8 Фн.
ФГК
на глюкозу
Кроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных
органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты,
нуклеотиды. В настоящее время различают два типа фотосинтеза: С3- и С4фотосинтез.

13. .

14. Список литературы:

Полевой В.В. Физиология растений. - М.: “Высшая школа”, 1989
Клейтон Р. Фотосинтез. Физические механизмы и химические
модели. - М., 1984.
Кретович В.Л. Биохимия растений. М., 19864. Овчинников Н.Н.
Фотосинтез. - М: Просвещение, 1972.
Андреева Т.Ф. Фотосинтез и азотный обмен листьев.- М: Наука,
1969.
Рабинович Е. Фотосинтез. - М: Издательство иностранной
литературы, 1959
Лебедев, С. И. Физиология растений: учеб. для студентов вузов / С.
И. Лебедев. – Изд. 3-е, перераб. и доп.– М.: Агропромиздат, 1988. –
544 с.
Судьина Е.Г. Фотосинтез - основа жизни. - Киев: Издательство
академии наук украинской ССР, 1962
8. Якушкина Н.И. Физиология растений.- М.: Просвещение, 1993.