Климент Аркадьевич Тимирязев 1843–1920 гг. Фотосинтез

1.

Климент Аркадьевич
Тимирязев
1843–1920 гг.
«Растение — посредник
между небом и Землёй. Оно
поистине Прометей,
похитивший огонь с неба.
Похищенный им луч солнца
приводит в движение и
чудовищный маховик
гигантской паровой машины,
и кисть художника, и перо
поэта».

2.

3.

Фотосинтез —
важнейший ароморфоз
органического мира
на Земле.

4.

Большая часть энергии,
используемой человеком
в промышленности и на
транспорте — не что иное,
как энергия Солнца,
видоизменённая
растениями.

5.

6.

Почти до конца XVIII века
в науке бытовало мнение
о том, что растения получают
питательные вещества
из почвы.

7.

Британский священник
и естествоиспытатель.
Провёл в 1770–1780 гг.
первые опыты по
фотосинтезу растений.
Джозеф Пристли
1733–1804 гг.

8.

Ян Ингенхауз
1730–1799 гг.

9.

Позже было установлено, что помимо выделения кислорода
растения поглощают углекислый газ и при участии воды
синтезируют на свету органическое вещество.

10.

В 1842 г. на основании закона
сохранения энергии
постулировал, что растения
преобразуют энергию
солнечного света в энергию
химических связей.
Роберт Майер
1814–1878 гг.

11.

В 1877 г. назвал фотосинтезом
процесс преобразования
растением энергии
солнечного света в энергию
химических связей.
Вильгельм Пфеффер
1845–1920 гг.

12.

Kristian Peters
Хлоропласты — специальные органоиды
в зелёных частях растений, на которых
осуществляется процесс фотосинтеза.

13.

4-10 мкм
размер хлоропластов
20-100
число хлоропластов
в клетке

14.

Строение хлоропласта
Тиллакоиды
Граны
Sterilgutassistentin
Тиллакоиды — структурные и функциональные
единицы хлоропласта, плоские дисковидные мембранные
структуры, плотно уложенные в стопки — граны.

15.

Хлорофилл
Цитохром

16.

хлорофилл аI
700 нм
хлорофилл аII
680 нм

17.

Фотосинтез — это процесс образования органического
вещества из углекислого газа и воды на свету при участии
фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений,
бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

18.

Суммарное уравнение фотосинтеза
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
В суммарном уравнении представлено лишь количественное
соотношение необходимых для фотосинтеза веществ, но
не отражена его химическая природа.

19.

Фазы фотосинтеза
Темновая фаза (в строме хлоропласта)
Световая фаза (в гранах хлоропласта)
Свет
H
СO2
АДФ + Ф
e
H+
A
Синтез
АТФ
Фотолиз
воды
H2 O
A
OH-
АТФ
E
O2
Цикл
синтеза
углеводов
24H + 6СO2
6H2O + С6H12O6
e
4OH → O2 + 2H2O
Хлорофилл
Углеводы

20.

Kristian Peters
Световая фаза фотосинтеза проходит на мембранах хлоропластов и
включает процессы нециклического фосфорилирования и фотолиза
мводы.

21.

Схема переноса электронов при фотосинтезе
H2 O
1/2 O + 2 H+
2
H+
Пластоцианин
H+
Пластохинон
H+
H+
Фотосиcтема II
Комплекс
цитохромов
Фотосиcтема I
Ферредоксин
ФерредоксинНАДФ+редуктаза
НАДФН
H+ + НАДФ+

22.

Фотолиз воды
Н2О + Qсвета →
+
Н
+
ОН
Отдаваемая электроном энергия
используется так же и на синтез молекул АТФ.

23.

Фазы фотосинтеза
Темновая фаза (в строме хлоропласта)
Световая фаза (в гранах хлоропласта)
Свет
H
СO2
АДФ + Ф
e
H+
A
Синтез
АТФ
Фотолиз
воды
H2 O
A
OH-
АТФ
E
O2
Цикл
синтеза
углеводов
24H + 6СO2
6H2O + С6H12O6
e
4OH → O2 + 2H2O
Хлорофилл
Углеводы

24.

200 мВ
разность потенциалов
между наружной и
внутренней сторонами
мембраны тилакоида
+
2Н
+
2е
Протоны проталкиваются
через каналы АТФсинтетазы и происходит
фосфорилирование АДФ
до АТФ.
+ НАДФ → НАДФ ∙ Н2

25.

Важнейшие процессы
фотолиза воды
Синтез АТФ
Образование
НАДФ ∙ Н2
Образование
кислорода

26.

Фазы фотосинтеза
Темновая фаза (в строме хлоропласта)
Световая фаза (в гранах хлоропласта)
Свет
H
СO2
АДФ + Ф
e
H+
A
Синтез
АТФ
Фотолиз
воды
H2 O
A
OH-
АТФ
E
O2
Цикл
синтеза
углеводов
24H + 6СO2
6H2O + С6H12O6
e
4OH → O2 + 2H2O
Хлорофилл
Углеводы

27.

CO2
Глюкоза
м
Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных
преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую
к образованию глюкозы и других органических веществ.

28.

Цикл Кальвина
1
3
2
Основные фазы цикла
Кальвина:
1. Фиксация углекислого газа.
2. Восстановление.
3. Регенерация.
6СО2 + 24Н+ + АТФ → С6Н12О6 + 6Н2О

29.

Кроме глюкозы в процессе
фотосинтеза образуются
другие мономеры сложных
органических соединений —
аминокислоты, глицерин и
жирные кислоты,
нуклеотиды.

30.

На интенсивность
процессов фотосинтеза
влияют условия
обитания растений.
0,03%
0,5%
1%
обычное
пропорциональное
содержание
интенсивность
углекислого
увеличение
газа
фотосинтеза
падает
интенсивности
в воздухе
фотосинтеза

31.

150
млрд тонн
органического
вещества
200
млн тонн
кислорода

32.

Круговорот веществ, участвующих в фотосинтезе, поддерживает
современный химический состав атмосферы, который делает
возможным существование жизни на Земле.

33.

Хемосинтез — синтез органических соединений
из углекислого газа и воды, осуществляемый не за счёт
энергии света, а за счёт энергии окисления
неорганических веществ.

34.

Нитрифицирующие бактерии
NH3 → HNO2 → HNO3

35.

Железобактерии
Fe2+ → Fe3+

36.

Серобактерии

37.

В результате реакций
окисления неорганических
веществ выделяется энергия,
которая запасается бактериями
в форме макроэргических
связей АТФ.

38.

Хемосинтезирующие
бактерии способствуют
накоплению в почве
минеральных веществ,
улучшают плодородие
почвы, способствуют
очистке сточных вод и др.