Фазы фотосинтеза. Световая фаза

1. 5. ФАЗЫ ФОТОСИНТЕЗА. СВЕТОВАЯ ФАЗА

Реакции проходят на внутренней
мембране хлоропласта – ТИЛАКОИДАХ,
куда встроено 5 белковых комплексов и
протекающие при участии света
(название фазы).

2. ХЛОРОПЛАСТ

3. Мембранные комплексы тилакоидов включают:

1.Светособирающий комплекс (ССК) .
Содержит пигменты – хлорофиллы и
каротиноиды (до 400 молекул).
Собирает свет и направляет его на
реакционные центры (РЦ).

4.

2. Фотосистему I (ФС I). Содержит
реакционный центр (РЦ 700) –
молекулы хлорофилла «а», который
улавливает свет 700 нм и «возбуждается»
под его действием.
3. Фотосистему II (ФС II). Содержит
реакционный центр (РЦ 680) –
молекулы хлорофилла «а»,
улавливающие свет 680 нм и аналогично
«возбуждается».

5.

4. Цепь переносчиков электронов:
комплекс цитохромов – группа Fe-S и
Cu-содержащих белков – они передают
энергию электронов хлорофилла и
связывают между собой ФС I и ФС II.
5. АТФ-й комплекс: протонная помпа H+,
состоящая из белков-переносчиков –
осуществляет синтез АТФ.

6.

7. Механизм световой фазы

1-й процесс: поглощение квантов света
ССК-ом и передача их на РЦ 700 и РЦ 680.
2-й: возбуждение молекул хл а с потерей
электронов и миграция их энергии по цепи
переносчиков. При этом энергия
электронов хл 700 затрачивается на синтез
НАДФ, а энергия электронов
молекулы хл 680 на восстановление
молекулы хл 700.

8.

3-й: одновременно происходит фотолиз
воды с образованием О2 , протонов и
электронов. Протоны создают разность
зарядов на мембране, а электроны воды
затрачиваются на восстановление хл 680.
4-й:
Работа
протонной
помпы
происходит благодаря разности зарядов.
В результате синтезируются молекулы
АТФ в АТФ-м комплексе.

9.

10.

11. Схема реакций световой фазы называют Z-схемой

12.

• Молекулы АТФ и НАДФН переходят в
строму хлоропласта и их энергия
участвует в реакциях темновой фазы.
• Темновая фаза – это путь
восстановления СО2 до органических
молекул (глюкоза, первичный
крахмал) по циклу Кальвина с
участием ферментов и энергии АТФ и
НАДФН без участия света (название
фазы).

13. ТЕМНОВАЯ ФАЗА. ЦИКЛ КАЛЬВИНА

14. Этапы цикла Кальвина и энергетика

1. КАРБОКСИЛИРОВАНИЕ. Связывание СО2
и Рибулозо-ди-фосфата (РБФ) с
образованием Фосфоглицериновой
кислоты (ФГК - триоза С3)
2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ФГК до Фосфоглицеринового альдегида
(ФГА - триоза С3) с затратой энергии АТФ и
НАДФН (из световой фазы).

15.

3. РЕГЕНЕРАЦИЯ РДФ с затратой АТФ.
На 2-ом этапе уже происходит синтез
глюкозы (при повторе цикла).
Энергетика темновой фазы:
• Всего за 2 цикла затрачивается
18 АТФ и 12 НАДФН.

16. Сравнение световой и темновой фазы

17.

В ходе цикла Кальвина образуются
триозы С3 : ФГК и ФГА, поэтому путь
назван С3 – путь.
В 60-е годы XX века был обнаружен
С4 - путь фотосинтеза у южных растений
(кукуруза, сорго, просо, сахарный
тростник, около 7000 видов).
У них в листе происходит фиксация СО2 и
образование С4-х углеродных
соединений: ФЕП, ЩУК, малата (яблочная
кислота).

18. 6. Экология фотосинтеза

1. Интенсивность света.
Чем больше интенсивность, тем
скорость фотосинтеза выше.
2. Спектральный состав света.
С увеличением красных лучей скорость
фотосинтеза возрастает (их больше при
восходе и закате (2/3), меньше - в
полдень (1/4).

19. Слишком яркий свет тормозит рост. Поэтому бонсаи выращивают на очень ярком свету

20. Бонсай

21.

3. Концентрация СО2 - основной
субстрат для процесса. При увеличении
СО2 интенсивность фотосинтеза
возрастает (max при 0,3%).
4. Температура. Оптимальная +25 0С.
5. Оптимальный водный режим.
6. Минеральное питание: Mg – входит в
состав хлорофилла; Fe – синтез белков
цитохромной системы; Zn, Mn, Cl
обеспечивают фотолиз воды.

22. Самостоятельная работа:

1. Сравнительная характеристика С3 и С4
растений.
2. Показатели фотосинтеза:
интенсивность и продуктивность.