Quang hợp - nó là gì? Các giai đoạn quang hợp. Điều kiện quang hợp

Bạn đã bao giờ tự hỏi có bao nhiêu thế giới của các sinh vật sống?! Và bởi vì tất cả họ cần phải thở oxy để phát triển năng lượng và thở ra carbon dioxide. Cụ thể là carbon dioxide - nguyên nhân chính của hiện tượng này, như căn phòng ngột ngạt. Nó xảy ra khi có rất nhiều người dân, và các phòng trong một thời gian dài không được phát sóng. Bên cạnh đó, các chất độc hại điền các cơ sở không khí, xe tư nhân và giao thông công cộng.

Theo quan điểm của các loại kể trên, có một câu hỏi hợp lý: làm sao chúng ta vẫn chưa chết ngạt, nếu tất cả cuộc sống là nguồn gốc của carbon dioxide độc hại? Đấng Cứu Độ của tất cả chúng sinh trong tình huống này đóng vai trò như quang hợp. Thế nào là là quá trình và sự cần thiết của nó là gì?

kết quả của nó - Cân bằng carbon dioxide và độ bão hòa oxy trong không khí. Quá trình này chỉ được biết đến với các đại diện của hệ thực vật trên thế giới, có nhà máy, như chỉ xảy ra trong các tế bào của họ.

Quang hợp chính nó - một thủ tục rất phức tạp, tùy thuộc vào điều kiện nhất định, và diễn ra trong nhiều giai đoạn.

định nghĩa

Theo định nghĩa khoa học, các chất hữu cơ trong quá trình quang hợp được quy đổi ra tiền ở cấp tế bào, sinh vật tự dưỡng do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Để nói ngôn ngữ dễ hiểu hơn, quang hợp là một quá trình trong đó những điều sau đây xảy ra:

1. Nhà máy được bão hòa với độ ẩm. Nguồn gốc của độ ẩm có thể nước hoặc từ không khí nhiệt đới ẩm của đất.
2. Nó xảy ra phản ứng chlorophyll (chất cụ thể mà được chứa trong nhà máy) ảnh hưởng của năng lượng mặt trời.
3. Giáo dục thực vật thiết yếu thực phẩm mà họ sản xuất tự mình không thể cách dị dưỡng, trong khi bản thân họ là nhà sản xuất của nó. Nói cách khác, các nhà máy được nuôi dưỡng bởi sự thật rằng bản thân họ tạo ra. Đây là kết quả của quang hợp.

bước Một

Hầu như tất cả các nhà máy có chứa tài liệu màu xanh lá cây, do đó nó có thể hấp thụ ánh sáng. chất này là không quá một chất diệp lục. Vị trí của nó - lục lạp. Nhưng lục lạp nằm ở gốc của cây và trái cây của nó. Nhưng đặc biệt phổ biến trong quang hợp lá thiên nhiên. Kể từ sau này là khá đơn giản trong cấu trúc của nó và có diện tích bề mặt tương đối lớn, có nghĩa là khối lượng năng lượng cần thiết cho sự xuất hiện của vị cứu tinh của quá trình này sẽ được nhiều hơn nữa.

Khi ánh sáng được hấp thụ bởi chất diệp lục, sau này trong một trạng thái hưng phấn, và những lời hứa năng lượng của họ chuyển sang các phân tử hữu cơ khác của nhà máy. Số lượng lớn nhất của năng lượng như vậy đi quá trình tham gia quang hợp.

bước hai

Quang hợp giáo dục ở giai đoạn thứ hai không đòi hỏi sự tham gia của toàn thế giới. Nó bao gồm trong việc hình thành liên kết hóa học với việc sử dụng carbon dioxide độc hại được sản xuất từ nước và khối lượng không khí. Ngoài ra quá trình tổng hợp của tập hợp các chất cung cấp khả năng để sống thực vật. Đây là tinh bột, glucose.

Ở thực vật yếu tố hữu cơ đóng vai trò là nguồn năng lượng cho các bộ phận riêng lẻ của nhà máy, trong khi cung cấp quá trình bình thường của các quá trình quan trọng. Những chất này được sản xuất và động vật, người sử dụng thực vật làm thức ăn. Cơ thể con người được bão hòa với các chất này qua thực phẩm, được bao gồm trong chế độ ăn uống hàng ngày.

Gì? Ở đâu? Khi nào?

Để các chất hữu cơ trong cơ quay lại, nó là cần thiết để cung cấp các điều kiện thích hợp cho quá trình quang. Đối với quá trình này là cần thiết ở nơi đầu tiên ánh sáng. Chúng ta đang nói về những nhân tạo, và ánh sáng mặt trời. Nature thường hoạt động nhà máy được đặc trưng bởi cường độ của mùa xuân và mùa hè, có nghĩa là, khi có nhu cầu để nhận được một lượng lớn năng lượng mặt trời. không thể nói về lỗ chân lông mùa thu, khi đèn ít, ngày ngắn hơn. Kết quả là, những chiếc lá chuyển sang màu vàng, và sau đó hoàn toàn rơi ra. Nhưng ngay khi những tia nắng mùa xuân nắng đầu tiên của mặt trời, xanh lá cây tăng cỏ ngay lập tức khôi phục lại hoạt động chlorophyll của nó, và sẽ bắt đầu phát triển tích cực của oxy và chất dinh dưỡng khác, đó là bản chất quan trọng.

điều kiện quang hợp bao gồm không chỉ sự hiện diện của ánh sáng xung quanh. Độ ẩm cũng nên là đủ. Sau khi tất cả, nhà máy hút ẩm đầu tiên, và sau đó phản ứng bắt đầu với năng lượng mặt trời. Kết quả của quá trình này và là những sản phẩm dinh dưỡng thực vật.

Chỉ khi có một quang hợp chất màu xanh lá cây. diệp lục là gì, chúng tôi đề cập ở trên. Họ là những loại dây dẫn giữa ánh sáng hoặc năng lượng mặt trời và nhà máy riêng của mình, đảm bảo quá trình thích hợp trong cuộc sống và các hoạt động của họ. chất màu xanh lá cây có hấp thụ công suất đa ánh sáng mặt trời.

Nó đóng một vai trò quan trọng và oxy. Để quá trình quang hợp đã thành công, các nhà máy cần đến nó rất nhiều, bởi vì thành phần của nó chỉ chứa 0,03% axit carbonic. Do đó trong số 20 000 ^m3 không ^khí có thể nhận được 6 m ³ axit. Nó là thành phần thứ hai - nguyên liệu chính cho glucose, do đó, là một chất cần thiết cho cuộc sống.

Có hai giai đoạn của quang hợp. Là người đầu tiên được gọi là ánh sáng, và lần thứ hai - Các tối.

cơ chế sân khấu ánh sáng thấm gì

Giai đoạn ánh sáng của quang hợp là tên gọi khác - quang. Những người tham gia chính trong giai đoạn này là:

• năng lượng mặt trời;
• sắc tố khác nhau.

Với thành phần đầu tiên rõ ràng, đó là ánh sáng mặt trời. Nhưng là những gì các sắc tố không biết nhau. Họ đi vào màu xanh lá cây, vàng, đỏ hoặc xanh. Để bao gồm các nhóm chlorophyll xanh "A" và "B" với màu vàng và màu đỏ / xanh - phycobilins tương ứng. hoạt động quang hóa chỉ chlorophyll triển lãm trong những người tham gia trong giai đoạn này của quá trình "A". Phần còn lại thuộc về vai trò bổ sung, bản chất trong số đó - bộ sưu tập các lượng tử ánh sáng và vận chuyển của họ đến trung tâm của quang hóa.

Kể từ chất diệp lục ưu đãi với sự hấp thu hiệu quả công suất năng lượng mặt trời với bước sóng đặc biệt sau các hệ thống quang hóa đã được xác định:

- Trung tâm quang hóa 1 (màu xanh lá cây vấn đề "A" nhóm) - bao gồm trong 700 sắc tố quang hấp thụ ánh sáng có chiều dài khoảng 700 nm. sắc tố này thuộc về vai trò cơ bản trong việc tạo ra các sản phẩm của giai đoạn ánh sáng của quang hợp.

- quang hóa trung tâm 2 (màu xanh nhóm chất "B") - một phần của sắc tố 680 được bao gồm hấp thụ tia ánh sáng của 680 nm dài. Ông sở hữu diễn viên, trong đó bao gồm trong việc lấp đầy các chức năng của các electron bị mất trung tâm quang hóa 1. Điều này đạt được thông qua quá trình thủy phân lỏng.

Tại 350- 400 phân tử sắc tố mà một luồng ánh sáng tập trung trong hệ thống quang hợp 1 và 2 chỉ có một phân tử sắc tố, đó là quang hoạt động - diệp lục nhóm "A".

Có chuyện gì thế?

1. Năng lượng ánh sáng được hấp thụ bởi cây, có ảnh hưởng đến sắc tố chứa trong đó 700, mà đi từ trạng thái bình thường để tình trạng kích thích. Pigment mất một electron, dẫn đến một lỗ electron cái gọi là. Hơn nữa, các phân tử sắc tố là hắn đã mất một electron, có thể đóng vai trò như chất nhận của nó, tức là bên chấp nhận electron, và trở về biểu mẫu.

2. Quá trình phân hủy quang hóa của chất lỏng ở trung tâm của ánh sáng hấp thụ sắc tố 680 hệ thống quang hợp 2. Khi phân hủy của các electron hình thành nước mà ban đầu được chấp nhận nguyên liệu như cytochrome C550, và được xác định bởi Q. thư Sau đó, bởi các electron cytochrome nhập hãng mạch và được vận chuyển đến trung tâm 1 cho quang điền vào lỗ e, mà là kết quả của sự xâm nhập của lượng tử ánh sáng và quá trình phục hồi của sắc tố 700.

Có những lúc một phân tử như vậy sẽ trở lại điện tử vẫn giống hệt nhau. Điều này sẽ dẫn đến sự cô lập của năng lượng ánh sáng dưới dạng nhiệt. Nhưng hầu như luôn luôn một electron có điện tích âm, kết hợp với protein sắt-lưu huỳnh đặc biệt và được thực hiện trên một trong những chuỗi hoặc sắc tố 700 rơi vào một mạch vector và đoàn tụ với chấp nhận không đổi.

Trong phương án thứ nhất, có một sự vận chuyển electron kiểu khép kín theo chu kỳ, trong lần thứ hai - cyclic.

Cả hai quá trình rơi vào bước đầu tiên của quá trình quang xúc tác dưới cùng một chuỗi của các hãng điện tử. Nhưng cần lưu ý rằng đối với loại photophosphorylation cyclic bắt đầu và kết thúc đồng thời vận chuyển một điểm Chl, trong khi khi quá trình chuyển đổi theo chu kỳ liên quan đến việc vận chuyển chất xanh "B" nhóm để chlorophyll "A".

Đặc điểm của vận chuyển theo chu kỳ

Phosphoryl hóa cyclic hay còn gọi là quang hợp. Như một kết quả của quá trình này tạo ra các phân tử ATP. Cơ sở của việc này là việc vận chuyển trở lại sau một vài giai đoạn liên tiếp trong trạng thái kích thích electron trên sắc tố 700, trong đó năng lượng được giải phóng, phần tiếp nhận trong hệ thống enzyme phosphorylating để tích lũy thêm trong các liên kết phosphate của ATP. Đó là, năng lượng không tiêu tan.

Phosphoryl hóa cyclic là phản ứng chính của quang hợp, dựa trên sự tạo năng lượng công nghệ hóa học trên bề mặt lục lạp tilaktoidov màng bằng cách sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời.

Nếu không có phản ứng phosphoryl quang hợp của đồng hóa trong giai đoạn đen tối của quang hợp bất khả thi.

Sắc thái vận chuyển loại noncyclic

Quá trình này bao gồm trong việc khôi phục NADP + và NADPH hình thành của N *. Cơ chế này dựa trên chuyển electron ferredoxin phản ứng khử và quá trình chuyển đổi tiếp theo để NADP + với khả năng giảm hơn nữa để NADP * H.

Kết quả là, các electron đã bị mất sắc tố 700, các electron được bổ sung thông qua nước mà bị phân hủy bởi các tia ánh sáng trong quang hợp 2.

đường mạch hở của các electron chảy cũng ngụ ý quang hợp ánh sáng được thực hiện bởi phản ứng cùng hai hệ thống quang, kết nối họ chuỗi electron-vận chuyển. electron năng lượng ánh sáng chỉ đạo các dòng chảy trở lại. Trong khi vận chuyển trung tâm quang 1 đến trung tâm 2 electron bị mất một phần năng lượng của họ do sự tích lũy như tiềm năng proton trên tilaktoidov bề mặt màng.

Trong giai đoạn đen tối của quá trình quang hợp của việc tạo ra một tiềm năng proton-type trong chuỗi vận chuyển electron, và các hoạt động cho sự hình thành của ATP trong lục lạp là gần như giống hệt với cùng một quá trình trong ty lạp thể. Nhưng tính năng này vẫn còn hiện diện. Tilaktoidami trong tình huống này là xoắn ty lạp thể ở phía sai. Đây là lý do chính mà các electron và proton di chuyển qua màng theo hướng ngược lại so với các dòng chảy chuyển trong màng ty thể. Các electron được vận chuyển ra bên ngoài, và proton được tích lũy trong nội thất của tilaktoidnogo ma trận. Cuối cùng chỉ mất một điện tích dương, và tilaktoida màng bên ngoài - tiêu cực. Từ đó ta suy ra rằng con đường của các loại gradient proton ngược đường tới mitochondria.

Một tính năng khác là độ pH cao vào tiềm năng của proton.

Tính năng thứ ba là sự hiện diện của chỉ hai chuỗi tilaktoidnoy các trang web chia và kết quả là tỷ lệ phân tử ATP để proton bằng 1: 3.

phần kết luận

Trong bước đầu tiên của quang hợp là sự tương tác của năng lượng ánh sáng (neiskusstvennoy nhân tạo và) từ nhà máy. Phản ứng với các tia vật chất màu xanh lá cây - diệp lục, hầu hết trong số đó được chứa trong những chiếc lá.

Sự hình thành ATP và NADP * H - kết quả của một phản ứng như vậy. Những sản phẩm này là cần thiết cho sự xuất hiện của các phản ứng tối. Do đó, giai đoạn ánh sáng - quá trình ràng buộc, mà nếu không có nó sẽ là bước thứ hai - Các tối.

Giai đoạn đen tối: bản chất và đặc thù

quang hợp tối và phản ứng của nó là carbon dioxide thủ tục chất hữu cơ để có được carbohydrate. Việc thực hiện các phản ứng xảy ra trong chất nền lục lạp và sự tham gia tích cực của các sản phẩm thực hiện bước đầu tiên của quá trình quang - ánh sáng.

Trong bước tối dựa cơ chế quang hợp về quá trình đồng hóa carbon dioxide (hay còn gọi là phản ứng carboxyl hóa quang hóa, Calvin chu kỳ), được đặc trưng bởi tính chu kỳ. Nó bao gồm ba giai đoạn:

1. Cacbonat - gia nhập CO _2.
2. giai đoạn phục hồi.
3. Giai đoạn tái sinh ribulozodifosfat.

Ribulofosfat - đường với năm nguyên tử cacbon - lends tự để thủ tục phosphoryl hóa tại các chi phí của ATP, do đó tạo ribulozodifosfat đó là tiếp tục phải chịu sự carboxyl hóa bằng kết nối đến sản phẩm CO ₂ với sáu cacbon, mà ngay lập tức bị phân hủy bởi phản ứng với phân tử nước, tạo ra hai loài phân tử phosphoglyceric axit . Sau đó, các axit trải qua phục hồi hoàn toàn trong việc thực hiện các phản ứng enzyme mà đòi hỏi sự hiện diện của ATP và NADP để tạo thành một đường ba cacbon - đường ba-carbon, triose hoặc aldehyde phosphoglyceraldehyde. Khi hai như triose phân tử hexose đặc thu được, có thể là một phần của phân tử tinh bột và dự trữ sửa lỗi.

Giai đoạn này kết thúc bởi thực tế là trong quá trình quang hợp, được hấp thụ bởi một phân tử CO ₂ và sử dụng ba phân tử ATP và bốn nguyên tử H Geksozofosfat tuân theo các phản ứng của chu kỳ phosphate pentose, dẫn đến tái sinh ribulozofosfata có thể được đoàn tụ với một phân tử của axit carbonic.

phản ứng carboxyl hóa, phục hồi, tái tạo không thể được coi chỉ duy nhất cho các tế bào cụ thể nơi quang hợp diễn ra. Thế nào là một "đồng phục" quá trình dòng chảy, cũng vậy, không thể nói, bởi vì vẫn có sự khác biệt - khi quá trình phục hồi sử dụng NADPH + H chứ không phải là NAD + H.

Gia nhập CO ₂ ribulozodifosfat trải qua xúc tác, cung cấp ribulozodifosfatkarboksilaza. Sản phẩm phản ứng là 3-phosphoglycerate, phục hồi tại các chi phí của NADPH * H2 và ATP để glyceraldehyde-3-phosphate. Quá trình giảm được xúc tác bởi glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase. Sau đó có thể dễ dàng chuyển đổi thành dihydroxyacetone phosphate. Sự hình thành fruktozobisfosfata. Một phần của các phân tử của nó được tham gia vào quá trình tái tạo ribulozodifosfat, đóng cửa chu kỳ, và phần thứ hai được điều hành để tạo ra một carbohydrate dự trữ trong các tế bào quang hợp, tức là nó có quang hợp của carbohydrates.

năng lượng ánh sáng là cần thiết cho phosphoryl hóa và tổng hợp các chất hữu cơ, và năng lượng của quá trình oxy hóa các chất hữu cơ là cần thiết cho phosphoryl oxy hóa. Đó là lý do tại sao các thảm thực vật cung cấp sự sống cho động vật và các sinh vật khác mà là dị dưỡng.

Quang hợp ở tế bào thực vật diễn ra theo cách này. sản phẩm của mình là carbohydrate cần thiết cho việc tạo ra các bộ xương carbon đa dạng các chất thực vật của thế giới có nguồn gốc hữu cơ.

chất nitơ hữu cơ hấp thụ trong các sinh vật quang loại bởi việc giảm nitrat vô cơ, và lưu huỳnh - do sự giảm sunfat cho các nhóm sulfhydryl của các axit amin. Cung cấp sự hình thành của protein, axit nucleic, lipid, carbohydrate, đồng yếu tố là quang hợp. Thế nào là một "đĩa" các chất thiết yếu cho nhà máy đã được nhấn mạnh, nhưng trên các sản phẩm tổng hợp thứ đó là những chất thuốc quý (flavonoid, alkaloid, tecpen, polyphenol, steroid, orgkisloty và những người khác), không phải là một lời đã nói. Vì vậy, không ngoa khi nói rằng quang hợp - chìa khóa dẫn đến đời sống của thực vật, động vật và con người.