Ультраструктурная организация и функция хлоропластов. Характеристика основных этапов фотосинтеза. Его космическая значение.

Фотосинтез – Примером анаболических реакций служит фотосинтез – процесс образования органических веществ с затратой световой энергии.

Источником углерода является углекислый газ, источником электронов и протонов служит вода. Конечными продуктами являются глюкоза и кислород. Реакции фотосинтеза делятся на две группы: световые и темновые.

1. Световые реакции протекают непосредственно под воздействием света на мембранах тилакоидов хлоропластов. В световых реакциях образуются: O2, АТФ и НАДФ·Н+Н+.

2. Темновые реакции протекают в строме хлоропластов как на свету, так и в темноте. Простейшим продуктом темновых реакций является глюкоза.

При фотосинтезе происходит поглощение световой энергии и ее преобразование в энергию химических соединений. Этот процесс состоит из фотохимических (или световых) реакций, ферментативных (или темновых) реакций и процессов диффузии, в результате которых осуществляется обмен углекислым газом и кислородом между хлоропласта-ми и атмосферным воздухом.

Для протекания фотосинтеза необходима вода и углекислый газ.

Наземные растения поглощают воду корнями из почвы, водные, получают ее из окружающей среды путем диффузии. Углекислый газ попадает в растение через устьица, находящиеся на поверхности листьев.

Как только хлоропласты улавливают фотосинтетически активную радиацию, начинается фотосинтез. В световых реакциях участвуют две пигментные системы — фотосистема I и фотосистема II. Первая фотосистема содержит в основном хлорофилл а; реакционный центр — комплекс хлорофилла а с белком, который имеет максимум поглощения при 700 нм, поэтому данный комплекс называют «пигмент-700». Вторая фотосистема представлена хлорофиллом b, комплексом хлорофилла а и белка с максимумом поглощения 680 нм. В обеих фотосистемах имеются также дополнительные пигменты — каотиноиды, у водорослей — фикобилины.

После поглощения квантов света пигмент-700 отдает электроны, идущие на восстановление НАДФ". Вторая фотосистема поднимает электроны, полученные при расщеплении воды, на более высокий энергетический уровень, и передает их пигменту-700. При таком нециклическом переносе электронов образуется АТФ. Таким образом, необходимые для темновых реакций АТФ и НАДФ х Н образуются во время световых реакций. Для обратного восстановления хлорофилла используются электроны, образующиеся при фотолизе воды или иного донора. В результате фотолиза воды при фотосинтезе высвобождается кислород, выделяющийся из растения в воздух. Далее при протекании темновых реакций ферменты, находящиеся в стромехлоропластов, конденсируют углекислый газ с рибулозодифосфатом до образования двух молекул фосфоглицериновой кислоты, которая, в свою очередь, становится альдегидом и после прохождения сложных ферментативных реакций в конечном итоге приводит к синтезу глюкозы. Суммарный процесс фотосинтеза можно представить в виде уравнения:

Фотосинтез имеет огромное значение для существования всего живого на планете, так как именно этот процесс делает энергию и углерод доступными живым организмам, а также обеспечивает выделение в атмосферу кислорода, необходимого для всех аэробных форм жизни.

В некоторых экосистемах Земли при недостатке солнечного света важную роль в создании первичной продукции играет хемосинтез – синтез органических соединений из неорганических с использованием энергии окисления неорганических веществ. Хемосинтез открыт российским микробиологом-почвоведом С.Н. Виноградским в 1887г. При хемосинтезе для восстановления СО2 используется энергия окисления неорганических веществ с помощью кислорода (аэробные хемоавтотрофы) или нитратов (анаэробные хемоавтотрофы). К хемоавтотрофам относятся многие прокариоты: железобактерии (Fe+2 окисляется до Fe+3), бесцветные серобактерии (H2S окисляется до S, а S – до SO42–), нитрифицирующие бактерии (NH3 окисляется до NO2–, а NO2– – до NO3–).

Основное значение хемосинтеза заключается в том, что он обеспечивает круговорот важнейших элементов с переменной степенью окисления: железа, серы, азота и других. Круговороту веществ способствует и обратный процесс – анаэробное дыхание с участием неорганических окислителей: окисление органических веществ с помощью SO42– (сульфаты восстанавливаются до серы у анаэробных сульфатредуцирующих бактерий), NO3– (нитраты восстанавливаются до N2 или NH3 анаэробными денитрифицирующими бактериями), трехвалентного железа (Fe+3 восстанавливается до Fe+2 анаэробными железобактериями).

Раздражимость и возбудимость клетки. Биоэлектрические явления в состоянии покоя (мембранный потенциал) и деятельность клетки (потенциал действия). Соотношения фаз возбудимости с фазами потенциала действия.

Потенциал действия (фазы, механизм возникновения) – это быстрые колебания мембранного потенциала, возникющие при возбуждении. Он обеспечивает передачу сигнала от нейрона к нейрону, и от ЦНС к рабочим органам. Благодаря ему ЦНС управляет работой мышц.

Фазы П.Д.: -локальный ответ – начальный этам деполяризации подпорогые изменения мембранного потенциала, -фаза деполяризации, -фаза реполяризации – восстановление мембранного потенц. Выделяют фазу быстрой реполяризации и фаза медленной репол.

Гиперполеризация – когда заряд клеточной мембраны более отрицательный

П.Д можно регистрировать: -внутриклеточная регистрация, -внеклеточная регистр.

По форме П.Д. различают:-пикообранзые П.Д. (нейроны, скелетные м.), -платообрразные П.Д (миокард, гладкие мышцы)

Природа П.Д. В основе П.Д. лежат последовательно развивающиеся во временя изменения проницаемости клеточн мембр. Фаза деполяризации и локальный ответ обусловлены ионами Na. Начаньная деполяризация происходит без изменения проницамести клеточной мембраны для ионов, когда раздражитель достигает =50% от пороговой величины – увеличивается проницаемость кл. мембраны для Na, вследствии того что открываются натриевые каналы. Затем потенц. мембраны снижается до 0, и происходит даже перезарядка мембраны. Увелич. проницаемость и для нейронов Ca. Натриевые каналы закрываются, процесс деполяризации останавл. Начинается реполяиризация, обусловленный выходом ионов калия из клетки, т.к. под действием депол. открывается большая часть калиевых каналов.

K-Na насос в формировании П.Д. не учавствует, но он восстанавливает концентрацию ионов по обе стороны кл. мембраны.

Раздражимость (возбудимость) — способность реагировать на внешнее воздействие изменением своих физико-химических и физиологических свойств. Р. проявляется в изменениях текущих значений физиологических параметров, превышающих их сдвиги при покое. Р. является универсальным проявлением жизнедеятельности всех биосистем. Таким образом, раздражимость - это способность организмов реагировать на биологически значимые внешние воздействия некими изменениями. Минимальная величина раздражителя, достаточная для проявления раздражимости, называется порогом восприятия

Возбудимость клеток - способность живых клеток организма воспринимать изменения внешней среды и отвечать на них генерацией потенциала действия. Возбудимость тем выше, чем ниже пороговая сила раздражителя.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: