https://electroinfo.net

girniy.ru 1

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ



РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА


Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я


Фотосинтез

Фотосинтез (от греч. phos , род. падеж photos - свет и synthesis - соединение) - процесс образования органич. соединений клетками высших растений, водорослей и нек-рых бактерий за счёт энергии света, поглощённой пигментами (хлорофиллом, бактериохлорофиллом). Ф.- осн. процесс в биосфере, ведущий к запасанию энергии света в виде энергии хим. связей восстановленных соединений (углеводов), образующихся из СО2 и Н2О. Суммарное ур-ние Ф. имеет вид


т. е. в процессе Ф. образуется молекула шестиуглеродного сахара, запасающая 112 ккал/моль, и выделяется свободный кислород. Мир гетеротрофных организмов (большинство бактерий, животные, человек) потребляет для своей жизни свободную энергию продуктов Ф. и выделившийся кислород. За год на Земле образуется 150.109 т органич. вещества и выделяется ок. 200.109 т свободного кислорода.

Ф. можно разделить на 2 стадии: световую и темновую. Основа световой стадии - система окислительно-восста-новит. реакций, в ходе к-рых происходит поглощение фотона hv пигментами и затем транспорт электронов по цепи переносчиков, расположенных в фотосинтетич. биол. мембранах. Конечные продукты световой стадии Ф.- восстановленный никотинамидадениннуклеотиддифосфат (НАДФ-Н) и аденозинтрифосфорная к-та (АТФ)- используются в темновой стадии восстановления СО2 (ц и к л К а л ь в и н а) и образования углеводов. На рис. приведена схема первичных процессов (световая стадия) Ф. высших растений. В них участвуют две последоват. фото-хим. реакции, в каждой из к-рых поглощение кванта света приводит к отрыву электрона от пигмента и восстановлению переносчиков в цепи Ф. Этот процесс протекает в реакционных центрах (РЦ) фотосистем I и II с участием в реакционных центрах фотоактивного пигмента (Р) - первичного донора электрона. Фотосистема II (ФС II) обеспечивает перенос электрона от молекулы воды и восстановление подвижного переносчика пластохинона (Пx ). Образованный при отрыве электрона хлорофилл (Р+ ) ФС II обладает высоким окислительно-восстановит. потенциалом (U +1,0 В) и отрывает электрон у молекулы воды (U0,8 В) через систему ферментов, в результате чего выделяется кислород (в процессе выделения одной молекулы О2 участвуют 4 электрона). Подвижный Пх диффундирует через мембрану и передаёт электрон через кластер, состоящий из большого числа молекул Пх, в макромолекулярный комплекс, содержащий цитохромы f и b6, от к-рого затем через подвижный пластоцианин Пц электрон попадает на фотоактивный хлорофилл ФС I. Возбуждение ФС I приводит к восстановлению акцепторной части цепи ферредоксин - НАДФ, а окисленный хлорофилл ФС I восстанавливается от Пц.



Рис. Схема световой стадии фотосинтеза высших растений: I - комплекс фотосистемы ФС I; II - комплекс ФС II; III - цитохром-ный b6- f-комплекс; CF1-CF0- сопрягающий комплекс; Фд - ферредоксин, ФП - флавопротеиновая Фд - НАДФ-редуктаза; пути транспорта электрона е обозначены стрелками; Qa - Qb - вторичные акцепторы хинонной природы.


При переносе электрона через мембрану по цепи переносчиков образуется трансмембранная разность эл--хим. потенциалов Dy по обе стороны мембраны. Величина Dy включает составляющую, зависящую от разности хим. потенциалов ионов водорода, и составляющую, зависящую от разности электрич. потенциалов между пограничными областями мембраны, возникающей вследствие неравномерного распределения зарядов в мембране и ионов по обе её стороны. Разность эл--хим. потенциалов является источником энергии для образования АТФ в спец. мак-ромолекулярных АТФ-комплексах. Центр. проблема биофизики первичных стадий Ф. состоит в исследовании механизмов процессов миграции энергии возбуждения между молекулами фотосинтетич. аппарата, разделения зарядов в фотоактивном пигменте РЦ фотосистем I и II и переноса электрона по цепи Ф.

В 30-х гг. 20 в. было показано, что выделение одной молекулы О2 после короткой (10-5 с) световой вспышки происходит за время