Фотосинтез.Хемосинтез.

Фотосинтез. Хемосинтез

Фотосинтез. Хемосинтез

Фотосинтез забезпечує біосферу киснем і органічними сполуками, що використовуються живими істотами у якості їжіТривалий час життя існувало у безкисневому середовищіПоява кисню призвела до екологічної катастрофи, оскільки цей газ отруйний для анаеробних організмів, що домінували на той час. Зміна складу атмосфери призвела до масового вимирання видів. Проте ця екологічна катастрофа створила передумови для розвитку енергетично вигіднішого кисневого метаболізму живих організмів і розквіту життя в наступні епохи. Першими мікроорганізмами, які почали виробляти кисень 2,5 млрд років тому шляхом фотосинтезу, були океанічні ціанобактерії

Фотосинтез – складний хімічний процес перетворення енергії сонячного світла у енергію хімічних зв’язків органічних сполук за участю фотосинтетичних пігментів. У хлоропластах вищих рослин і водоростей наявний пігмент хлорофіл. Одноклітинна зелена водорість Netrium desmid. Хлоропласти гороху посівного. Зелені сірчані бактеріїФотосинтезуючі бактерії містять пігмент бактеріохлорофіл. У археїв наявний бактеріородопсин

зовнішня мембранавнутрішня мембранастромаламела. Хлоропластитилакоїдграна(стопка з тилакоїдів)Хлоропласти - двомембранні органели клітин,у яких відбувається фотосинтез. Будова молекули хлорофілу. Молекула хлорофілу здатна вибірково погинати енергію світла, запасати її та перетворювати на хімічну енергію сполук

Фотосистеми

Хлорофіл разом із іншими пігментами зібрані функціональні одиниці – фотосистеми. У складі фотосистеми - 250-400 молекулреакційний центр фотосистемимолекула хлорофілуакцепторкомплекс пігментів, що поглинає світлотранспортування енергіїсвітло. Хлорофіл хлорофіл + е+-Типи фотосистем: - фотосистема І – Р700 - фотосистема ІІ – Р680

СО2 Н2 ОС6 Н12 О6 О2 Для фотосинтезу необхідно: - вуглекислий газ - вода - сонячне світло - фотосинтетичні пігменти. Фотосинтез складається з двох стадій: - світлова – відбувається на мембранах тилакоїдів, на світлі, забезпечує наступну стадію енергією і Гідрогеном; - темнова – відбувається у стромі хлоропласта, не потребує світла, синтезує вуглеводи

Світлова фаза фотосинтезусвітло. Фотосистема ІІ поглинає світлову енергію, яка передається пігментами, поки не досягне молекули хлорофілу. Молекула втрачає електрон, який переходить на вищий енергетичний рівень. Фотосистема ІІ

Хлорофіл виконує дві функції: поглинання і передачі енергії. При впливі кванта світла хлорофіл втрачає електрон, переходячи в збуджений стан. За допомогою переносників електрони накопичуються з зовнішньої поверхні мембрани тилакоїдів, тим часом усередині тилакоида відбувається фотоліз води (розкладання під дією світла):

Світлова фаза фотосинтезу2. Збуджені електрони переносяться на молекули-носії Х (акцептор електронів) всередині тилакоїдної мембрани, втрачаючи енергію. 3. Протони Гідрогену перекачуються зі строми хлоропласта у просвіт тилакоїда. Фотосистема ІІ

Світлова фаза фотосинтезу. Фотосистема ІІ 4. «Вибитий» із хлорофілу електрон замінюється електроном від води в результаті фотолізу.5. Протони Гідрогену створюють градієнт концентрації у просвіті тилакоїда.

Фотоліз. H2 O --> H+ + OH-ОН -іони віддають зайвий електрон, перетворюючись в реакційно здатні радикали OH, які збираються разом і утворюють молекулу води і вільний О2 (це побічний продукт, який в подальшому видаляється в ході газообміну). 4 OH --> 2 H2 O + O2↑

Світлова фаза фотосинтезу. Фотосистема ІІ5. Протони Гідрогену повертаються у строму через АТФ-синтазу.6. АТФ-синтаза використовує їхнє проходження для синтезу АТФ (з АДФ + Ф) – цей процес носить назву фотофосфорилювання. АТФ-синтаза

Світлова фаза фотосинтезусвітло. Фотосистема І7. Фотосистема І теж поглинає світлову енергію, яка так само передається пігментами, поки не досягне молекули хлорофілу. Молекула теж втрачає електрон, що переходить на вищий енергетичний рівень.

Світлова фаза фотосинтезусвітло. Фотосистема І8. Енергія електронів з фотосистеми I використовуються для відновлення НАДФ +.9. Утворюється НАДФН2 - який необхідний (спільно з АТФ) для незалежних від світла реакцій.(Н2 вже молекулярний)

Світлова фаза фотосинтезусвітло. Фотосистема І10. Електрони, втрачені з фотосистемою І, замінюються електронами з фотосистеми II, що пройшли ланцюгом і повернулись на свій початковий енергетичний рівень.

Світлова фаза фотосинтезу. Результати світлової фази фотосинтезу: - фотоліз води, у результаті чого утворюються: електрони, протони Гідрогену і кисень О2, що є побічним продуктом; - утворення АТФ в процесі фотофосфорилювання; - відновлення НАДФ + до НАДФ Н2. Рівняння світлової фази фотосинтезу:12 Н2 О + 12 НАДФ + + 18 АДФ + 18 Ф 6 О2 + 12 НАДФН2 + 18 АТФ

Темнова фаза фотосинтезу. У темновій фазі використовується АТФ і НАДФН2, що утворились у світловій фазі, а також Карбон із вуглекислого газу, який надходить через продихи листків і зелені стебла. Відновлення Карбону відбувається протягом реакцій циклу Кальвіна. Мелвін Кальвін - Лауреат Нобелівської премії з хімії (1961 рік)

Темнова фаза фотосинтезу. Молекула вуглекислого газу приєднується до пентози рибулозобісфосфату. Утворюється нестійкий продукт (6 С), що розпадається на 2 молекули фосфогліцерату ФГ (3 С). Ри. БФ66х 12 ФГ121212 Ф121212 Н66126 Ф 2 ТФТФДва обороти циклу

Темнова фаза фотосинтезу. Ри. БФ66х 12 ФГ121212 Ф121212 Н66126 Ф 2 ТФТФ3. Фосфогліцерат ФГ перетворюється в тріозофосфат. ТФ – перший вуглевод (3 С) - за допомогою НАДФH2 і AТФ. Два обороти циклу

Ри. БФ66х 12 ФГ121212 Ф121212 Н66126 Ф 2 ТФТФТемнова фаза фотосинтезу4. Із 12 молекул тріозофосфату ТФ 10 залишаються у циклі, регенерують у 6 молекул рибулозобісфосфату Ри. БФ, а 2 молекули виходять із циклу і перетворюються на глюкозу та інші органічні сполуки. Два обороти циклу

Темнова фаза фотосинтезу. Результати темнової фази фотосинтезу:використання енергії АТФ, відновлених НАДФН2 та молекул вуглекислого газу для утворення глюкози і інших сполук Рівняння темнової фази фотосинтезу:6 СО2 + 12 НАДФН2 + 18 АТФ С6 Н12 О6 + 12 НАДФ + + 18 АДФ + 18 Ф + 6 Н2 О Загальне рівняння фотосинтезу:6 СО2 + 6 Н2 О С6 Н12 О6 + О2

Фотосинтез {7 DF18680-E054-41 AD-8 BC1-D1 AEF772440 D}фазасвітловатемнова. Місце протікання реакційв хлоропластахна мембранах тилакоїдівв стромі хлоропластів. Початкові продукти. Н2 О, АДФ, хлорофіл,енергія світла. СО2, рибулозобісфосфат,АТФ; НАДФ·Н2реакціїфотолиз воды,фосфорилированиекарбоксилювання,гідрування,дефосфорилюванння. Кінцеві продукти. О2; АТФ; НАДФ·Н2 С6 Н12 О6

Хемосинтез. Хемосинтез - це процес синтезу органічних речовин з вуглекислого газу за рахунок енергії окиснення аміаку, сірководню й інших речовин, який здійснюється мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльностіС. М. Виноградський відкрив хемосинтез, вперше показав можливість отримання енергії за рахунок окиснення сірководню - нітрифікуючі бактерії (окиснюють амоніак спочатку до нітритів, а згодом — до нітратів. Nitrosomonas europaea. Процес хемосинтезу здійснюють хемоавтотрофні бактерії:

Хемосинтез. Хемосинтез - це процес синтезу органічних речовин з вуглекислого газу за рахунок енергії окиснення аміаку, сірководню й інших речовин, який здійснюється мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльностіПроцес хемосинтезу здійснюють хемоавтотрофні бактерії:сіркобактерії (окиснюють сірководень та інші сполуки Сульфуру до сульфатної кислоти)H2 S --> S 0 --> (S+4 O3)2- --> (S+6 O4)2-Thiosphaera pantotropha. С. М. Виноградський відкрив хемосинтез, вперше показав можливість отримання енергії за рахунок окиснення сірководню

Хемосинтез. Хемосинтез - це процес синтезу органічних речовин з вуглекислого газу за рахунок енергії окиснення аміаку, сірководню й інших речовин, який здійснюється мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльностіПроцес хемосинтезу здійснюють хемоавтотрофні бактерії: - залізобактерії (окиснюють сполуки двовалентного Феруму до трьохвалентного) Fe+2 -->Fe+3 С. М. Виноградський відкрив хемосинтез, вперше показав можливість отримання енергії за рахунок окиснення сірководню Mariprofundus ferrooxydans. Fe+2 -->Fe+3

Хемосинтез – спосіб автотрофного живлення за якого джерелом енергії синтезу органічних речовин з вуглекислого газу є реакції окиснення неорганічних речовин. Нітрифікуючі бактерії:окиснюють аміак (результат гниття органіки) до нітритної та нітратної кислот. Водневі бактерії:здатні окиснювати молекулярний водень і є помірними термофілами. Сіркобактерії:окиснюють сірководень до молекулярної сірки або ж солей сульфатної кислоти. Залізо- бактерії:окиснюють двовалент- не залізо до тривалент- ного. Бактерії- хемосинтетики

Фотосинтез у прокаріотів. Фотосинтезуючими є багато груп бактерій, зокрема ціанобактерії. У бактерій немає хлоропластів, тому фотосинтез відбувається в цитоплазмі та на внутрішніх складках плазматичної мембрани — мезосомах. На мезосомах розташовані фотосинтезуючі пігменти — бактеріохлорофіли, які здійснюють світлову фазу фотосинтезу; темнова фаза відбувається в цитоплазмі. Бактеріальний фотосинтез може відбуватися як з виділенням кисню, так і без його виділення. Кисневий фотосинтез відбувається у ціанобактерій (синьо-зелених водоростей)Безкисневий фотосинтез відбувається в пурпурних, деяких зелених і геліобактерій Це найдавніші, примітивні форми фотосинтезу, які:забезпечуються бактеріохлорофілом;відбуваються без виділення кисню в навколишнє середовище;(2фотосистема???)як донора електронів використовують не воду, а інші речовини — гідроген сульфід, молекулярний Гідроген, молекулярний Сульфур, тіосульфат, органічні сполуки. В екстремальних галофільних архебактерій виявлений так званий безхлорофільний фотосинтез. Роль хлорофілу в них виконує білок бактеріородопсин (мал. 47.3)

Значення фотосинтезу. Сьогодні основними фотосинтезуючими організмами на Землі є зелені рослини і ціанобактерії. Фотосинтез є основним джерелом біологічної енергії Фотосинтезуючі автотрофи використовують її для синтезу органічних речовин. Гетеротрофи існують за рахунок енергії, запасеної автотрофами у вигляді хімічних зв’язків, вивільняючи її в процесах дихання і бродіння.1. Накопичення органічної біомаси. У процесі фотосинтезу рослини утворюють 160—240 млрд тонн біомаси на рік (у перерахунку на суху речовину). За час існування життя на Землі органічні залишки накопичувалися і модифікувалися (гумус ґрунтів, мул, торф, кам’яне вугілля, осадові породи морів і океанів).2. Підтримка складу атмосфери. Щорічно в ході фотосинтезу в атмосферу надходить 70—120 млрд тонн кисню. Сьогодні він становить близько 21 % за обсягом повітря. Фотосинтез і дихання підтримують відносно сталий рівень CO2 в атмосфері (0,03 %), уміст якого впливає на тепловий режим планети.3. Утворення озонового шару. На висоті близько 25 км під дією сонячної радіації з кисню O2 утворюється озон O3. Шар озону затримує значну частину ультрафіолетового випромінювання (довжина хвилі 240—290 нм), згубного для живих організмів.

Значення фотосинтезу Зелені рослини завдяки фотосинтезу щорічно вносять до складу органічних речовин близько 170 млрд. т вуглецю, здатні поновити увесь кисень атмосфери приблизно за 2 тис. років і перевести у зв’язану форму весь вуглекислий газ — за 300 років;Енергія, отримувана людством при спалюванні викопного палива (вугілля, нафта, природний газ, торф), також є накопиченою в процесі фотосинтезу;Формування кисневої атмосфери в архейську еру, створило умови для появи процесу дихання у організмів і бурхливого розквіту життя у різних його формах;Поява озонового шару .????

Закріплення знань.1. Вкажіть типи фотосинтезу:  A) Кисневий;B) Темновий. C)Пластичний. D) Світловий;2. У процесі фотосинтезу АТФ синтезуються під час: A) Темнової фази;B) Світлової фази;C) Між світловою і темновою фазами;D) Не синтезуються.

3. Процес фотосинтезу неможливий за відсутності: А) Кисню; В) Вуглекислого газу;С) Азоту; D) Інертних газів.4. Цикл Кальвіна відбувається під час: А) Підготовчого етапу енергетичного обміну;В) Кисневого етапу енергетичного обміну;С) Світлової фази фотосинтезу;D) Темнової фази фотосинтезу.

5. Фотосистема II відновлюється за рахунок електронів: A) Що утворюються при фотолізі води;B) АТФ;C) Власних, які повертаються на свій енергетичний рівень;D) Не відновлюється.6. Під час темнової фази фотосинтезу відбуваються процеси: A) Утворення атомів Гідрогену;B) Синтез глюкози;C) Утворення молекулярного кисню;D) Синтез АТФ. БУДЕ ТЕСТ НА САЙТІ “ НА УРОК”Параграфи 18-19.

«Колись десь на Землю впав промінь Сонця, але він упав не на безплідний ґрунт, він упав на зелену билинку пшеничного ростка, або краще сказати,на хлорофілове зерно. Ударившись об нього він погас, перестав бути світлом, але не зник…» К. А. Тимірязєв

Відеоурок ви можете переглянути за посиланням:https://www.youtube.com/watch?v=1f_ZIKd. Lqa. M&t=3s