فرآیند فتوسنتز. فاز تاریک و روشن فتوسنتز

NADH اساس انرژی و زندگی است

در معنای معمول، زندگی بیولوژیکی را می توان به عنوان توانایی تولید انرژی در یک سلول تعریف کرد. این انرژی پیوندهای فسفات با انرژی بالا از مواد شیمیایی است که در بدن سنتز می شود. مهمترین ترکیبات پر انرژی عبارتند از آدنوزین تری فسفات (ATP)، گوانوزین تری فسفات (GTP)، کراتین فسفریک اسید، نیکوتین آمید دی نوکلئوتید فسفات (NAD(H) و NADP(H))، کربوهیدرات های فسفریله.

نیکوتین آمید-آدنین-دی نوکلئوتید (NADH، NADH) - یک کوآنزیم موجود در تمام سلول های زنده، بخشی از گروه آنزیم های دهیدروژناز است که واکنش های ردوکس را کاتالیز می کند. عملکرد یک حامل الکترون و هیدروژن را انجام می دهد که از مواد اکسید شده دریافت می کند. فرم احیا شده (NADH) قادر به انتقال آنها به مواد دیگر است.

نحوه بهبود عملکرد

NADH چیست؟ بسیاری آن را "مخفف زندگی" می نامند. و در واقع همینطور است. NADH (کوآنزیم نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید) در تمام سلول های زنده یافت می شود و یک عنصر حیاتی است که از طریق آن انرژی در داخل سلول ها تولید می شود. NADH در تولید ATP (ATP) نقش دارد. NAD(H)، به عنوان یک مولکول انرژی جهانی، بر خلاف ATP، به دلیل تحریک کمپلکس پیروات دهیدروژناز، که به طور خاص به NAD (H) حساس است، می تواند دائماً میتوکندری را از تجمع بیش از حد لاکتات به سمت تشکیل پیرووات از آن تخلیه کند. ) / نسبت NAD.

سندرم خستگی مزمن: تمرکز بر میتوکندری

تعدادی از مطالعات بالینی اثربخشی داروهای NADH را در CFS نشان داده اند. دوز روزانه معمولاً 50 میلی گرم بود. قوی ترین اثر پس از 2-4 هفته از درمان رخ داد. خستگی 37-52٪ کاهش یافت. علاوه بر این، چنین پارامتر شناختی عینی مانند تمرکز توجه بهبود یافت.

NADH در درمان سندرم خستگی مزمن

NADH (کوآنزیم ویتامین B3)، موجود در تمام سلول های زنده، بخشی از گروه آنزیم های دهیدروژناز است که واکنش های ردوکس را کاتالیز می کند. عملکرد یک حامل الکترون و هیدروژن را انجام می دهد که از مواد اکسید شده دریافت می کند. منبع ذخیره انرژی در سلول ها است. تقریباً در تمام واکنش های تولید انرژی شرکت می کند و تنفس سلولی را فراهم می کند. کوآنزیم ویتامین B3 با تأثیرگذاری بر فرآیندهای مربوطه در مغز می‌تواند از مرگ سلول‌های عصبی در طول هیپوکسی یا تغییرات مرتبط با افزایش سن جلوگیری کند. در فرآیندهای سم زدایی در کبد شرکت می کند. اخیراً توانایی آن در مسدود کردن لاکتات دهیدروژناز و در نتیجه محدود کردن آسیب ایسکمیک و/یا هیپوکسیک به میوکارد ثابت شده است. مطالعات مربوط به اثربخشی مصرف خوراکی در درمان سندرم خستگی مزمن، اثر فعال کننده آن را بر وضعیت افراد تایید کرده است.

NADH در ورزش و پزشکی: مروری بر ادبیات خارجی

ما در مورد NADH (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید فسفات) در مقالات قبلی نوشتیم. اکنون می خواهیم اطلاعاتی از منابع انگلیسی زبان در مورد نقش و اهمیت این ماده در متابولیسم انرژی در بدن، تأثیر آن بر سیستم عصبی و نقش آن در ایجاد تعدادی از موقعیت های پاتولوژیک و چشم انداز استفاده در بدن ارائه دهیم. پزشکی و ورزش (دانلود مونوگراف در NADH).

Herbalife Quickspark CoEnzyme 1 (NADH) ATP Energy

انرژی طبیعی در سطح سلولی

Quickspark محصولی از شرکت Herbalife است. این یک شکل پایدار از ویتامین B3 CoEnzyme1 است. CoEnzyme1 در سال 1906 توسط دانشمندی به نام پروفسور جورج بیرک مایر در اتریش یافت شد. CoEnzyme1 برای اهداف پزشکی ساخته شد و در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفت.

NADH (Enada)

نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید (NADH) ماده ای است که به عملکرد آنزیم ها در بدن کمک می کند. NADH در تولید انرژی نقش دارد و به تولید ال-دوپا کمک می کند که بدن آن را به انتقال دهنده عصبی دوپامین تبدیل می کند. NADH برای بسیاری از شرایط ارزیابی می شود و ممکن است برای تقویت عملکرد ذهنی و حافظه مفید باشد.

واکنش های مونواکسیژناز برای موارد زیر ضروری است:

1. تبدیل های خاص اسیدهای آمینه، به عنوان مثال، برای سنتز تیروزین از فنیل آلانین (آنزیم فنیل آلانین هیدروکسیلاز است).

2. سنتز کلسترول، اسیدهای صفراوی در کبد. هورمون های استروئیدی در قشر آدرنال، تخمدان ها، جفت، بیضه ها؛ ویتامین D 3 در کلیه ها؛

3. خنثی سازی مواد خارجی (xenobiotics) در کبد.

آنزیم های مسیر اکسیداسیون مونواکسیژناز در غشاهای شبکه آندوپلاسمی قرار می گیرند (در طول همگن سازی بافت، این غشاها به میکروزوم ها - وزیکول های غشایی تبدیل می شوند). بنابراین مسیر اکسیداسیون منواکسیژناز را اکسیداسیون میکروزومی می نامند.

اکسیداسیون میکروزومی یک زنجیره انتقال الکترون کوتاه است، از جمله NADP، FAD، FMN، سیتوکروم P 450.

سیستم میکروزومی شامل دو آنزیم است: سیتوکروم P450 و NADPH-سیتوکروم-P450 ردوکتاز.

NADPH-سیتوکروم P 450 - ردوکتاز - فلاوپروتئین، حاوی دو کوآنزیم FAD و FMN به عنوان یک گروه مصنوعی است.

سیتوکروم P 450 یک هموپروتئین است که حاوی یک گروه پروتزی هِم و محل های اتصال اکسیژن و بستر است. سیتوکروم P 450 کاهش یافته دارای حداکثر جذب در 450 نانومتر است. دو عملکرد را انجام می دهد: اتصال زیرلایه اکسید شده و فعال سازی اکسیژن مولکولی.

برنج. 11.1. طرح اکسیداسیون میکروزومی

اکسیداسیون میکروزومی در چند مرحله انجام می شود:

1. اتصال در مرکز فعال سیتوکروم P 450 بستر RN.

2. افزودن اولین الکترون و کاهش آهن در هم به Fe 2+. تغییر در ظرفیت آهن میل ترکیبی P 450 - Fe 2 + RH را برای یک مولکول اکسیژن افزایش می دهد. افزودن یک الکترون دوم به یک مولکول اکسیژن و تشکیل یک کمپلکس پراکسی ناپایدار P 450 -Fe 2 + O 2 - RH.

3. Fe 2+ اکسید می شود، در حالی که الکترون به مولکول اکسیژن متصل است. اتم اکسیژن کاهش یافته (O 2 -) به دو پروتون (دهنده پروتون - NADPH + H +) متصل می شود و 1 مولکول آب تشکیل می شود. اتم دوم اکسیژن در هیدروکسیلاسیون بستر RH نقش دارد. سوبسترای هیدروکسیله ROH از آنزیم جدا می شود.

در نتیجه هیدروکسیلاسیون، سوبسترای آبگریز قطبی تر می شود، حلالیت آن افزایش می یابد و امکان دفع از بدن با ادرار افزایش می یابد. به این ترتیب بسیاری از بیگانه‌بیوتیک‌ها و مواد دارویی اکسید می‌شوند.

به ندرت، هیدروکسیلاسیون باعث افزایش سمیت ترکیب می شود. به عنوان مثال، در طول اکسیداسیون بنزپیرن غیر سمی (موجود در دود تنباکو، گوشت های دودی)، اکسی بنزپیرن سمی تشکیل می شود که یک سرطان زا قوی است که باعث تخریب بدخیم سلول ها می شود.

میتوکندری حاوی یک سیستم مونواکسیژناز است که یک عملکرد بیوسنتزی را انجام می دهد: سنتز کلسترول. هورمون های استروئیدی (قشر آدرنال، تخمدان ها، جفت، بیضه ها)؛ اسیدهای صفراوی (کبد)؛ تشکیل ویتامین D3 (کلیه ها).

همانطور که از نام آن پیداست، فتوسنتز اساساً یک سنتز طبیعی از مواد آلی است که CO2 را از جو و آب به گلوکز و اکسیژن آزاد تبدیل می کند.

این مستلزم وجود انرژی خورشیدی است.

معادله شیمیایی فرآیند فتوسنتز را می توان به طور کلی به صورت زیر نشان داد:

فتوسنتز دو مرحله دارد: تاریک و روشن. واکنش های شیمیایی فاز تاریک فتوسنتز به طور قابل توجهی با واکنش های فاز روشن متفاوت است، اما فاز تاریک و روشن فتوسنتز به یکدیگر بستگی دارند.

فاز نور می تواند در برگ های گیاه منحصراً در نور خورشید رخ دهد. برای تاریکی، وجود دی اکسید کربن ضروری است، به همین دلیل است که گیاه باید همیشه آن را از جو جذب کند. تمام مشخصات مقایسه ای فازهای تاریک و روشن فتوسنتز در زیر ارائه خواهد شد. برای این، یک جدول مقایسه ای "فازهای فتوسنتز" ایجاد شد.

فاز نور فتوسنتز

فرآیندهای اصلی در فاز نوری فتوسنتز در غشاهای تیلاکوئید اتفاق می افتد. این شامل کلروفیل، پروتئین های حامل الکترون، سنتتاز ATP (آنزیمی که واکنش را تسریع می کند) و نور خورشید است.

علاوه بر این، مکانیسم واکنش را می توان به شرح زیر توصیف کرد: هنگامی که نور خورشید به برگ های سبز گیاهان برخورد می کند، الکترون های کلروفیل (بار منفی) در ساختار آنها برانگیخته می شوند که پس از تغییر به حالت فعال، مولکول رنگدانه را ترک می کنند و در نهایت در قسمت بیرونی تیلاکوئید که غشای آن نیز دارای بار منفی است. در همان زمان، مولکول‌های کلروفیل اکسید می‌شوند و از قبل اکسید شده، بازسازی می‌شوند، بنابراین الکترون‌ها را از آب موجود در ساختار برگ می‌گیرند.

این فرآیند منجر به این واقعیت می شود که مولکول های آب تجزیه می شوند و یون های ایجاد شده در نتیجه فتولیز آب الکترون های خود را اهدا می کنند و به چنین رادیکال های OH تبدیل می شوند که قادر به انجام واکنش های بعدی هستند. علاوه بر این، این رادیکال‌های واکنش‌پذیر OH ترکیب می‌شوند و مولکول‌های آب و اکسیژن کامل را ایجاد می‌کنند. در این حالت، اکسیژن آزاد به محیط خارجی آزاد می شود.

در نتیجه همه این واکنش ها و دگرگونی ها، غشای تیلاکوئید برگ از یک طرف (به دلیل یون H +) بار مثبت و از طرف دیگر (به دلیل الکترون ها) منفی می شود. زمانی که اختلاف این بارها در دو طرف غشا به بیش از 200 میلی ولت برسد، پروتون ها از کانال های مخصوص آنزیم سنتتاز ATP عبور می کنند و به همین دلیل ADP (در نتیجه فرآیند فسفوریلاسیون) به ATP تبدیل می شود. و هیدروژن اتمی که از آب آزاد می شود، حامل خاص NADP + را به NADP H2 باز می گرداند. همانطور که می بینید، در نتیجه فاز نور فتوسنتز، سه فرآیند اصلی رخ می دهد:

1. سنتز ATP؛
2. ایجاد NADP H2؛
3. تشکیل اکسیژن آزاد

دومی در جو آزاد می شود و NADP H2 و ATP در فاز تاریک فتوسنتز شرکت می کنند.

فاز تاریک فتوسنتز

فازهای تاریک و روشن فتوسنتز با مصرف زیاد انرژی توسط گیاه مشخص می شود، اما فاز تاریک سریعتر پیش می رود و به انرژی کمتری نیاز دارد. واکنش های فاز تاریک نیازی به نور خورشید ندارند، بنابراین می توانند در روز یا شب رخ دهند.

تمام فرآیندهای اصلی این فاز در استرومای کلروپلاست گیاهی انجام می شود و نوعی زنجیره تبدیل متوالی دی اکسید کربن از جو را نشان می دهد. اولین واکنش در چنین زنجیره ای تثبیت دی اکسید کربن است. طبیعت برای اینکه آن را روان تر و سریع تر کند، آنزیم RiBP-کربوکسیلاز را ارائه کرد که تثبیت CO2 را کاتالیز می کند.

سپس یک چرخه کامل از واکنش ها رخ می دهد که تکمیل آن تبدیل اسید فسفوگلیسریک به گلوکز (قند طبیعی) است. همه این واکنش ها از انرژی ATP و NADP H2 استفاده می کنند که در فاز نوری فتوسنتز ایجاد شده اند. علاوه بر گلوکز، مواد دیگری نیز در اثر فتوسنتز تشکیل می شوند. در میان آنها اسیدهای آمینه مختلف، اسیدهای چرب، گلیسرول و همچنین نوکلئوتیدها وجود دارد.

مراحل فتوسنتز: جدول مقایسه

فتوسنتز - ویدئو

چگونه انرژی نور خورشید در فازهای روشن و تاریک فتوسنتز به انرژی پیوندهای شیمیایی گلوکز تبدیل می شود؟ پاسخ را توضیح دهید.

پاسخ

در فاز نوری فتوسنتز، انرژی نور خورشید به انرژی الکترون های برانگیخته و سپس انرژی الکترون های برانگیخته به انرژی ATP و NADP-H2 تبدیل می شود. در فاز تاریک فتوسنتز، انرژی ATP و NADP-H2 به انرژی پیوندهای شیمیایی گلوکز تبدیل می شود.

در مرحله نور فتوسنتز چه اتفاقی می افتد؟

پاسخ

الکترون های کلروفیل، برانگیخته شده توسط انرژی نور، در امتداد زنجیره های انتقال الکترون حرکت می کنند، انرژی آنها در ATP و NADP-H2 ذخیره می شود. فتولیز آب رخ می دهد، اکسیژن آزاد می شود.

فرآیندهای اصلی که در مرحله تاریک فتوسنتز اتفاق می افتد کدامند؟

پاسخ

از دی اکسید کربن به دست آمده از جو و هیدروژن به دست آمده در فاز سبک، گلوکز به دلیل انرژی ATP به دست آمده در فاز سبک تشکیل می شود.

عملکرد کلروفیل در سلول گیاهی چیست؟

پاسخ

کلروفیل در فرآیند فتوسنتز نقش دارد: در فاز نور، کلروفیل نور را جذب می کند، الکترون کلروفیل انرژی نور را دریافت می کند، شکسته می شود و در امتداد زنجیره انتقال الکترون می رود.

الکترون های کلروفیل چه نقشی در فتوسنتز دارند؟

پاسخ

الکترون های کلروفیل که توسط نور خورشید برانگیخته می شوند، از زنجیره های انتقال الکترون عبور می کنند و انرژی خود را برای تشکیل ATP و NADP-H2 تسلیم می کنند.

در چه مرحله ای از فتوسنتز اکسیژن آزاد تولید می شود؟

پاسخ

در فاز نور، در طول فتولیز آب.

سنتز ATP در چه مرحله ای از فتوسنتز اتفاق می افتد؟

پاسخ

فاز نور

منبع اکسیژن در طول فتوسنتز چیست؟

پاسخ

آب (اکسیژن در طول فتولیز آب آزاد می شود).

سرعت فتوسنتز به عوامل محدود کننده (محدود کننده) بستگی دارد که از جمله آنها می توان به نور، غلظت دی اکسید کربن و دما اشاره کرد. چرا این عوامل برای واکنش های فتوسنتز محدود کننده هستند؟

پاسخ

نور برای تحریک کلروفیل ضروری است، انرژی را برای فرآیند فتوسنتز تامین می کند. دی اکسید کربن در فاز تاریک فتوسنتز مورد نیاز است؛ گلوکز از آن سنتز می شود. تغییر دما منجر به دناتوره شدن آنزیم ها می شود و واکنش های فتوسنتز کند می شود.

در چه واکنش های متابولیکی در گیاهان دی اکسید کربن ماده اولیه برای سنتز کربوهیدرات ها است؟

پاسخ

در واکنش های فتوسنتز

در برگ گیاهان، فرآیند فتوسنتز به شدت پیش می رود. آیا در میوه های رسیده و نارس وجود دارد؟ پاسخ را توضیح دهید.

پاسخ

فتوسنتز در قسمت های سبز گیاهان در معرض نور انجام می شود. بنابراین، فتوسنتز در پوست میوه های سبز رخ می دهد. در داخل میوه و در پوست میوه های رسیده (نه سبز رنگ) فتوسنتز انجام نمی شود.

توضیح چنین ماده حجیمی مانند فتوسنتز به بهترین وجه در دو درس زوجی انجام می شود - سپس یکپارچگی درک موضوع از بین نمی رود. درس باید با تاریخچه مطالعه فتوسنتز، ساختار کلروپلاست ها و کار آزمایشگاهی در مورد مطالعه کلروپلاست برگ شروع شود. پس از آن باید به بررسی فازهای روشن و تاریک فتوسنتز پرداخت. هنگام توضیح واکنش های رخ داده در این مراحل، لازم است یک طرح کلی ترسیم شود:

در طول توضیح لازم است رسم شود نمودار فاز نور فتوسنتز.

1. جذب یک کوانتوم نور توسط یک مولکول کلروفیل که در غشای تیلاکوئیدهای گرانا قرار دارد منجر به از دست دادن یک الکترون توسط آن می شود و آن را به حالت برانگیخته منتقل می کند. الکترون ها در طول زنجیره انتقال الکترون منتقل می شوند که منجر به کاهش NADP + به NADP H می شود.

2. محل الکترون های آزاد شده در مولکول های کلروفیل توسط الکترون های مولکول های آب اشغال می شود - اینگونه است که آب تحت تأثیر نور تجزیه می شود (فتولیز). هیدروکسیل های حاصل از OH– تبدیل به رادیکال می شوند و در واکنش 4 OH – → 2 H 2 O + O 2 ترکیب می شوند که منجر به آزاد شدن اکسیژن آزاد در جو می شود.

3. یون‌های هیدروژن H+ به غشای تیلاکوئید نفوذ نمی‌کنند و در داخل تجمع می‌یابند و به طور مثبت آن را شارژ می‌کنند که منجر به افزایش اختلاف پتانسیل الکتریکی (EPD) روی غشای تیلاکوئید می‌شود.

4. هنگامی که REB بحرانی به دست می آید، پروتون ها از طریق کانال پروتون به سمت بیرون حرکت می کنند. این جریان از ذرات با بار مثبت برای تولید انرژی شیمیایی با استفاده از یک کمپلکس آنزیمی خاص استفاده می شود. مولکول های ATP حاصل به استروما می روند و در آنجا در واکنش های تثبیت کربن شرکت می کنند.

5. یون های هیدروژن که به سطح غشای تیلاکوئید آمده اند با الکترون ها ترکیب می شوند و هیدروژن اتمی را تشکیل می دهند که برای کاهش حامل NADP + استفاده می شود.

اسپانسر انتشار مقاله گروه شرکت های "آریس" است. ساخت، فروش و اجاره داربست (نمای قاب LRSP، قاب بلند A-48 و ...) و برج (PSRV "Aris"، PSRV "Aris compact" و "Aris-dacha"، داربست). گیره داربست، نرده ساختمان، تکیه گاه چرخ برای برج ها. می توانید در مورد شرکت اطلاعات بیشتری کسب کنید، کاتالوگ محصولات و قیمت ها، مخاطبین را در وب سایت که در آدرس زیر قرار دارد مشاهده کنید: http://www.scaffolder.ru/.

پس از در نظر گرفتن این موضوع، پس از تجزیه و تحلیل مجدد آن با توجه به طرح ترسیم شده، از دانش آموزان دعوت می کنیم تا جدول را پر کنند.

جدول. واکنش فازهای روشن و تاریک فتوسنتز

پس از پر کردن قسمت اول جدول، می توانید به تجزیه و تحلیل بروید فاز تاریک فتوسنتز.

در استرومای کلروپلاست، پنتوزها به طور مداوم وجود دارند - کربوهیدرات ها، که ترکیبات پنج کربنه ای هستند که در چرخه کالوین (چرخه تثبیت دی اکسید کربن) تشکیل می شوند.

1. دی اکسید کربن به پنتوز اضافه می شود، یک ترکیب شش کربنه ناپایدار تشکیل می شود که به دو مولکول اسید 3 فسفوگلیسریک (PGA) تجزیه می شود.

2. مولکول های FGK یک گروه فسفات را از ATP می گیرند و با انرژی غنی می شوند.

3. هر FGC یک اتم هیدروژن از دو حامل اضافه می کند و به یک تریوز تبدیل می شود. تریوزها برای تشکیل گلوکز و سپس نشاسته ترکیب می شوند.

4. مولکول های تریوز، با ترکیب در ترکیب های مختلف، پنتوز را تشکیل می دهند و دوباره در چرخه قرار می گیرند.

واکنش کل فتوسنتز:

طرح. فرآیند فتوسنتز

تست

1. فتوسنتز در اندامک ها انجام می شود:

الف) میتوکندری؛
ب) ریبوزوم ها؛
ج) کلروپلاست.
د) کروموپلاست ها.

2. رنگدانه کلروفیل در موارد زیر متمرکز می شود:

الف) غشای کلروپلاست؛
ب) استروما؛
ج) غلات

3. کلروفیل نور را در ناحیه ای از طیف جذب می کند:

الف) قرمز؛
ب) سبز؛
ج) بنفش؛
د) در سراسر منطقه

4. اکسیژن آزاد در طول فتوسنتز در طی تقسیم آزاد می شود:

الف) دی اکسید کربن؛
ب) ATP؛
ج) NADP؛
د) آب

5. اکسیژن آزاد در موارد زیر تشکیل می شود:

الف) فاز تاریک؛
ب) فاز سبک

6. در فاز نوری فتوسنتز ATP:

الف) سنتز شده؛
ب) تقسیم می شود.

7. در کلروپلاست، کربوهیدرات اولیه در موارد زیر تشکیل می شود:

الف) فاز نور؛
ب) فاز تاریک.

8. NADP در کلروپلاست مورد نیاز است:

1) به عنوان یک تله برای الکترون ها.
2) به عنوان یک آنزیم برای تشکیل نشاسته؛
3) به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از غشای کلروپلاست.
4) به عنوان یک آنزیم برای فتولیز آب.

9. فتولیز آب عبارت است از:

1) تجمع آب تحت تأثیر نور.
2) تفکیک آب به یون تحت عمل نور.
3) انتشار بخار آب از طریق روزنه.
4) تزریق آب به برگها تحت تأثیر نور.

10. تحت تأثیر کوانتوم های نور:

1) کلروفیل به NADP تبدیل می شود.
2) الکترون از مولکول کلروفیل خارج می شود.
3) حجم کلروپلاست افزایش می یابد.
4) کلروفیل به ATP تبدیل می شود.

ادبیات

بوگدانوا T.P.، Solodova E.A.زیست شناسی. کتاب راهنمای دانش آموزان دبیرستانی و متقاضیان دانشگاه. - M .: LLC "AST-Press School"، 2007.