Фотосинтез процесі. Фотосинтездің қараңғы және ашық фазасы

NADH энергия мен өмірдің негізі болып табылады

Әдеттегі мағынада биологиялық өмірді жасуша ішінде энергия өндіру қабілеті ретінде анықтауға болады. Бұл энергия организмде синтезделген химиялық заттардың жоғары энергиялы фосфаттық байланыстары болып табылады. Ең маңызды жоғары энергетикалық қосылыстар: аденозинтрифосфат (АТФ), гуанозинтрифосфат (ГТФ), креатинфосфор қышқылы, никотинамидті динуклеотид фосфаты (NAD(H) және NADP(H)), фосфорланған көмірсулар.

Никотинамид-аденин-динуклеотид (NADH, NADH) - барлық тірі жасушаларда болатын кофермент, тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін ферменттердің дегидрогеназа тобына кіреді; тотыққан заттардан алатын электрондар мен сутегінің тасымалдаушысы қызметін атқарады. Редукцияланған түрі (NADH) оларды басқа заттарға беруге қабілетті.

Өнімділікті қалай жақсартуға болады

NADH дегеніміз не? Көптеген адамдар оны «өмірдің аббревиатурасы» деп атайды. Және шынымен де солай. NADH (никотинамид аденин динуклеотидті кофермент) барлық тірі жасушаларда кездеседі және жасушалардың ішінде энергия пайда болатын өмірлік маңызды элемент болып табылады. NADH АТФ (АТФ) түзілуіне қатысады. NAD(H), әмбебап энергия молекуласы ретінде, АТФ-тен айырмашылығы, NAD(H)-ға ерекше сезімтал пируватдегидрогеназа кешенінің стимуляциясына байланысты лактаттың шамадан тыс жинақталуынан митохондрияларды одан пируват түзілуіне дейін үнемі түсіре алады. ) / NAD қатынасы.

Созылмалы шаршау синдромы: митохондрияға назар аудару

Бірқатар клиникалық зерттеулер CFS кезінде NADH препараттарының тиімділігін көрсетті. Тәуліктік доза әдетте 50 мг болды. Ең күшті әсер емдеудің 2-4 аптасынан кейін пайда болды. Шаршау 37-52% төмендеді. Сонымен қатар, назардың шоғырлануы сияқты объективті когнитивтік параметр жақсарды.

NADH созылмалы шаршау синдромын емдеуде

Барлық тірі жасушаларда болатын NADH (В3 витамині коферменті) тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін ферменттердің дегидрогеназа тобына кіреді; тотыққан заттардан алатын электрондар мен сутегінің тасымалдаушысы қызметін атқарады. Бұл жасушалардағы энергияның резервтік көзі. Ол жасушаның тыныс алуын қамтамасыз ететін энергияның барлық дерлік реакцияларына қатысады. Мидағы сәйкес процестерге әсер ете отырып, В3 витамині коэнзим гипоксия немесе жасқа байланысты өзгерістер кезінде жүйке жасушаларының өлімін болдырмайды. Бауырдағы детоксикация процестеріне қатысады. Жақында оның лактатдегидрогеназаны тежеу ​​және сол арқылы миокардтың ишемиялық және/немесе гипоксиялық зақымдануын шектеу қабілеті анықталды. Созылмалы шаршау синдромын емдеудегі ауызша қабылдаудың тиімділігін зерттеу оның адамдардың жағдайына белсендіретін әсерін растады.

Спорт және медицинадағы NADH: шетелдік әдебиеттерге шолу

Біз алдыңғы мақалаларда NADH (никотинамид адениндинуклеотид фосфаты) туралы жазған болатынбыз. Енді біз осы заттың ағзадағы энергия алмасуындағы рөлі мен маңызы, жүйке жүйесіне әсері және бірқатар патологиялық жағдайларды дамытудағы рөлі мен оны қолдану перспективалары туралы ағылшын тілді дереккөздерден ақпарат бергіміз келеді. медицина және спорт. (NADH бойынша монографияны жүктеп алыңыз).

Herbalife Quickspark CoEnzyme 1 (NADH) ATP Energy

Жасушалық деңгейдегі табиғи энергия

Quickspark - Herbalife компаниясының өнімі. Бұл В3 витаминінің коэнзим1 тұрақты түрі. Коэнзим1 1906 жылы Австрияда профессор Джордж Биркмайер деген ғалыммен табылған. CoEnzyme1 медициналық мақсатта жасалған және екінші дүниежүзілік соғыста қолданылған.

NADH (Энада)

Никотинамид адениндинуклеотиді (NADH) - ағзадағы ферменттердің жұмысына көмектесетін зат. NADH энергия өндіруде рөл атқарады және L-допаны өндіруге көмектеседі, ол дене дофамин нейротрансмиттеріне айналады. NADH көптеген жағдайлар үшін бағаланады және психикалық функционалдық пен жадты жақсарту үшін пайдалы болуы мүмкін.

Монооксигеназа реакциялары қажет:

1. аминқышқылдарының спецификалық трансформациялары, мысалы, фенилаланиннен тирозинді синтездеу үшін (фермент – фенилаланин гидроксилаза);

2. бауырда холестерин, өт қышқылдарының синтезі; бүйрек үсті безінің қыртысында, аналық безде, плацентада, аталық безде стероидты гормондар; бүйректегі D 3 дәрумені;

3. бауырдағы бөгде заттарды (ксенобиотиктерді) бейтараптандыру.

Монооксигеназа тотығу жолының ферменттері эндоплазмалық тордың мембраналарында локализацияланады (тіндердің гомогенизациясы кезінде бұл мембраналар микросомаларға - мембраналық көпіршіктерге айналады). Сондықтан тотығудың монооксигеназалық жолын микросомальды тотығу деп атайды.

Микросомалық тотығу - бұл NADP, FAD, FMN, P 450 цитохромын қамтитын қысқа электронды тасымалдау тізбегі.

Микросомалық жүйеге екі фермент кіреді: цитохром Р 450 және NADPH-цитохром-Р 450 редуктаза.

NADPH-цитохром Р 450 - редуктаза - флавопротеин, протездік топ ретінде FAD және FMN екі коферментінен тұрады.

Цитохром P 450 - гемопротеин, құрамында гемдік протездік топ және оттегі мен субстрат үшін байланыстыратын орындар бар. Редукцияланған P 450 цитохромы 450 нм-де максималды жұтуға ие. Екі функцияны орындайды: тотыққан субстратты байланыстыру және молекулалық оттегін белсендіру.

Күріш. 11.1. Микросомалық тотығу схемасы

Микросомалық тотығу бірнеше сатыда жүреді:

1. RN цитохромының Р 450 субстратының белсенді орталығында байланысуы;

2. бірінші электронның қосылуы және гемдегі темірдің Fe 2+ тотықсыздануы; темір валенттілігінің өзгеруі P 450 - Fe 2+ RH кешенінің оттегі молекуласына жақындығын арттырады; оттегі молекуласына екінші электронның қосылуы және тұрақсыз пероксидті комплекс P 450 -Fe 2+ O 2 - RH түзілуі;

3. Fe 2+ тотығады, ал электрон оттегі молекуласына қосылған; тотықсызданған оттегі атомы (O 2 -) екі протонды (протон доноры - NADPH + H +) байланыстырады және 1 су молекуласы түзіледі; екінші оттегі атомы RH субстратының гидроксилденуіне қатысады; гидроксилденген ROH субстраты ферменттен бөлінеді.

Гидроксилдену нәтижесінде гидрофобты субстрат полярлы болып, оның ерігіштігі жоғарылайды және организмнен несеппен шығарылу мүмкіндігі артады. Міне, қанша ксенобиотиктер мен дәрілік заттар тотығады.

Сирек, гидроксилдену қосылыстың уыттылығын арттырады. Мысалы, улы емес бензпиренді (темекі түтінінде, ысталған етте бар) тотығу кезінде жасушалардың қатерлі дегенерациясын тудыратын күшті канцероген болып табылатын улы оксибензпирен түзіледі.

Митохондрияларда биосинтетикалық қызметті атқаратын монооксигеназа жүйесі бар: холестерин синтезі; стероидты гормондар (бүйрек үсті безінің қыртысы, аналық бездер, плацента, аталық бездер); өт қышқылдары (бауыр); D 3 витаминінің түзілуі (бүйрек).

Атауынан көрініп тұрғандай, фотосинтез негізінен органикалық заттардың табиғи синтезі болып табылады, атмосферадан және судан СО2-ны глюкозаға және бос оттегіге айналдырады.

Бұл күн энергиясының болуын талап етеді.

Фотосинтез процесінің химиялық теңдеуін жалпы түрде келесідей көрсетуге болады:

Фотосинтездің екі фазасы бар: қараңғы және жарық. Фотосинтездің қараңғы фазасының химиялық реакциялары жарық фазасының реакцияларынан айтарлықтай ерекшеленеді, бірақ фотосинтездің қараңғы және ашық фазалары бір-біріне тәуелді.

Жарық фазасы тек күн сәулесінде өсімдік жапырақтарында болуы мүмкін. Қараңғы үшін көмірқышқыл газының болуы қажет, сондықтан өсімдік оны үнемі атмосферадан сіңіруі керек. Фотосинтездің қараңғы және жарық фазаларының барлық салыстырмалы сипаттамалары төменде келтірілген. Ол үшін «Фотосинтез фазалары» салыстырмалы кестесі құрылды.

Фотосинтездің жеңіл фазасы

Фотосинтездің жеңіл фазасындағы негізгі процестер тилакоидты мембраналарда жүреді. Оған хлорофилл, электронды тасымалдаушы ақуыздар, АТФ синтетаза (реакцияны тездететін фермент) және күн сәулесі кіреді.

Әрі қарай реакция механизмін келесідей сипаттауға болады: күн сәулесі өсімдіктердің жасыл жапырақтарына түскенде, олардың құрылымында хлорофилл электрондары (теріс заряд) қозып, белсенді күйге өтіп, пигмент молекуласын тастап, аяқталады. тілакоидтың сыртқы жағы, оның мембранасы да теріс зарядталған. Сонымен қатар хлорофилл молекулалары тотығады және тотығады, олар қалпына келтіріледі, осылайша жапырақ құрылымындағы судан электрондарды алып тастайды.

Бұл процесс су молекулаларының ыдырауына, ал судың фотолизі нәтижесінде пайда болған иондар өздерінің электрондарын беріп, одан әрі реакцияларды жүргізуге қабілетті ОН радикалдарына айналады. Әрі қарай, бұл реактивті OH радикалдары біріктіріліп, толыққанды су молекулалары мен оттегін жасайды. Бұл жағдайда бос оттегі сыртқы ортаға шығарылады.

Барлық осы реакциялар мен түрленулердің нәтижесінде жапырақтың тилакоидты қабықшасы бір жағынан оң зарядталады (Н+ ионының есебінен), екінші жағынан теріс (электрондар есебінен). Мембрананың екі жағындағы бұл зарядтар арасындағы айырмашылық 200 мВ-тан асатын кезде протондар АТФ синтетаза ферментінің арнайы арналары арқылы өтеді және осыған байланысты АДФ АТФ-қа айналады (фосфорлану процесінің нәтижесінде). Ал судан бөлінетін атомдық сутегі НАДФ+ меншікті тасымалдаушысын НАДФ Н2 қалпына келтіреді. Көріп отырғаныңыздай, фотосинтездің жеңіл фазасының нәтижесінде үш негізгі процесс жүреді:

1. АТФ синтезі;
2. NADP H2 құру;
3. бос оттегінің түзілуі.

Соңғысы атмосфераға шығарылады, ал NADP H2 және ATP фотосинтездің қараңғы фазасына қатысады.

Фотосинтездің қараңғы фазасы

Фотосинтездің қараңғы және ашық фазалары өсімдік тарапынан энергияның көп шығындалуымен сипатталады, бірақ қараңғы фаза жылдамырақ жүреді және аз энергияны қажет етеді. Қараңғы фазалық реакциялар күн сәулесін қажет етпейді, сондықтан олар күндіз де, түнде де болуы мүмкін.

Бұл фазаның барлық негізгі процестері өсімдік хлоропластының стромасында өтеді және атмосферадан көмірқышқыл газының дәйекті түрленуінің өзіндік тізбегін білдіреді. Мұндай тізбектегі бірінші реакция көмірқышқыл газының фиксациясы болып табылады. Оның біркелкі және жылдам жұмыс істеуі үшін табиғат СО2 фиксациясын катализдейтін RiBP-карбоксилаза ферментін берді.

Содан кейін реакциялардың тұтас циклі жүреді, оның аяқталуы фосфоглицерин қышқылының глюкозаға (табиғи қант) айналуы болып табылады. Бұл реакциялардың барлығы фотосинтездің жеңіл фазасында жасалған АТФ және НАДФ Н2 энергиясын пайдаланады. Фотосинтез нәтижесінде глюкозадан басқа басқа заттар да түзіледі. Олардың ішінде әртүрлі аминқышқылдары, май қышқылдары, глицерин, сонымен қатар нуклеотидтер бар.

Фотосинтез фазалары: салыстыру кестесі

Фотосинтез – бейне

Фотосинтездің жарық және қараңғы фазаларындағы күн сәулесінің энергиясы глюкозаның химиялық байланыстарының энергиясына қалай айналады? Жауабын түсіндіріңіз.

Жауап

Фотосинтездің жеңіл фазасында күн сәулесінің энергиясы қозған электрондардың энергиясына, содан кейін қозғалған электрондардың энергиясы АТФ және НАДФ-Н2 энергиясына айналады. Фотосинтездің қараңғы фазасында АТФ және НАДФ-Н2 энергиясы глюкозаның химиялық байланыстарының энергиясына айналады.

Фотосинтездің жарық фазасында не болады?

Жауап

Жарық энергиясымен қозған хлорофилл электрондары электронды тасымалдау тізбектері бойымен жүреді, олардың энергиясы АТФ және НАДФ-Н2-де сақталады. Судың фотолизі жүреді, оттегі бөлінеді.

Фотосинтездің қараңғы фазасында қандай негізгі процестер жүреді?

Жауап

Атмосферадан алынған көмірқышқыл газы мен жарық фазасында алынған сутектен жарық фазасында алынған АТФ энергиясы есебінен глюкоза түзіледі.

Өсімдік жасушасындағы хлорофилл қандай қызмет атқарады?

Жауап

Хлорофилл фотосинтез процесіне қатысады: жарық фазасында хлорофилл жарықты жұтады, хлорофилл электроны жарық энергиясын алады, үзіліп, электрон тасымалдау тізбегі бойымен жүреді.

Хлорофилл электрондары фотосинтезде қандай рөл атқарады?

Жауап

Күн сәулесінен қозған хлорофилл электрондары электронды тасымалдау тізбектері арқылы өтіп, энергиясын АТФ пен НАДФ-Н2 түзуге береді.

Фотосинтездің қай сатысында бос оттегі түзіледі?

Жауап

Жарық фазасында, судың фотолизі кезінде.

АТФ синтезі фотосинтездің қай фазасында жүреді?

Жауап

жарық фазасы.

Фотосинтез кезінде оттегінің қайнар көзі?

Жауап

Су (судың фотолизі кезінде оттегі бөлінеді).

Фотосинтез жылдамдығы шектеуші (шектеу) факторларға байланысты, олардың ішінде жарық, көмірқышқыл газының концентрациясы, температура. Неліктен бұл факторлар фотосинтез реакцияларын шектейді?

Жауап

Жарық хлорофиллдің қозуы үшін қажет, ол фотосинтез процесін энергиямен қамтамасыз етеді. Көмірқышқыл газы фотосинтездің қараңғы фазасында қажет, одан глюкоза синтезделеді. Температураның өзгеруі ферменттердің денатурациясына әкеледі, фотосинтез реакциялары баяулайды.

Көмірқышқыл газы өсімдіктердегі қандай зат алмасу реакцияларында көмірсулар синтезінің бастапқы заты болып табылады?

Жауап

фотосинтез реакцияларында.

Өсімдіктердің жапырақтарында фотосинтез процесі қарқынды жүреді. Ол піскен және піспеген жемістерде кездеседі ме? Жауабын түсіндіріңіз.

Жауап

Фотосинтез өсімдіктердің жарық әсеріне ұшыраған жасыл бөліктерінде жүреді. Осылайша, жасыл жемістердің терісінде фотосинтез жүреді. Жемістің ішінде және піскен (жасыл емес) жемістердің қабығында фотосинтез жүрмейді.

Фотосинтез сияқты көлемді материалды түсіндіру екі жұптық сабақта жақсы орындалады - содан кейін тақырыпты қабылдаудың тұтастығы жоғалмайды. Сабақ фотосинтездің зерттелу тарихынан, хлоропласттардың құрылымынан және жапырақ хлоропласттарын зерттеу бойынша зертханалық жұмыстардан басталуы керек. Осыдан кейін фотосинтездің жарық және қараңғы фазаларын зерттеуге кірісу керек. Осы фазаларда болатын реакцияларды түсіндіргенде жалпы схеманы құрастыру керек:

Түсіндіру барысында сурет салу керек фотосинтездің жарық фазасының диаграммасы.

1. Түйіршіктердің тилакоидтарының мембраналарында орналасқан хлорофилл молекуласының жарық квантын жұтуы оның бір электронын жоғалтуына әкеледі және оны қозған күйге ауыстырады. Электрондарды тасымалдау тізбегі бойымен электрондар тасымалданады, бұл NADP+-ның NADP H-қа дейін төмендеуіне әкеледі.

2. Хлорофилл молекулаларындағы бөлінген электрондардың орнын су молекулаларының электрондары алады – осылайша су жарық әсерінен ыдырауға (фотолиз) ұшырайды. Алынған OH– гидроксилдері радикалға айналады және 4 OH – → 2 H 2 O + O 2 реакциясында қосылып, атмосфераға бос оттегінің бөлінуіне әкеледі.

3. Сутегі иондары Н+ тилакоидты мембранадан өтпейді және оның ішінде жинақталып, оны оң зарядтайды, бұл тилакоидты мембранадағы электрлік потенциалдар айырмасының (ЭПД) ұлғаюына әкеледі.

4. Критикалық REB жеткенде, протондар протон арнасы арқылы сыртқа шығады. Оң зарядталған бөлшектердің бұл ағыны арнайы ферменттік кешен арқылы химиялық энергияны алу үшін қолданылады. Алынған АТФ молекулалары стромаға өтеді, онда олар көміртекті бекіту реакцияларына қатысады.

5. Тилакоидты мембрананың бетіне шыққан сутегі иондары электрондармен қосылып, атомдық сутегін түзеді, ол NADP+ тасымалдаушысын тотықсыздандыру үшін қолданылады.

Мақаланың жариялануының демеушісі – «Арис» компаниялар тобы. Төбелік тіректерді (қаңқалық қасбет LRSP, қаңқалы биік А-48 және т.б.) және мұнараларды («Арис» ПСРВ, «Арис компакт» ПСРВ және «Арис-дача», тірек тіректер) жасау, сату және жалға беру. Орналарға, құрылыс қоршауларына, мұнараларға арналған дөңгелек тіректерге арналған қысқыштар. http://www.scaffolder.ru/ мекенжайында орналасқан веб-сайтта сіз компания туралы көбірек біле аласыз, өнімнің каталогын және бағаларын, байланыстарды көре аласыз.

Осы мәселені қарастырып, құрастырылған сызба бойынша қайта талдап, оқушыларды кестені толтыруға шақырамыз.

Кесте. Фотосинтездің жарық және қараңғы фазаларының реакциялары

Кестенің бірінші бөлігін толтырғаннан кейін талдауға көшуге болады фотосинтездің қараңғы фазасы.

Хлоропласт стромасында пентозалар үнемі болады – көмірсулар, олар Кальвин циклінде түзілетін бес көміртекті қосылыстар (көмірқышқыл газының фиксинг циклі).

1. Пентозаға көмірқышқыл газы қосылады, тұрақсыз алты көміртекті қосылыс түзіледі, ол 3-фосфоглицерин қышқылының (ПГА) екі молекуласына ыдырайды.

2. FGK молекулалары АТФ-дан бір фосфат тобын алады және энергиямен байытады.

3. Әрбір FGC екі тасымалдаушыдан бір сутегі атомын қосып, триозаға айналады. Триоздар глюкоза, содан кейін крахмал түзу үшін біріктіріледі.

4. Триоза молекулалары әртүрлі комбинацияларда қосылып, пентозалар түзеді және қайтадан циклге кіреді.

Фотосинтездің жалпы реакциясы:

Схема. Фотосинтез процесі

Сынақ

1. Фотосинтез органеллаларда жүреді:

а) митохондриялар;
б) рибосомалар;
в) хлоропластар;
г) хромопластар.

2. Хлорофилл пигменті мынада шоғырланған:

а) хлоропласт мембранасы;
б) строма;
в) дәндер.

3. Хлорофилл спектр аймағында жарықты жұтады:

а) қызыл;
б) жасыл;
в) күлгін;
г) барлық облыс бойынша.

4. Бөлу кезінде фотосинтез кезінде бос оттегі бөлінеді:

а) көмірқышқыл газы;
б) АТФ;
в) NADP;
г) су.

5. Бос оттегі түзіледі:

а) қараңғы фаза;
б) жарық фазасы.

6. АТФ фотосинтезінің жарық фазасында:

а) синтезделген;
б) бөлінеді.

7. Хлоропластта негізгі көмірсулар түзіледі:

а) жарық фазасы;
б) қараңғы фаза.

8. Хлоропласттағы НАДФ қажет:

1) электрондар үшін тұзақ ретінде;
2) крахмал түзетін фермент ретінде;
3) хлоропласт мембранасының құрамдас бөлігі ретінде;
4) судың фотолизіне арналған фермент ретінде.

9. Судың фотолизі:

1) жарықтың әсерінен судың жиналуы;
2) жарық әсерінен судың иондарға диссоциациялануы;
3) устьицалар арқылы су буының шығуы;
4) жарық әсерінен жапырақтарға су айдау.

10. Жарық кванттарының әсерінен:

1) хлорофилл НАДФ-қа айналады;
2) электрон хлорофилл молекуласынан шығады;
3) хлоропласт көлемі ұлғаяды;
4) хлорофилл АТФ-қа айналады.

ӘДЕБИЕТ

Богданова Т.П., Солодова Е.А.Биология. Жоғары сынып оқушылары мен университетке түсушілерге арналған анықтамалық. - М .: ЖШС «АСТ-Пресс мектеп», 2007 ж.