Процесот на фотосинтеза. Темна и светла фаза на фотосинтезата

NADH е основата на енергијата и животот

Во вообичаена смисла, биолошкиот живот може да се дефинира како способност да се генерира енергија во клетката. Оваа енергија е високо-енергетски фосфатни врски на хемикалии синтетизирани во телото. Најважните високо-енергетски соединенија се аденозин трифосфат (ATP), гванозин трифосфат (GTP), креатин фосфорна киселина, никотинамид динуклеотид фосфат (NAD(H) и NADP(H)), фосфорилирани јаглехидрати.

Никотинамид-аденин-динуклеотид (NADH, NADH) - коензим присутен во сите живи клетки, е дел од дехидрогеназната група на ензими кои катализираат редокс реакции; врши функција на носител на електрони и водород, кои ги добива од оксидирани материи. Редуцираната форма (NADH) е во состојба да ги пренесе на други супстанции.

Како да ги подобрите перформансите

Што е NADH? Многумина го нарекуваат „кратенка на животот“. И навистина е така. NADH (никотинамид аденин динуклеотид коензим) се наоѓа во сите живи клетки и е витален елемент преку кој се генерира енергија во клетките. NADH е вклучен во производството на АТП (ATP). NAD(H), како универзална енергетска молекула, за разлика од АТП, може постојано да ги растовари митохондриите од прекумерна акумулација на лактат кон формирање на пируват од него, поради стимулацијата на комплексот пируват дехидрогеназа, кој е специфичен чувствителен на NAD(H ) / NAD сооднос.

Синдром на хроничен замор: фокусирајте се на митохондриите

Голем број клинички студии ја покажаа ефикасноста на лековите NADH кај CFS. Дневната доза обично беше 50 mg. Најсилниот ефект се јавува по 2-4 недели од третманот. Заморот се намали за 37-52%. Покрај тоа, таков објективен когнитивен параметар како концентрација на внимание се подобри.

NADH во третман на синдром на хроничен замор

NADH (коензим на витамин Б3), присутен во сите живи клетки, е дел од дехидрогеназната група на ензими кои катализираат редокс реакции; врши функција на носител на електрони и водород, кои ги добива од оксидирани материи. Тој е резервен извор на енергија во клетките. Учествува во речиси сите реакции на создавање енергија, обезбедувајќи клеточно дишење. Со влијание врз соодветните процеси во мозокот, коензимот на витамин Б3 може да ја спречи смртта на нервните клетки за време на хипоксија или промени поврзани со возраста. Учествува во процесите на детоксикација во црниот дроб. Неодамна, воспоставена е неговата способност да ја блокира лактат дехидрогеназата и, со тоа, да го ограничи исхемичното и/или хипоксичното оштетување на миокардот. Студиите за ефикасноста на оралната администрација во третманот на синдромот на хроничен замор го потврдија нејзиниот активирачки ефект врз состојбата на луѓето.

NADH во спортот и медицината: преглед на странска литература

Пишувавме за NADH (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) во претходните написи. Сега сакаме да обезбедиме информации од извори од англиски јазик за улогата и значењето на оваа супстанца во енергетскиот метаболизам во телото, нејзиниот ефект врз нервниот систем и нејзината улога во развојот на голем број патолошки ситуации и изгледите за употреба во медицина и спорт. (Преземете ја монографијата за НАДХ).

Herbalife Quickspark CoEnzyme 1 (NADH) ATP Energy

Природна енергија на клеточно ниво

Quickspark е производ на компанијата Herbalife. Тоа е стабилна форма на витамин Б3 Коензим 1. CoEnzyme1 е пронајден во 1906 година во Австрија од страна на научник наречен професор Џорџ Биркмаер. CoEnzyme1 беше развиен за медицински цели и се користеше во Втората светска војна.

НАДХ (Енада)

Никотинамид аденин динуклеотид (NADH) е супстанца која ја помага функционалноста на ензимите во телото. NADH игра улога во производството на енергија и помага во производството на Л-допа, која телото ја претвора во невротрансмитер допамин. NADH се оценува за многу состојби и може да биде корисен за подобрување на менталната функционалност и меморијата.

Монооксигеназните реакции се неопходни за:

1. специфични трансформации на амино киселини, на пример, за синтеза на тирозин од фенилаланин (ензимот е фенилаланин хидроксилаза);

2. синтеза на холестерол, жолчни киселини во црниот дроб; стероидни хормони во кората на надбубрежните жлезди, јајниците, плацентата, тестисите; витамин Д 3 во бубрезите;

3. неутрализација на туѓи материи (ксенобиотици) во црниот дроб.

Ензимите на патеката на оксидација на монооксигеназата се локализирани во мембраните на ендоплазматскиот ретикулум (за време на хомогенизацијата на ткивото, овие мембрани се претвораат во микрозоми - мембрански везикули). Затоа, патеката на монооксигеназа на оксидација се нарекува микрозомална оксидација.

Микрозомалната оксидација е краток синџир за транспорт на електрони, вклучувајќи NADP, FAD, FMN, цитохром P 450.

Микрозомалниот систем вклучува два ензима: цитохром P 450 и NADPH-цитохром-P 450 редуктаза.

NADPH-цитохром P 450 - редуктаза - флавопротеин, содржи два коензими FAD и FMN како протетска група.

Цитохром P 450 е хемопротеин кој содржи хем протетичка група и места за врзување за кислород и супстрат. Редуцираниот цитохром P 450 има максимум на апсорпција на 450 nm. Врши две функции: врзување на оксидираната подлога и активирање на молекуларниот кислород.

Ориз. 11.1. Шема на микрозомална оксидација

Микрозомалната оксидација се одвива во неколку фази:

1. врзување во активниот центар на супстратот на цитохром P 450 RN;

2. додавање на првиот електрон и редукција на железото во хем до Fe 2+; промената во валентноста на железото го зголемува афинитетот на комплексот P 450 - Fe 2+ RH за молекула на кислород; додавање на втор електрон на молекула на кислород и формирање на нестабилен перокси комплекс P 450 -Fe 2+ O 2 - RH;

3. Fe 2+ се оксидира, додека електронот е прикачен на молекулата на кислородот; редуцираниот атом на кислород (O 2 -) врзува два протони (донатор на протон - NADPH + H +) и се формира 1 молекула на вода; вториот кислороден атом е вклучен во хидроксилацијата на RH подлогата; хидроксилираниот ROH супстрат се одвојува од ензимот.

Како резултат на хидроксилација, хидрофобниот супстрат станува пополарен, се зголемува неговата растворливост и се зголемува можноста за излачување од телото со урина. Така се оксидираат многу ксенобиотици и лековити материи.

Ретко, хидроксилацијата ја зголемува токсичноста на соединението. На пример, при оксидација на нетоксичен бензпирен (содржан во чад од тутун, чадено месо), се формира токсичен оксибензпирен, кој е силен канцероген кој предизвикува малигна дегенерација на клетките.

Митохондриите содржат монооксигеназен систем кој врши биосинтетичка функција: синтеза на холестерол; стероидни хормони (надбубрежните кортекс, јајниците, плацентата, тестисите); жолчни киселини (црн дроб); формирање на витамин Д 3 (бубрези).

Како што имплицира името, фотосинтезата во суштина е природна синтеза на органски материи, претворајќи го CO2 од атмосферата и водата во гликоза и слободен кислород.

Ова бара присуство на сончева енергија.

Хемиската равенка на процесот на фотосинтеза генерално може да се претстави на следниов начин:

Фотосинтезата има две фази: темна и светла. Хемиските реакции на темната фаза на фотосинтезата значително се разликуваат од реакциите на светлата фаза, но темната и светлата фаза на фотосинтезата зависат една од друга.

Светлосната фаза може да се појави во лисјата на растенијата исклучиво на сончева светлина. За темна, присуството на јаглерод диоксид е неопходно, поради што растението мора постојано да го апсорбира од атмосферата. Сите компаративни карактеристики на темната и светлата фаза на фотосинтезата ќе бидат дадени подолу. За ова, создадена е компаративна табела „Фази на фотосинтеза“.

Лесна фаза на фотосинтеза

Главните процеси во светлосната фаза на фотосинтезата се случуваат во тилакоидните мембрани. Вклучува хлорофил, протеини носачи на електрони, АТП синтетаза (ензим што ја забрзува реакцијата) и сончева светлина.

Понатаму, механизмот на реакција може да се опише на следниов начин: кога сончевата светлина ги погодува зелените лисја на растенијата, електроните на хлорофилот (негативен полнеж) се возбудуваат во нивната структура, кои, откако се префрлиле во активна состојба, ја напуштаат молекулата на пигментот и завршуваат на надворешната страна на тилакоидот, чија мембрана е исто така негативно наелектризирана. Во исто време, молекулите на хлорофилот се оксидираат и веќе оксидирани се обновуваат, со што се одземаат електроните од водата што е во структурата на листот.

Овој процес води до фактот дека молекулите на водата се распаѓаат, а јоните создадени како резултат на фотолизата на водата ги донираат своите електрони и се претвораат во такви OH радикали кои се способни да вршат понатамошни реакции. Понатаму, овие реактивни OH радикали се комбинираат, создавајќи полноправни молекули на вода и кислород. Во овој случај, слободниот кислород се ослободува во надворешната средина.

Како резултат на сите овие реакции и трансформации, лисната тилакоидна мембрана е позитивно наелектризирана од една страна (поради јонот H +), а од друга негативно (поради електроните). Кога разликата помеѓу овие полнежи во двете страни на мембраната ќе достигне повеќе од 200 mV, протоните минуваат низ посебни канали на ензимот АТП синтетаза и поради тоа, АДП се претвора во АТП (како резултат на процесот на фосфорилација). А атомскиот водород, кој се ослободува од водата, го враќа специфичниот носач NADP + во NADP H2. Како што можете да видите, како резултат на лесната фаза на фотосинтезата, се случуваат три главни процеси:

1. АТП синтеза;
2. создавање на NADP H2;
3. формирање на слободен кислород.

Вториот се ослободува во атмосферата, а NADP H2 и ATP учествуваат во темната фаза на фотосинтезата.

Темна фаза на фотосинтезата

Темната и светлата фаза на фотосинтезата се карактеризираат со големо трошење на енергија од страна на растението, но темната фаза продолжува побрзо и бара помалку енергија. Реакциите на темната фаза не бараат сончева светлина, така што тие можат да се појават дење или ноќе.

Сите главни процеси од оваа фаза се одвиваат во стромата на растението хлоропласт и претставуваат еден вид синџир на последователни трансформации на јаглерод диоксид од атмосферата. Првата реакција во таков синџир е фиксација на јаглерод диоксид. За да работи понепречено и побрзо, природата го обезбеди ензимот RiBP-карбоксилаза, кој ја катализира фиксацијата на CO2.

Тогаш настанува цел циклус на реакции, чие завршување е претворање на фосфоглицеричната киселина во гликоза (природен шеќер). Сите овие реакции ја користат енергијата на ATP и NADP H2, кои се создадени во светлосната фаза на фотосинтезата. Покрај гликозата, како резултат на фотосинтезата се формираат и други супстанции. Меѓу нив се различни амино киселини, масни киселини, глицерол, како и нуклеотиди.

Фази на фотосинтеза: споредбена табела

Фотосинтеза - видео

Како енергијата на сончевата светлина во светлата и темната фаза на фотосинтезата се претвора во енергија на хемиските врски на гликоза? Објаснете го одговорот.

Одговори

Во светлосната фаза на фотосинтезата, енергијата на сончевата светлина се претвора во енергија на возбудени електрони, а потоа енергијата на возбудените електрони се претвора во енергија на ATP и NADP-H2. Во темната фаза на фотосинтезата, енергијата на ATP и NADP-H2 се претвора во енергија на гликозни хемиски врски.

Што се случува за време на лесната фаза на фотосинтезата?

Одговори

Електроните на хлорофилот, возбудени од енергијата на светлината, одат по синџирите за транспорт на електрони, нивната енергија се складира во ATP и NADP-H2. Настанува фотолиза на водата, се ослободува кислород.

Кои се главните процеси што се случуваат во темната фаза на фотосинтезата?

Одговори

Од јаглерод диоксидот добиен од атмосферата и водородот добиен во светлосната фаза, гликозата се формира поради енергијата на АТП добиена во светлосната фаза.

Која е функцијата на хлорофилот во растителна клетка?

Одговори

Хлорофилот е вклучен во процесот на фотосинтеза: во фазата на светлина, хлорофилот ја апсорбира светлината, хлорофилот електрон добива светлосна енергија, се распаѓа и оди по синџирот на транспорт на електрони.

Каква улога играат електроните на хлорофилот во фотосинтезата?

Одговори

Електроните на хлорофилот, возбудени од сончевата светлина, минуваат низ синџирите за транспорт на електрони и ја даваат својата енергија за формирање на ATP и NADP-H2.

Во која фаза од фотосинтезата се произведува слободен кислород?

Одговори

Во светлосна фаза, при фотолиза на водата.

Во која фаза од фотосинтезата се случува синтезата на АТП?

Одговори

лесна фаза.

Кој е изворот на кислород за време на фотосинтезата?

Одговори

Вода (кислородот се ослободува за време на фотолизата на водата).

Брзината на фотосинтеза зависи од ограничувачки (ограничувачки) фактори, меѓу кои се светлината, концентрацијата на јаглерод диоксид, температурата. Зошто овие фактори ги ограничуваат реакциите на фотосинтезата?

Одговори

Светлината е неопходна за возбудување на хлорофилот, таа обезбедува енергија за процесот на фотосинтеза. Јаглерод диоксид е потребен во темната фаза на фотосинтезата; од него се синтетизира гликоза. Промената на температурата доведува до денатурација на ензимите, реакциите на фотосинтезата се забавуваат.

Во кои метаболички реакции кај растенијата јаглеродниот диоксид е почетна супстанција за синтеза на јаглени хидрати?

Одговори

во реакциите на фотосинтезата.

Во лисјата на растенијата, процесот на фотосинтеза продолжува интензивно. Дали се јавува кај зрели и незрели плодови? Објаснете го одговорот.

Одговори

Фотосинтезата се одвива во зелените делови на растенијата изложени на светлина. Така, фотосинтезата се јавува во кожата на зелените плодови. Внатре во плодот и во кората на зрели (не зелени) плодови, фотосинтезата не се јавува.

Објаснувањето на таков обемен материјал како фотосинтезата најдобро се прави во две спарени лекции - тогаш интегритетот на перцепцијата на темата не се губи. Лекцијата мора да започне со историјата на проучувањето на фотосинтезата, структурата на хлоропластите и лабораториската работа за проучување на лисните хлоропласти. После тоа, неопходно е да се продолжи со проучување на светлите и темните фази на фотосинтезата. Кога се објаснуваат реакциите што се случуваат во овие фази, неопходно е да се подготви општа шема:

Во текот на објаснувањето потребно е да се нацрта дијаграм на светлосната фаза на фотосинтезата.

1. Апсорпцијата на квантум светлина од молекула на хлорофил, која се наоѓа во мембраните на тилакоидите на граната, доведува до губење на еден електрон од него и го пренесува во возбудена состојба. Електроните се пренесуваат по синџирот на транспорт на електрони, што доведува до намалување на NADP + до NADP H.

2. Местото на ослободените електрони во молекулите на хлорофилот го заземаат електроните на молекулите на водата - вака водата се подложува на распаѓање (фотолиза) под дејство на светлината. Добиените OH– хидроксили стануваат радикали и се комбинираат во реакцијата 4 OH – → 2 H 2 O + O 2 , што доведува до ослободување на слободен кислород во атмосферата.

3. Водородните јони H+ не продираат во тилакоидната мембрана и се акумулираат внатре, позитивно ја полнат, што доведува до зголемување на разликата на електричниот потенцијал (ЕПД) на тилакоидната мембрана.

4. Кога ќе се достигне критичниот REB, протоните брзаат кон надвор низ протонскиот канал. Овој проток на позитивно наелектризирани честички се користи за генерирање хемиска енергија со помош на специјален ензимски комплекс. Добиените ATP молекули поминуваат во стромата, каде што учествуваат во реакциите на фиксација на јаглеродот.

5. Водородните јони кои дошле на површината на тилакоидната мембрана се комбинираат со електрони, формирајќи атомски водород, кој се користи за намалување на носачот NADP +.

Покровител на објавувањето на статијата е групацијата на компании „Арис“. Производство, продажба и изнајмување на скелиња (рамковна фасада LRSP, рамка висококатница А-48, итн.) и кули (PSRV "Aris", PSRV "Aris compact" и "Aris-dacha", скелиња). Стеги за скелиња, огради за градење, потпирачи за тркала за кули. Можете да дознаете повеќе за компанијата, да го видите каталогот на производи и цените, контактите на веб-страницата, која се наоѓа на: http://www.scaffolder.ru/.

Откако ќе го разгледаме ова прашање, откако го анализиравме повторно според изготвената шема, ги повикуваме студентите да ја пополнат табелата.

Табела. Реакции на светли и темни фази на фотосинтезата

Откако ќе го пополните првиот дел од табелата, можете да продолжите со анализата темна фаза на фотосинтезата.

Во стромата на хлоропластот постојано се присутни пентози - јаглехидрати, кои се соединенија со пет јаглерод кои се формираат во циклусот Калвин (циклус на фиксација на јаглерод диоксид).

1. Во пентозата се додава јаглерод диоксид, се формира нестабилно соединение со шест јаглерод, кое се распаѓа на две молекули на 3-фосфоглицеринска киселина (PGA).

2. Молекулите на FGK земаат една фосфатна група од АТП и се збогатуваат со енергија.

3. Секој FGC додава еден атом на водород од два носители, претворајќи се во триоза. Триозите се комбинираат за да формираат гликоза, а потоа скроб.

4. Молекулите на триоза, комбинирајќи се во различни комбинации, формираат пентози и повторно се вклучени во циклусот.

Вкупна реакција на фотосинтезата:

Шема. Процес на фотосинтеза

Тест

1. Фотосинтезата се изведува во органели:

а) митохондрии;
б) рибозоми;
в) хлоропласти;
г) хромопласти.

2. Пигментот на хлорофил е концентриран во:

а) мембраната на хлоропластот;
б) строма;
в) зрна.

3. Хлорофилот ја апсорбира светлината во регионот на спектарот:

а) црвено;
б) зелена;
в) виолетова;
г) низ целиот регион.

4. Слободниот кислород за време на фотосинтезата се ослободува за време на разделувањето:

а) јаглерод диоксид;
б) АТП;
в) НАДП;
г) вода.

5. Слободниот кислород се формира во:

а) темна фаза;
б) лесна фаза.

6. Во лесната фаза на фотосинтезата на АТП:

а) синтетизиран;
б) дели.

7. Во хлоропластот, примарните јаглени хидрати се формираат во:

а) лесна фаза;
б) темна фаза.

8. NADP во хлоропластот е потребен:

1) како стапица за електрони;
2) како ензим за формирање на скроб;
3) како составен дел на мембраната на хлоропластот;
4) како ензим за фотолиза на вода.

9. Фотолизата на водата е:

1) акумулација на вода под влијание на светлина;
2) дисоцијација на водата во јони под дејство на светлината;
3) ослободување на водена пареа преку стомите;
4) вбризгување на вода во листовите под дејство на светлина.

10. Под влијание на светлосни кванти:

1) хлорофилот се претвора во NADP;
2) електронот ја напушта молекулата на хлорофилот;
3) хлоропластот се зголемува во волуменот;
4) хлорофилот се претвора во АТП.

ЛИТЕРАТУРА

Богданова Т.П., Солодова Е.А.Биологија. Прирачник за средношколци и кандидати за универзитет. - М .: ДОО „АСТ-Училиште за печат“, 2007 година.