Biológiai szótár 1
A fotoszintézis (a görög és fotó szintézis - .. vegyület), a formáció a magasabb növényi sejtek, algák és néhány baktérium szerves anyagok segítségével a fény energiát. A kloroplasztokban és sejtkromatográfiában jelen lévő pigmentek (klorofillok és mások) segítségével történik. A fotoszintézis alapján egy redox folyamat, amelyben az elektronok átkerülnek a donor-redukálószer (víz, hidrogén, stb), hogy egy akceptor (CO2. Acetát), így kapjuk a redukált vegyületek (szénhidrátok) és izoláljuk O2. ha H2O-val oxidálják (fotoszintetikus baktériumok, a vízen kívüli donorokat használva, nem termelnek oxigént).
A fényenergia átalakulása a kémiai kötések energiájába speciális struktúrákban - reakcióközpontokban kezdődik. Ezek közé tartozik a molekulák a klorofill-a (baktériumok - bakterioklorofill a halobacteria - bakteriorodopszin) teljesítő fotoszenzibilizáló funkció pigmentet feofitin ezekhez donorok és elektron akceptor és bizonyos más vegyületek.
A fotoszintézis két fotokémiai rendszere (PS I és FS II).
E - a redox potenciál pH = 7 (Volt), Z - elektrondonor FS II, P680 - egy energia csapdába, és a reakcióelegyet központja PS II (fény-betakarító antenna a központ magában klorofill molekulák egy, a klorofill b, xantofilek), Q - az elsődleges elektron-akceptor az FS II-ben, ADP-adenozin-difoszfát, Pneorg. - szervetlen foszfát, ATP - adenozin-trifoszfát, P700 - egy energia csapdába, és a reakcióelegyet központja PS I (könnyű-betakarító antenna a központ klorofill tartalmaz klorofill b molekully karotin ..) VVF - anyag felegyenesedési ferredoxin.
A fotoszintézis a magasabbrendű növények, algák és cianobaktériumok magában foglalja a két egymást követő Fotoreakció különböző reakció központok. Amikor felszívódik kvantumokat pigmentek fotokémiai II (PS II), elektronok át a vizet, hogy a közbenső terméket és az akceptor keresztül elektrontranszport lánc a reakció központok fotoszisztéma I (PS I). Gerjesztés PS I kíséri elektron transzfer a második lépésben (intermedieren keresztül a scavenger és ferredoxin NADP +). A koncentrált reakcióelegyet központok, csak egy kis (körülbelül 1%) a klorofill része közvetlenül részt vevő konvertáló elnyelt fotonok kémiai energiává, fő tömegét és a kiegészítő (kísérő) pigmentek szolgálnak fény-betakarító antennát. Több tucat vagy több száz ilyen molekulák összegyűjtött úgynevezett fotoszintetikus egység elnyeli fotonok és továbbítani gerjesztés a pigment a reakció központok a molekula. Ez jelentősen növeli a fotoszintézis sebességét még alacsony fényerősség mellett is. A reakcióban központok kialakulását primer oxidálószer és egy redukáiószer, amely azután kezdeményezi egy lánc egymást követő oxidációs-redukciós reakciók, és ennek eredményeként a tárolt energia a redukált nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADP * H) és ATP-t (fotoszintetikus fosformirovanie) - fő termék fotokémiai fényt a fotoszintézis szakaszaiban.
A termékek a primer lépéseket a fotoszintézis a magasabbrendű növények és algák, amely tárolja az energiát a fény használt továbbiakban a CO2 fixáció ciklusban, és az átalakítás a szénnek szénhidrátok (az úgynevezett Calvin-ciklus). CO2 csatlakozik ribulozodifosfat bevonásával ribulozodifosfatkarboksilazy enzimet. A kapott hat szénatomos vegyület keletkezik trohuglerodnaya (C3) foszfoglicerinsav (PGA), ezután visszahúzzuk ATP-t használva, és NADPH-t trohuglerodnyh cukor (trióz-foszfát), amelynek van kialakítva, és a végterméket a fotoszintézis - glükóz. Azonban, része a triózfoszfát-megy kondenzációs és átrendeződési folyamat egyre ribulozomonofosfat amely ATP-vel foszforilezzük „könnyű”, hogy ribulozodifosfat - elsődleges akceptor CO2. amely biztosítja a ciklus folyamatos működését. Egyes növények (kukorica, cukornád és egyéb) kezdeti konverziója szén megy trohuglerodnye nem keresztül-kasul chetyrohuglerodnye vegyületet (C4 -rasteniya, C4 szén -metabolizm). Az ilyen növények mezofil sejtjeiben a CO2-akceptor foszfoenolpiruvát (PEP). Karboxilezést abból készült termékek - almasav vagy aszparaginsav diffundálnak a parietális sejtek a vaszkuláris kötegek, amelyek dekarboxilezünk, hogy kiadja a CO2. amely belép a kálvin ciklusba. Az előnyök egy ilyen „együttműködő” metabolizmus annak a ténynek köszönhető, hogy a PEP-karboxiláz alacsony CO2 koncentráció aktívabb, mint ribulozodifosfatkarboksilaza, továbbá, a parietális sejtekben, csökkentett koncentrációjú O2 gyengébb kifejezett fotorespiráció társított oxidációs ribulozofosfata és kísérő energiaveszteség ( akár 50%). C4-növények vonzzák a figyelmet a kutatók magas fotoszintetikus termelékenység.
A fotoszintézis - az egyetlen folyamat a bioszférában, ami növeli a szabad energia a bioszféra miatt egy külső forrásból - a nap, és biztosítja a létezését mind a növények és az összes heterotróf szervezetek, beleértve az embert is. Évente a fotoszintézis eredményeképpen 150 milliárd tonna szerves anyag keletkezik a Földön, és mintegy 200 milliárd tonna szabad O2-t szabadítanak fel. O2 áramkör. szén-és egyéb elemek a fotoszintézisben szerepet játszó, létrehozott és támogatja a jelenlegi összetétele a légkör szükséges a földi élet, a fotoszintézis megakadályozza növekedését CO2-koncentráció a légkörben, megakadályozza a túlmelegedést a föld (miatt az úgynevezett üvegházhatás). A fotoszintézis oxigénje nemcsak a szervezet élettartamához, hanem a káros, rövid hullámú UV sugárzásból (oxigén-ózon-atmoszférából) való megvédéséhez is szükséges. A fotoszintetikus termékekben tárolt energia (különböző típusú üzemanyagok formájában) az emberiség legfontosabb energiaforrása. Feltételezzük, hogy az energia a jövőben fotoszintézis lehetne az egyik első ülések kimeríthetetlen és nem környezetszennyező energiaforrások közeg (létrehozása „energetikai ültetvények” növekvő növények későbbi felhasználását a növényi massza hőenergia vagy feldolgozás egy magas minőségű üzemanyag - alkohol). Nem kevésbé fontos a fotoszintézis szerepe az élelmiszerek, takarmányok és műszaki nyersanyagok megszerzésének alapjaként. A kezdeti fotofizikai és fotokémiai szakaszok (kb. 95%) nagy hatékonysága ellenére a napenergia csak kevesebb, mint 1-2% -a halad el a hozamban; a veszteségek a fény hiányos felszívódásának következményei, a folyamat biokémiai és fiziológiai szinten való korlátozása. A növények vízzel, ásványi táplálkozással, CO2-vel való ellátása. a fotoszintézis nagy hatékonyságú fajtáinak kiválasztása, a fényelnyelésre és egyéb módszerekre előnyös struktúra létrehozása a jelentős fotoszintetikus termelékenységtartalmak kialakítására szolgál.
Egyes növények indokolt termesztési teljes vagy részleges mesterséges fény, biotechnológiai eljárások előállítására növényi anyag (különösen egysejtűek), akvakultúra néhány alga és m. N. Ebben a tekintetben különösen fontos a fejlesztés elméleti fotoszintézis irányítási keretek vizsgálata fotoszintézis szerves folyamatát, szabályozását és a külső körülményekhez való alkalmazkodást.