Строение пластид
1 – Кольцевая ДНК обеспечивает полуавтономность хлоропласта: эти органоиды способны делиться независимо от клеточного цикла, что является сходством с другим двумембранным органоидом – митохондрией. Это позволяет растению лучше адаптироваться под условия освещенности.
2 – Тилакоиды, собирающиеся в граны (стопки тилакоидов). Изгибы не только увеличивают полезную поверхность, но и ограничивают люмен – полость тилакоида (см пункт 9).
3 – Рибосомы – мелкие немембранные органоиды, обеспечивающие синтез белков, необходимых для процессов в хлоропласте.
4 – Крахмал – запасной полисахарид растений.
5 – Наружная мембрана хлоропласта, не имеет изгибов, но, как и внутренняя, имеет транспортные белки, отвечает за обмен веществ между хлоропластом и гиалоплазмой (цитоплазмой клетки).
6 – Внутренняя мембрана хлоропласта.
7 – Строма хлоропласта – жидкая составляющая, в которой происходит восстановление углекислого газа до глюкозы.
8 – Мембрана тилакоида, в которой закреплены фотосистемы и переносчики электронов, а также фермент АТФаза.
9 – Люмен тилакоида, служит резервуаром для накопления протонов водорода, которые появляются здесь в процессе фотолиза воды и закачки протонов из стромы.
Ответ:
Ответить
Пример задания из КИМ ЕГЭ:
- Содержит ферменты фотофосфорилирования
- Состоит из двух субъединиц
- Содержит фотосистемы
- Может реплицироваться независимо от клеточного цикла
- Обеспечивает хлоропласт необходимыми белками
- Участвует в образовании АТФ и НАДФН
- 1
- 2
- 3
Ответ:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
|---|---|---|---|---|---|
Ответить
Световая фаза фотосинтеза
Многие процессы световой фазы идут параллельно, но, чтобы упростить описание, мы разобьём эту фазу на этапы.
- Обе фотосистемы получают энергию света, их электроны возбуждаются и попадают на соответствующие цепи переносчиков электронов. Сами фотосистемы переходят в окисленную форму, и становятся при этом сильными окислителями (легко принимают чужие электроны).
- Электроны от фотосистемы I направляются к НАДФ+ (синяя стрелка) и затрачиваются на его восстановление. Электроны от фотосистемы II по цепи переносчиков устремляются к фотосистеме I (красная стрелка). Механизм передвижения электронов таков, что каждый последующий переносчик, а в последствие и фотосистема I проявляет большие окислительные свойства, чем предыдущий. Таким образом происходит восстановление НАДФ+ электронами фотосистемы I, а сама фотосистема I восстанавливается электронами от фотосистемы II.
Фотосистема II тоже требует восстановления. Электроны для этого появляются за счет фотолиза воды – разрушения воды под действием света
Этот процесс важен еще тем, что в нем образуются протоны водорода, необходимые для получения энергии АТФазой и кислород, который может быть использован для дыхания как самого растения, так и других аэробных организмов.
Если обратите внимание на схему выше, Вы увидите, что протоны водорода появляются не только при фотолизе воды, они закачиваются в люмен тилакоида из стромы одним из переносчиков (пластохиноном, зеленая пунктирная стрелка). Это происходит для того, чтобы с одной стороны мембраны накопилось достаточно много протонов водорода
Их накапливается настолько много, что внутри тилакоида рН может достигать 4 (кислая среда), тогда как в строме рН имеет значение около 8 (слабощелочная среда), что создает градиент концентрации.
При прохождении протонов водорода через АТФазу, некоторые её компоненты меняют свою конформацию, при этом выделяется энергия, которая сразу же расходуется на присоединение фосфата к АДФ, и формированию макроэргической связи, другими словами, на образование АТФ из АДФ.
В итоге световой фазы образуется АТФ и НАДФН, а фотосистемы и переносчики электронов не изменяются.
Ответ:
Ответить
Попробуйте решить задание ЕГЭ:
- Катализирует реакцию присоединения фосфата к АДФ
- Переносит электроны от одной фотосистемы к другой
- Содержит молекулы хлорофилла и каротиноидов
- Передает электрон на восстановление НАДФ+
- Выкачивает протоны водорода из люмена в строму
- Транспортирует электроны от фотосистемы I
- 1
- 2
- 3
- 4
Ответ:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
|---|---|---|---|---|---|
Ответить
Фотосистемы
Фотоситемы – это сложные комплексы из множества молекул, расположенные в мембране тилакоида. Далее будет рассмотрены фотосистемы высших растений.
Из чего состоят фотосистемы?
- Во-первых, из основной молекулы хлорофилла. В фотосистеме 1 это молекула, поглощающая волны длинной 700 нм, поэтому ее подписывают как П700, а в фотосистеме 2, соответственно, основной молекулой будет хлорофилл с длинной поглощения 680 нм.
- Во-вторых, из молекул хлорофилла, поглощающих волны другой длины, они выполняют роль антенны – собирают энергию света и направляют её на основную молекулу хлорофилла. Заметьте, что у фотосистемы I есть хлорофиллы а, а у фотосистемы II есть как хлорофиллы а, так и хлорофиллы b.
- Каратиноиды выполняют защитную роль, принимают на себя избыточную световую энергию, защищая хлорофилл от разрушения. pic:fotosistemy
picname:Что входит в состав фотосистем?
alt:Фотосистема I и фотосистема II
Темновая фаза фотосинтеза
Темновой она называется не из-за того, что происходит в темноте (даже наоборот, известно, в отсутствие света останавливается световая фаза, сразу же за ней и темновая), а потому что для осуществления процессов данной фазы энергия света непосредственно не затрачивается.
В этом материале мы коротко расскажем об основных процессах C3-пути фотосинтеза, который осуществляется реакциями цикла Кальвина.
1 – Цикл начинается с фиксации углерода. Углекислый газ присоединяется к 1,5-рибулозодифосфату, при этом образуется неустойчивое шестиуглеродное вещество.
2 – Это вещество мгновенно гидролизуется с образованием трехуглеродных соединений, только часть из них получают углерод, который ранее принадлежал углекислому газу (зеленый круг).
3 – Фосфорилирование трехуглеродных соединений. На это тратится АТФ, образовавшаяся в световой фазе.
4 – Восстановление трехуглеродных соединений с затратой НАДФН, полученного в световой фазе.
5 – Преобразование веществ. Происходит перераспределение углерода между молекулами, в результате которой из 12 трехуглеродных молекул образуется одна молекула глюкозы и 6 молекул 5-рибулозофосфата, из которого при затрате дополнительного количества АТФ образуется 1,5-рибулозодифосфат, снова вступающий в цикл Кальвина.
Фазы фотосинтеза
Фотосинтез принято разделять на световую и темновую фазу. Между ними есть значительные отличия, с которыми можно познакомиться в данной таблице:
Таблица 1. – Сравнение световой и темновой фазы фотосинтеза
|
Признак |
Световая фаза |
Темновая фаза |
|
Где происходит |
На мембране тилакоидов (на внутренней мембране хлоропласта) |
В строме (в жидком содержимом хлоропласта) |
|
Источник энергии |
Свет |
Разрушение макроэргических связей АТФ, который был получен в световой фазе |
|
Основные продукты |
АТФ, НАДФН, кислород |
Моносахара (глюкоза) |
|
Основные процессы |
Возбуждение электронов светом, движение электронов по цепи белков-переносчиков, фотолиз воды, окисление кислорода воды, накопление протонов водорода, фотофосфорилирование |
Цикл Кальвина, трата энергии АТФ – разрушение макроэргической связи, окисление НАДФН, преобразование углеводов |
Мембрана тилакоида
Представим, что мы увеличили тилакоид и рассматриваем его мембрану. Как и в плазматической мембране, здесь есть белки, транспортирующие вещества через мембрану (здесь это АТФаза и пластохинон).
Между двумя фотосистемами располагаются переносчики электронов (по порядку они называются пластохинон, цитохромы, пластоцианин, на ЕГЭ данные термины не используются, поэтому даны только в качестве справки для любопытных. Эти комплексы содержат железо или медь), они транспортируют электроны от фотосистемы II к фотосистеме I.
От фотосистемы I в строму хлоропласта обращены другие переносчики электронов (ферродоксин и ферродоксин-НАДФ-редуктаза), транспортирующие электроны на восстановление НАДФ+ до НАДФН.
Кроме них в мембране тилакоида находится фермент АТФаза, выполняющий одну из ключевых ролей в фотосинтезе – образовании АТФ из АДФ.
