фотосинтез


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Обеспечение клеток энергией.  Клеточный метаболизм. Пластический и энергетический обмен.    Лекция 3 BREVES VIBRANTESQUE SENTENTIAE Те сентенции блещут, которые кратки ( краткость - сестра таланта) По характеру пластического обмена все клетки делятся Фототрофы (организмы, использующие для биосинтеза световую энергию) Автотрофы –организмы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических. Главными автотрофами на Земле являются клетки растений, содержащие хлорофилл. К автотрофам относятся фототрофы и хемотрофы Хемотрофы - организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций в результате окисления неорганических соединений Гетеротрофы - организмы, которые получают готовые органические вещества от других организмов (животные, человек, грибы). Клеточный метаболизм Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма – обмена веществ. Выделяют две составные части метаболизма – катаболизм и анаболизм.Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – это реакции синтеза, в результате которых из простых веществ образуются более сложные, из низкомолекулярных — высокомолекулярные. В клетке синтезируются белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ и многие другие вещества. Все реакции синтеза идут с поглощением энергии. Синтезированные вещества используются для построения различных клеточных структур — мембран, органоидов. Некоторые вещества откладываются в запас, другие выделяются в составе секретов. Таким путем клетка сохраняет свою форму и химический состав, несмотря на непрерывные их изменения в процессе жизнедеятельностиСинтез веществ, идущий в клетке, называется биологическим синтезом или сокращенно биосинтезом. Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом. Катаболизм (энергетический обмен, диссимиляция) – совокупность реакций, приводящих к образованию простых веществ из более сложных (гидролиз полимеров до мономеров и расщепление последних до низкомолекулярных соединений углекислого газа, воды, аммиака и др. веществ). Катаболические реакции идут обычно с высвобождением энергии. Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме – аденозинтрифосфата (АТФ). Преобразование энергии в клетке Самопроизвольно и значительно быстрее под влиянием фермента в АТФ разрываются макроэргические связи между остатками фосфорной кислоты . Реакция отщепления каждой молекулы фосфорной кислоты от АТФ сопровождается большим энергетическим эффектом (освобождается почти 40 кДж). Если отщепляется одна молекула фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АДФ, т. е. в аденозиндифосфорную кислоту а далее - переходит в АМФ, т. е. в аденозинмонофосфорную кислоту. Однако запас АТФ в клетке невелик. Например, в мышце запаса АТФ хватает всего на 20—30 сокращений. Следовательно, в клетке наряду с расходом АТФ идет непрерывный ее синтез. Для восполнения израсходованной АТФ используется энергия, освобождаемая в результате реакций расщепления поступивших в клетку питательных веществ. Клеточный метаболизм Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма – обмена веществ. Выделяют две составные части метаболизма – катаболизм и анаболизм.Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – это реакции синтеза, в результате которых из простых веществ образуются более сложные, из низкомолекулярных — высокомолекулярные. В клетке синтезируются белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ и многие другие вещества. Все реакции синтеза идут с поглощением энергии. Синтезированные вещества используются для построения различных клеточных структур — мембран, органоидов. Некоторые вещества откладываются в запас, другие выделяются в составе секретов. Таким путем клетка сохраняет свою форму и химический состав, несмотря на непрерывные их изменения в процессе жизнедеятельностиСинтез веществ, идущий в клетке, называется биологическим синтезом или сокращенно биосинтезом. Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом. Клеточный метаболизм Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма – обмена веществ. Выделяют две составные части метаболизма – катаболизм и анаболизм.Катаболизм (энергетический обмен, диссимиляция) – совокупность реакций, приводящих к образованию простых веществ из более сложных (гидролиз полимеров до мономеров и расщепление последних до низкомолекулярных соединений углекислого газа, воды, аммиака и др. веществ). Катаболические реакции идут обычно с высвобождением энергии. Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме – аденозинтрифосфата (АТФ). Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – это реакции синтеза, в результате которых из простых веществ образуются более сложные, из низкомолекулярных — высокомолекулярные. В клетке синтезируются белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ и многие другие вещества. Все реакции синтеза идут с поглощением энергии. Синтезированные вещества используются для построения различных клеточных структур — мембран, органоидов. Некоторые вещества откладываются в запас, другие выделяются в составе секретов. Таким путем клетка сохраняет свою форму и химический состав, несмотря на непрерывные их изменения в процессе жизнедеятельностиСинтез веществ, идущий в клетке, называется биологическим синтезом или сокращенно биосинтезом. Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом. Взаимосвязь пластического и энергетического обмена Таким образом, пластический и энергетический обменынеразрывно связанные стороны одного процесса. Черезпластический и энергетический обмены осуществляется связь клетки с внешней средой. Из внешней среды в клетку поступаютпищевые вещества, которые служат материалом для реакций пластического и энергетического обменов. Во внешнюю же среду выделяются из клетки вещества, которые ею больше не могут быть использованы. Совокупность реакций пластического энергетического обменов, в процессе которых осуществляется связь клетки с внешней средой, называется обменом веществ и энергии. Этот процесс является - основным условием поддержания жизни клетки, источником ее роста, развития и функционирования. Этапы энергетического обмена Подготовительный этап энергетического обмена. На этом этапе крупные молекулы углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот при участии ферментов распадаются на мелкие молекулы. Из крахмала образуется глюкоза, из жиров — глицерин и жирные кислоты, из белков — аминокислоты, из нуклеиновых кислот — нуклеотиды. Распад веществ на этом этапе сопровождается освобождением незначительного количества энергии, которая рассеивается в виде тепла. Этапы энергетического обмена Бескислородный этап энергетического обмена. Вещества, образовавшиеся в подготовительном этапе, подвергаются дальнейшему распаду. Это сложный, многоступенчатый процесс. Процесс расщепления глюкозы называют гликолизом. Гликолиз - ряд последовательных реакций, осуществляющихся с участием ферментов. В ходе гликолиза образуется ряд промежуточных веществ. Небольшой запас АДФ и фосфорной кислоты всегда имеется в клетке. Молекула глюкозы (С6Н12О6), АДФ и фосфорная кислота вступают во взаимодействие, в результате которого образуется 2 молекулы молочной кислоты (С3Н6О3), АТФ и вода. Часть освобождающейся при бескислородном расщеплении глюкозы энергии используется на синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. (С6Н12О6) + АДФ + фосфорная кислота = 2 (С3Н6О3) + АТФ + вода Этапы энергетического обмена Процесс гликолиза происходит во всех животных клетках. В клетках некоторых микроорганизмов. Например, молочнокислое брожение (при скисании молока, образовании простокваши, сметаны, кефира) вызывается молочнокислыми грибками и бактериями. Механизм этого процесса вполне тождествен гликолизу. В растительных клетках и в клетках некоторых дрожжевых грибков распад глюкозы осуществляется путем спиртового брожения. Спиртовое брожение и гликолиз представляют собой сходные процессы. Только на последних этапах есть некоторые различия. В ряде реакций спиртового брожения, как и при гликолизе, принимают участие фосфорная кислота и АДФ. Конечными продуктами спиртового брожения являются оксид углерода (IУ), этиловый спирт, АТФ и вода. В реакциях гликолиза и спиртового брожения кислород не участвует, поэтому их называют бескислородными процессами. Процесс гликолиза и спиртового брожения называют также неполным расщеплением. Самое же важное то, что освобождающаяся в ходе гликолиза и спиртового брожения энергия используется на синтез АТФ. Распад одной молекулы глюкозы в ходе гликолиза или брожения сопровождается синтезом двух молекул АТФ. Этапы энергетического обмена Кислородный этап энергетического обмена — стадия кислородного расщепления ( стадия полного расщепления). Продукты, образовавшиеся в предшествующей стадии расщепляются превращаются в конечные продукты окисления - оксид углерода (IУ) и воду. Основное условие осуществления кислородного расщепления — наличие в клетке комплекса окислительных ферментов и кислорода в окружающей среде. Этот процесс происходит в митохондриях. Кислородное расщепление - ряд последовательных реакций, протекающих с участием ферментов. В реакциях кислородного расщепления, как и в реакциях бескислородного процесса, принимают участие фосфорная кислота и АДФ. Кислородный процесс, как и бескислородный, приводит к синтезу АТФ. Количество АТФ, синтезируемого в ходе кислородного расщепления, много больше, чем при бескислородном процессе. При кислородном расщеплении двух молекул молочной кислоты, полученных в результате гликолиза, происходит образование 36 молекул АТФ — 36 богатых энергией фосфатных связей. Выше указывалось, что в ходе бескислородного расщепления происходит синтез двух молекул АТФ; в кислородной же стадии их образуется 36, т. е. в 18 раз больше. Таким образом, кислородный процесс несравненно более эффективен, чем бескислородный. Пластический и энергетический обмены в клетках растений В клетках растений протекают те же этапы энергетического обмена - подготовительный, бескислородный и кислородный процессы. Однако в клетках растений, содержащих хлорофилл, кроме того, протекают специфические процессы, имеющие большое значение для живой природы. Процесс фотосинтеза выражается следующим суммарным уравнением 6СО2+6Н2О=С6Н12О6 + 6О2 Фотосинтез - синтез органических соединений, идущий за счет световой энергии Световая фаза фотосинтеза. Свет поглощается молекулой хлорофилла, и один из его электронов, приобретая дополнительную энергию, переходит в возбужденное состоянии и покидает свою первоначальную орбиту. В хлоропластах часть молекул воды диссоциирует: Н2О=Н+1+ОН-1 Ион водорода присоединяет выбитый из молекулы хлорофилла электрон и превращается в атом водорода: Н+1 + электрон = Н0 . ОН-1 - электрон = ОН40Н = 2Н20 + О2. Энергия части возбужденных электронов, а также электронов, отделившихся от ионов гидроксила, преобразуется в энергию фосфатных связей: АДФ+ФАТФ. Реакции расщеплении воды и синтеза АТФ, происходящие на свету, называются световой фазой фотосинтеза. Темновая фаза фотосинтеза Дальнейшие реакции фотосинтеза, связанные с образованием углеводов, могут протекать как на свету, так и в темноте и называются темновой фазой. Темновая фаза фотосинтеза представляет ряд последовательных, протекающих при участии ферментов реакций, в результате которых из оксида углерода (IУ) и воды образуются углеводы. Для осуществления темновых реакций в хлоропласт непрерывно поступают исходные вещества и энергия. Оксид углерода (IУ) — углекислый газ — поступает в лист из окружающей атмосферы; водород образуется в световую фазу фотосинтеза в результате расщепления воды, а источником энергии служит АТФ, которая синтезируется в световую фазу фотосинтеза. Все эти вещества транспортируются в хлоропласт, где и осуществляется синтез углеводов. Значение фотосинтеза для живой природы В изучение роли света и хлорофилла в процессе усвоения углекислого газа при фотосинтезе большой вклад внес крупнейший русский ученый К. А. Тимирязев. Ему принадлежат и непревзойденные работы по популяризации знаний по фотосинтезу, о котором он писал так: «Это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете». Такое утверждение вполне обоснованно, так как фотосинтез — основной поставщик не только органических соединений, но и свободного кислорода на Земле. Общая продуктивность фотосинтеза громадна: ежегодно растительность Земли связывает 170 млрд. т углерода. Помимо того, растения вовлекают в синтез миллиарды тонн азота, фосфора, серы, кальция, магния, калия и других элементов. В результате ежегодно синтезируется около 40 млрд. т органических веществ. При всей грандиозности масштабов природный фотосинтез — медленный и малоэффективный процесс: зеленый лист использует для фотосинтеза всего около 1 % падающей на него солнечной энергии. Продуктивность фотосинтеза составляет примерно 1 г органических веществ на 1 м2 площади листьев в час. Таким образом, летом за сутки 1м2 листвы вырабатывает примерно 15—16 г органических веществ. Дыхание растений и фотосинтез. Растительные клетки, как и все другие клетки, постоянно дышат, т. е. поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Днем наряду с дыханием растительные клетки преобразуют световую энергию в химическую: они синтезируют органические вещества. При этом в качестве побочного продукта реакции выделяется молекулярный кислород. Количество кислорода, выделяемого растительной клеткой в процессе фотосинтеза, в 20—30 раз больше, чем кислорода, поглощаемого в одновременно идущем процессе дыхания, Днем, когда растения и дышат и фотосинтезируют, они обогащают воздух кислородом, а ночью, когда фотосинтез прекращается, они только дышат, т. е. поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

Приложенные файлы

  • ppt 11254741
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий