Организм — это открытая система, общность химических и энергетических превращений которой

Обмен веществ — метаболизм находится в равновесии с окружающей средой - динамическое равновесие.

Вещество окружающей среды может ассимилироваться в организме (обмен строительным материалом), из низко энергетических соединений синтезируются вещества с более высоким энергетическим потенциалом (ассимиляция, анаболизм). В процессе разложения высокоэнергет веществ (диссимиляция, катаболизм) освобождается энергия, которая используется для поддержания жизненных функций организма (напр., функциональный обмен веществ: дыхание, брожение). Постоянный обмен веществ с окружающей средой происходит через поверхность тела и соотв. органы.

В организме энзимы, часто в сочетании со вспомогательными веществами — кознзимами, воздействуют на вещества, определяя протекание необходимых реакций.

Благодаря объемной структуре и распределению зарядов в активном центре энзимы "распознают" молекулы, подлежащие разложению (специфические для субстрата), снижают необходимую начальную энергию (энергию активации) и "принимают решение" о необходимых изменениях субстрата (избирательное воздействие). Благодаря действию энзимов равновесие между исходными и конечными продуктами не смещается.

Если реакция идете выделением энергии (экзогенная реакция), то в присутствии специфических энзимов она протекает спонтанно

Если для получения конечного продукта необходимо затратить энергию (эндогенная реакция), то реакция не может ни начаться самопроизвольно, ни протекать даже в присутствии энзимов. Она может проходить только вместе с сильной экзогенной реакцией. Чаще всего это происходит посредством переноса остатков фосфорной к-ты или фосфатных групп АТФ (ГТФ, УТФ, КТФ) к менее энергоемкому реагенту, в результате чего он приобретает высокоэнергетическую связь. При расщеплении фосфатных групп высвобождается достаточно энергии, чтобы покрыть энергет. дефицит эндогенной реакции. Автотрофные организмы используют энергию солнечного света для синтеза энергоемких соединений (рис. А):

Фотосинтез протекает двумя взаимозависимыми парциальными реакциями:

первичной, зависящей от света (свет» вая реакция), и вторичной, независимой от света (темновая реакция, рис. В). В тилакоидных мембранах хлоропластов (рис. Б, Г) с помощью пигментов, абсорбирующих свет, — до 400 молекул хлорофилла на светоприемник (рис. Д) — электроны (е~) переносятся к молекулам-акцепторам, которые в фотосистеме 1 (ФС I) действуют как сильный восстановитель, а в фотоси- етеме II (ФС II) — как сильный окислитель. Абсорбционный максимум фотосистемы I лежит в области 700 нм (Р 700) и в темноте обладает окислительно-восстановительным потенциалом + 0,4 В. Под действием светового возбуждения окислительно-восстановительный потенциал изменяется до -0,6 В. Этого достаточно, чтобы присоединитьэлек троны к субстанции, восстанавливающей ферредоксин (ФВС — ферредоксино восстанавающая субстанция), и запустить транспортную цепочку к НАДФ+ (рис. Д)

В фото стеме II с абсорбционным максимумом 680 нм (Р680) свет возбуждает сильное окислительное средство, которое в состоянии отобрать е~ у Н,0 с образованием 0? (фотолиз воды):

АТФ может быть синтезирован, если из фотосистемы 11 по транспортной цепочке электронов попадают в фотосистему 1 (нециклическое фотофосфорилирование), замещая недостающие в ней е~. Кроме этого, АТФ может появиться при циклическом потоке электронов в фотосистеме 1, если кол-во НАДФ' недостаточно (циклическое фотофосфорилирование!. Согласно Митчеллу (1961), благодаря протонному напору (электрохим. разность потенциалов) между тилакоидным объемом и стромой при прохождении ионов через мембрану образуется АТФ.

Свет должен активировать неактивную форму синтеза АТФ, чтобы открылся какал Н+ и началось накопление АТФ. Темновая реакция (цикл Калвкга) требует наличия продуктов световой реакции НАДФН/Н и АТФ (рис. В) и может протекать без света, пока эти продукты есть а наличии.

От появляется здесь как промежуточный побочный продукт темновой реакции, протекающей в строме хлоропластов, если С02 реагирует с рибулозодифосфатом с образованием 2 фосфорглицератов (молекулы с 3 атомами С, растения С3); при этом газообразный СО. восстанавливается до исходных углеводов и фиксируется (рис. Е). Для дальнейшей перестройки до фруктозы-6-фосфата, или глюкозы-б-фосфата АТФ поставляет энергию, а ионы НАДФН/Н — водород. Образовавшиеся АДФ + Р и НАДФ+должны регенерироваться по световой реакции до АТФ и НАДФН/Н.

Суммарная формула фотосинтеза:

Аппарат фотосинтеза может быть разрушен не только ядами из окружающей среды, но и под действием большинства гербицидов.

фотосинтез

Поделиться:
Добавить комментарий

Мы бесплатно разместим статьи, тексты, книги, публикации [email protected]