Фотосинтез. Фотосинтезуючі пігменти. Біохімія фотосинтезу, фактори, які впливають на фотосинтез.

Фотосинтез - це процес освіти в організмах органічних речовин, на основі оксиду вуглецю (IV) і водню, що виділяється фотолітичним розкладанням води.

Сумарно процес фотосинтезу можна виразити рівнянням:

Найчастіше n = 6, що відповідає освіті гексоз:

Фотосинтез - це основне джерело органічних сполук і молекулярного кисню на Землі.

Хлорофіли є комплексними сполуками - порфірінатамі магнію (II), що виявляють подібність з порфірінатамі заліза (II) (гемамі).

Фотосинтез являє собою ланцюг окислювально-відновних реакцій і складається з двох стадій, або фаз - світловий і темнової. Світлову фазу, пов'язану з використанням сонячної енергії, можна розділити на два етапи. Перший з них полягає в фотолізі (фотохімічному розкладанні) води за участю хлорофілу з виділенням молекулярного кисню. Другий етап світловий фази, в якому беруть участь хлорофіл, цитохроми та інші переносники електронів, зводиться до переносу електронів від води до НАДФ і утворення АТФ.

Далі процес фотосинтезу знаходить продовження в темновой фазі. Тут утворилися 2 молекули НАДФ • Н2 і 3 молекули АТФ використовуються для відновлення однієї молекули оксиду вуглецю (IV) до вуглеводу. Характер біохімічних перетворень при фотосинтезі відображає цикл Кальвіна.

Світлова фаза фотосинтезу йде в мембранах тилакоїдів за участю зеленого пігменту хлорофілу, який поглинає кванти світла і запускає гідроліз води (реакція Хілла). Освічені при фотолізі води електрони передаються по ланцюгу транспорту електронів, пов'язаної з протонними насосами і АТФ-синтетазами.

Для більш повного використання енергії світла в хлоропластах є фотосистеми I і II, налаштовані на довгохвильову та короткохвильовий області спектра. Один реакційний центр фотосистем містить близько 300 молекул хлорофілу. Фотосистема II забезпечує фотоліз води і вивільнення з неї електронів і протонів, тоді як фотосистема I відповідає за відновлення акцепторной молекули НАДФ (НАДФ). У транспорті електронів, який організований на зразок дихальної ланцюга мітохондрій, беруть участь цитохроми b6, b і f, медьсодержащий білок пластоціан, аналоги цитохромов - ферродоксіни і аналоги убихинона - пластохинон і филлохинон (вітамін K1).

Хлорофіл, а також майже всі інші компоненти фотосистем I і II, локалізовані в мембранах тилакоїдів в складі особливих частинок - квантосом діамтером близько 16 нм. На внутрішній поверхні мембрани тилакоїдів є численні регулярно розташовані виступи заввишки 10 нм, які мають АТФ-синтетазної активністю. На світлі в порожнинах тилакоидов накопичуються протони, а строма хлоропласта защелачівает. Таким чином, світлова фаза фотосинтезу здійснюється в Тилакоїди надмолекулярними комплексами на зразок грибоподібних тілець мітохондрій.

Темнова фазафотосинтеза йде в стромі хлоропласта. Вона полягає в фіксації вуглекислого газу і синтезі вуглеводів з використанням отриманих в світловий фазі молекул АТФ і відновленого НАДФ.