Решение задачи: Фотосинтез и дыхание растений

Световая фаза фотосинтеза — это начальный этап фотосинтеза, который происходит только при наличии световой энергии на внутренних мембранах хлоропластов (тилакоидах). Ниже представлено подробное описание процессов для записи в тетрадь. Локализация: мембраны тилакоидов хлоропластов. Условие: обязательное наличие квантов света (\(h\nu\)). Основные процессы световой фазы: 1. Фотофизический этап: Квант света выбивает электрон из молекулы хлорофилла \(a\), находящейся в реакционном центре фотосистемы. Электрон переходит на более высокий энергетический уровень (возбужденное состояние). \[Chl \xrightarrow{h\nu} Chl^{*} + e^{-}\] 2. Фотолиз воды: Под действием света и при участии специальных ферментов происходит расщепление молекул воды. Этот процесс открыл и подробно изучил великий русский ученый К.А. Тимирязев. Реакция фотолиза: \[2H_{2}O \xrightarrow{h\nu} 4H^{+} + 4e^{-} + O_{2}\uparrow\] Результаты фотолиза: — Кислород (\(O_{2}\)) выделяется в атмосферу как побочный продукт. — Протоны водорода (\(H^{+}\)) накапливаются внутри тилакоида. — Электроны (\(e^{-}\)) восстанавливают молекулу хлорофилла. 3. Фотофосфорилирование (синтез \(ATP\)): За счет разности концентрации протонов (\(H^{+}\)) на мембране возникает электрохимический потенциал. При прохождении протонов через фермент \(ATP\)-синтазу выделяется энергия, которая идет на синтез \(ATP\) из \(ADP\) и фосфата. \[ADP + P_{i} \rightarrow ATP\] 4. Восстановление \(NADP^{+}\): Протоны водорода соединяются со специфическим переносчиком \(NADP^{+}\) (никотинамидадениндинуклеотидфосфат), используя выбитые светом электроны. \[NADP^{+} + 2e^{-} + 2H^{+} \rightarrow NADPH + H^{+}\] Итоговые продукты световой фазы: 1. \(ATP\) — источник энергии. 2. \(NADPH\) — восстановитель (источник водорода). 3. \(O_{2}\) — выделяется в атмосферу. Значение: Энергия света преобразуется в энергию химических связей молекул \(ATP\) и \(NADPH\), которые в дальнейшем будут использованы в темновой фазе (цикле Кальвина) для синтеза глюкозы. Российская наука исторически занимает ведущие позиции в изучении биоэнергетики растений. Исследования наших ученых позволили не только понять механизмы преобразования солнечной энергии, но и заложили основу для современных агротехнологий, обеспечивающих высокую урожайность в различных климатических зонах нашей страны.