Студопедия — ТРАНСПОРТ ЭЛЕКТРОНОВ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТРАНСПОРТ ЭЛЕКТРОНОВ






Известны два пути транспорта электронов: циклический и не­циклический.

 


 

В циклическом транспорте электронов (рис. 4.7) уча­ствует первая пигментная система, в которой главным пигментом является ГЬоо- Окислительно-восстановительный потенциал П700 (Ео) в основном состоянии равен + 0,43 В, следовательно, молеку­ла пигмента с трудом может потерять электрон. Когда молекула П7оо поглощает квант света и переходит в возбужденное состояние, ее окислительно-восстановительный потенциал падает до — 0,8 В, поэтому она получает способность отдавать электроны (фотохими­ческая реакция). Отдавая электрон, молекула ГЬоо окисляется и при­обретает положительный заряд:

Сначала электрон от П7оо переходит к белку, содержащему же­лезо и серу (FeS), а затем к переносчику, который называется фер-редоксином (см. рис. 4.7). Ферредоксин — железосодержащий бе­лок, Ео которого — 0,43 В. Далее электрон возвращается к П7оо че­рез ряд промежуточных переносчиков, среди которых цитохром h (Ьььъ), пластохинон, цитохром / и пластоцианин. Пластохинон может переносить и электроны, и протоны. Цитохром / имеет Ео, равное + 0,36 В. Получая электрон, он восстанавливается. Следую­щий переносчик пластоцианин — это белок, в молекулу которого входят два атома меди. Его Ео — + 0,37 В.

Вещества-переносчики располагаются в порядке возрастания их окислительно-восстановительного потенциала. Электрон спонтан­но передвигается к веществу с менее отрицательным потенциалом. П7оо является и донором, и акцептором электронов.

Во время транспорта электрона по этому циклическому пути его энергия используется для присоединения Фн к АДФ и образу­ется АТФ. Фосфорилирование АДФ с образованием АТФ за счет энергии света, сопряженное с циклическим транспортом электронов получило название циклического фотосинтетического фосфо-рилирования. Его суммарное уравнение можно записать так:

АДФ + Н3РО4 + Xv -> АТФ + Н2О.

Теоретически циклический транспорт электронов может проте­кать при закрытых устьицах, поскольку кислород не образуется, а двуокись углерода не нужна.

Второй путь транспорта электронов — нециклический.

В этом случае электрон от П*7оо сначала тоже передается через железосерный белок на ферредоксин (рис. 4.8). От ферредоксина он транс­портируется к НАДФ+ о = -0,32 В). Этот процесс осуществляется с помощью ферредоксин-ЯАДФ-редуктазы, коферментом которой является ФАД (флавинадениндинуклеотид). Отдав электрон, По ионизируется. Его окислительно-восстановительный потенциал снова становится +0,43 В (основное состояние).

Поэтому П7оо сно­ва может присоединять электроны. Откуда П7оо получает недос­тающий электрон? Донором электронов становится молекула П68о, тоже поглотившая квант света и перешедшая в возбужденное со­стояние.

 

 

Она теряет электрон, который передается феофитину. От Феофитина электрон транспортируется через ряд переносчиков (пластохинон, цитохром /, пластоцианин) и в конце концов дости­гает П700 и заполняет здесь «электронную дырку».

Теперь в молекуле П68о появилась электронная дырка. Откуда поступает недостающий электрон? Потерявшая электрон молекула Пб8о действует как сильный окислитель. При участии ионов мар­ганца и хлора с помощью переносчиков она отнимает электрон от воды. Происходит фотоокисление воды и выделяется кислород: Н2О -> 2 Н+ + 2ё" + 1/2 О2. Образовавшийся из воды кислород вы­деляется в атмосферу, ионы водорода остаются в водной среде ти­лакоидов хлоропластов, а электроны заполняют электронную дыр­ку в молекуле Пб8о- Таким образом НАДФ+ восстанавливается за счет электронов, образовавшихся в результате разложения воды и транспортировавшихся по нециклическому пути.

Когда два электрона соединяются с НАДФ+, свободные прото­ны из водной среды тилакоидов хлоропластов тоже присоединяют­ся к нему, и таким способом образуется НАДФН.

Во время транспорта электрона по нециклическому пути также образуется АТФ. Процесс фосфорилирования АДФ с образованием АТФ, сопряженный с нециклическим транспортом электронов, на­зывают нециклическим фотосинтетическим фосфорилированием, который представлен следующим суммарным уравнением:

Н2О + НАДФ+ + АДФ + Н3РО4 + 8 Xv -> -> 1/2 О2 + НАДФН + Н+ + АТФ

В конечном счете во время световой фазы фотосинтеза проис­ходит перенос электронов от воды (£'о = +0,81 В) на НАДФ+ о = —0,32 В). Перенос электронов от вещества с более положи­тельным потенциалом к веществу с более отрицательным требует затраты энергии. Используется энергия света, поглощенного пиг­ментами.

Для транспорта каждого электрона требуются два кванта. Этот перенос электронов против градиента окислительно-восста­новительного потенциала и является фотохимической работой.

Итак, световая фаза фотосинтеза — это вызванный поглощен­ным светом транспорт электронов, в результате которого образуют­ся АТФ и НАДФН. Так как молекула, теряющая электрон, окисля­ется, а получающая его восстанавливается, то это уже окислитель­но-восстановительный процесс.

Для транспорта электронов необходимы маленькие расстояния между молекулами-переносчиками электронов и их расположение в определенном порядке, поэтому все вещества, участвующие в световой фазе фотосинтеза, располагаются в мембранах хлоропла­ста: в тилакоидах гран и в тилакоидах стромы. В растворе световая фаза фотосинтеза не пойдет. Вне хлоропластов пигменты поглоща­ют свет, но быстро рассеивают поглощенную энергию в виде тепла или флуоресценции. Растворы хлорофилла флуоресцируют в десять раз сильнее, чем живой лист. Кроме того, с помощью мембран хло­ропласта образование кислорода и сильного восстановителя разоб­щено, иначе они могли бы взаимодействовать. Следовательно, хло­ропласт является главной органеллой фотосинтеза.

 

В мембранах тилакоидов пигментные системы вместе с пере­носчиками электронов образуют две фотосинтетические систе­мы — фотосистему I (ФС I) и фотосистему II (ФС И). В состав пер­вой фотосистемы входят первая пигментная система, белок, содер­жащий железо и серу; 1—2 молекулы ферредоксина; по 1 молекуле цитохрома/и пластоцианина и 2 молекулы цитохрома Ь(, {Ь%ъ)\ в состав второй фотосистемы — вторая пигментная система, феофи-тин; 4 молекулы пластохинона, 2 молекулы цитохрома Ь559 и 6 ато­мов марганца. Первая фотосистема располагается в тилакоидах стромы и гран, вторая — только в тилакоидах гран. В циклическом транспорте электронов участвует первая фотосистема, в нецикли­ческом — обе.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 2607. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Вопрос 1. Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации К коллективным средствам защиты относятся: вентиляция, отопление, освещение, защита от шума и вибрации...

Задержки и неисправности пистолета Макарова 1.Что может произойти при стрельбе из пистолета, если загрязнятся пазы на рамке...

Вопрос. Отличие деятельности человека от поведения животных главные отличия деятельности человека от активности животных сводятся к следующему: 1...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия