Hirdetés

A fotoszintézis mechanizmusa, biológiai jelentősége

A legalapvetőbb felépítő folyamat a fotoszintézis. E során a zöld növények megkötik és átalakítják a Nap fényenergiáját kémiai energiává. Ehhez a 400-800 nm hullámhosszúságú fény alkalmas. A fényenergia megkötésére a reagáló anyagokon és az enzimeken kívül szükség van pigmentekre (szerves, színes vegyületek), amelyek konjugált kettős kötéseket – könnyen elmozduló elektronokat tartalmaznak, ezek képesek arra, hogy a beérkező fény energiáját átvegyék, gerjesztett állapotba kerüljenek. Ez csak rövid ideig tart, ha energiáját nem tudja továbbadni, akkor nem történik semmi. Ha igen, akkor a fényt megkötő molekula az elektronleadással oxidálódik, a felvevő pedig redukálódik. A fényenergia ilyen módon való megkötése tehát a fényelnyelő pigmentek kémiai szerkezetére vezethető vissza. A klorofill típusú vegyületek (vörös és kék színtartományban) molekuláiban egy magnéziumatomot négy pirolgyűrű vesz körül. A magasabb rendű növényekben az klorofill-a (-CH3) és a klorofill-b (-CHO) is előfordul. Karotinoid típusú vegyületekben szintén megvan a konjugált kettős kötés rendszer. Antocián – vörös káposzta, nem fotoszintetizáló pigment. Fikoeritrin – mélyvízi vörösmoszatokban, a kék fényt hasznosítja. Mivel a zöld fényt egyik pigment sem tudja hasznosítani, visszaverődik – zöldnek látjuk a növényeket.

Hirdetés

Az egymástól eltérő működésű pigmentek nagyobb egységekbe, kétféle pigmentrendszerekbe csoportosulnak. Az 1. pigmentrendszer: karotin, klorofill-a, -b; Max. fényelnyelés 700nm-nél történik. Viszont a 2. pigmentrendszer: xantofill, klorofill-a, -b; max. fényelnyelés 680 nm-nél. Mindkettőnek a fénygyűjtő része a beérkező foton energiáját a reakcióközpont felé irányítja (tömeg 1 %-a, klorofill-a alkotja). A fotoszintézisben a fényenergia átalakítása során az 1. pigmentrendszer központi a-klorofill-molekulája gerjesztett állapotba kerül, lead egy elektront. Ezt felveszi az elektronszállító rendszer (például citokrómok) egy tagja és a végső elektronfelvevőhöz, a NADP-molekulához szállítja – NADPH-vá redukálódik. A kilépett elektron a 2. pigmentrendszer által leadott elektronból pótlódik, ami ezzel egy alacsonyabb energiaszintre kerül – ATP-szintézis történik. A 2. pigmentrendszer elektronja a víz fotolíziséből pótlódik. A reakció során a víz felhasad és hidrogénion formájában protont ad át a NADP redukálásához, illetve mint végső elektronleadó a 2. pigmentrendszer felé ad le elektront. Így a vízmolekula oxidálódik, miközben molekuláris oxigén is felszabadul. Végtermékek: NADPH, ATP, oxigén.

A fotoszintetizáló élőlények egy redukciós ciklus enzimreakciói során végzik a légköri CO2 megkötését és beépítését. A körfolyamat első szubsztrátja egy pentózdifoszfát, ez veszi fel közvetlenül a CO2-t. Átmeneti hat szénatomos molekula keletkezik, majd rövid időn belül két glicerinsav-foszfát, ekkor kapcsolódnak be a NADPH-molekulák és ATP felhasználásával glicerinaldehid-foszfáttá redukálják. Innen két út lehetséges. Az egyik során pentóz-foszfáttá, majd pentózdifoszfáttá alakul a glicerinaldehid-foszfát-molekula és kezdődhet a folyamat előlről. A másik lehetőség az, hogy hat szénatomos glükóz-foszfát keletkezik, amely a glükóz, keményítő, cellulóz kiindulási anyaga. Ehhez szükséges energiát az ATP- és NADPH-molekulák szolgáltatják. Az első szakasszal szemben ezek a reakciók sötétben is lejátszódnak.

 



Ady Endre (26) Angol (29) angol nyelvtan (35) Arany János (18) Atom (20) egyenes (25) elemzés (139) ember (23) energia (26) Filozófia (37) függvény (25) gazdaság (34) halmaz (24) háromszög (25) hőmérséklet (32) líra (22) magyar (22) magyar irodalom (289) Magyarország (38) magyar történelem (102) Matematika (25) Nyelvtan (43) PC (60) Petőfi Sándor (20) politika (24) párhuzamos (18) szerves (32) szervetlen (31) számok (27) számítógép (60) szög (25) tartalom (18) test (28) tétel (18) Történelem (21) USA (18) valós (19) vektor (18) vers (50) verselemzés (47) világirodalom (111) világtörténelem (115) víz (22) életrajz (21) érettségi (34)
Iratkozz fel hírlevelünkreNe maradj le a legújabb tételekről!

Értesülj elsőnek a legújabb minőségi tételekről, jegyzetekről és az oldal új funkcióiról!