Главная arrow Пластиды arrow Функции хлоропластов
Биологическая номенклатура
Истоки систематики
Названия и кодексы
Научные названия
Стабильность номенклатуры
Принципы номенклатуры
Изменение названий
Синонимика
Цитирование авторов названий
Особые случаи
Биология развития
Белки
Деление клеток
Рост клеточных популяций
Одиночные микроорганизмы
Миксомицеты
Кишечнополостные и нематоды
Зародыш позвоночных животных
Наследование способности к дифференцировке
Генетика
Основные закономерности
Моногибридное скрещивание
Полигибридное скрещивание
Хромосомная теория наследственности
Молекулярная генетика
Изменчивость
Генетика человека
Онтогенез
Эмбриональное развитие
Постэмбриональное развитие
Старение и геронтология
Регенерация, трансплантация, эксплантация
Познавательно

Функции хлоропластов

Печать E-mail
 

Функции хлоропластов

Хлоропласты - это структуры, в которых происходят фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к связыванию углекислоты, к выделению кислорода и синтезу сахаров.

Характерным для хлоропластов является наличие в них пигментов, хлорофиллов, которые и придают окраску зеленым растениям. При помощи хлорофилла зеленые растения поглощают энергию солнечного света и превращают ее в химическую. Поглощение света с определенной длиной волны приводит к изменению в структуре молекулы хлорофилла, она переходит при этом в возбужденное, активированное состояние. Освобождающаяся энергия активированного хлорофилла через ряд промежуточных этапов передается определенным синтетическим процессам, приводящим к синтезу АТФ и к восстановлению акцептора электронов НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид) до НАДФ-Н,  которые тратятся на реакции связывания СО2 и синтез сахаров.

Суммарная реакция фотосинтеза может быть выражена следующим образом:

nСО2 + nН2О свет =Þ (СН2О) n + nО2                                                              (I)

                    хлорофилл

 

Таким образом, главный итоговый процесс здесь - связывание двуокиси углерода с использование воды для образования различных углеводов и выделение кислорода. Молекулы кислорода, который выделяется в процессе фотосинтеза у растений, образуется за счет гидролиза молекулы воды. Следовательно, процесс фотосинтеза включает в себя процесс гидролиза воды, которая служит одним из источников электронов или атомов водорода. Биохимические исследования показали, что процесс фотосинтеза представляет собой сложную цепь событий, заключающую в себе две фазы: световую и темновую. Первая, протекающая только на свету, связана с поглощением света хлорофиллами и с проведением фотохимической реакции (реакция Хилла). Во второй фазе, которая может идти в темноте, происходит фиксация и восстановление СО2 , приводящие к синтезу углеводов.

В результате световой фазы происходит фотофосфорилирование, синтез АТФ из АДФ и фосфата с использованием цепи переноса электронов, а также восстановление кофермента НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) в НАДФ-Н, происходящего при гидролизе и ионизации воды. В этой фазе фотосинтеза энергия солнечного света возбуждает электроны в молекулах хлорофилла, которые расположены в мембранах тилакоидов. Эти возбужденные электроны переносятся по компонентам окислительной цепи в тилакоидной мембране, подобно тому как электроны транспортируются по дыхательной цепи в мембране митохондрий. Энергия, освобождающаяся при таком переносе электронов, используется для перекачивания протонов через тилакоидную мембрану внутрь тилакоидов, что приводит к возрастанию разности потенциалов между стромой и пространством внутри тилакоида.  Также как и в мембранах крист митохондрий в мембранах тилакоидов встроены молекулярные комплексы АТФ-синтетазы, которые начинают затем транспортировать протоны обратно в матрикс хлоропласта, или строму, и параллельно этому фосфорилировать АДФ, т.е. синтезировать АТФ.

Таким образом, в результате световой фазы происходит синтез АТФ и восстановление НАДФ, которые затем используются при восстановлении СО2, в синтезе углеводов уже в темновой фазе фотосинтеза.

В темновой (независящей от потока фотонов) стадии фотосинтеза за счет восстановленного НАДФ и энергии АТФ происходит связывание атмосферного СО2, что приводит к образованию углеводов. Этот процесс фиксации СО2 и образования углеводов состоит из многих этапов, в которых участвует большое число ферментов (цикл Кальвина). Биохимическими исследованиями было показано, что ферменты, участвующие в темновых реакциях, содержатся в водорастворимой фракции хлоропластов, содержащей компоненты матрикса-стромы этих пластид.

Процесс восстановления СО2 начинается с его присоединения к рибулозодифосфату, углеводу, состоящему из 5 атомов углерода с образованием короткоживущего С6-соединения, которое сразу распадается на два С3-соединения, на две молекулы глицерид-3-фосфата.

Именно на этом этапе при карбоксилировании рибулозодифосфата и происходит связывание СО2. Дальнейшие реакции превращения глицерид-3-фосфата приводят к синтезу различных гексоз и пентоз, к регенерации рибулозодифосфата и к его новому вовлечению в цикл реакций связывания СО2. В конечном счете в хлоропласте из шести молекул СО2 образуется одна молекула гексозы, для этого процесса требуется 12 молекул НАДФ-Н и 18 молекул АТФ, поступающих из световых реакций фотосинтеза. Образовавшийся в результате темновой реакции фруктоза-6 -фосфат дает начало сахарам, полисахаридам (крахмал) и галактолипидам. В строме хлоропластов кроме того из части глицерид-3-фосфата образуются   жирные кислоты, аминокислоты и крахмал. Синтез сахарозы завершается в цитоплазме.

В строме хлоропластов происходит восстановление нитритов до аммиака, за счет энергии электронов, активированных светом; в растениях этот аммиак служит источником азота при синтезе аминокислот и нуклеотидов.

 
Основы биологии
Клетка
Сущность жизни
Обмен веществ и энергии
Раздражимость и движение
Размножение
Цитология
Введение в цитологию
Методы цитологии
Клеточная теория
Аппарат Гольджи
Мембраны
Вакуолярная система
Гиаломлазма и органеллы
Гладкий ретикулум
Клеточный центр
Лизосомы
Мейоз
Цитоплазма
Микротрубочки
Микрофиламенты
Митотическое деление
Митохондрии
Морфология ядерных структур
Некроз и апоптоз
Продукты ядра
Плазматическая мембрана
Пластиды
Филаменты
Клеточный цикл
Хроматин
Ядерная оболочка
Ядерный матрикс
Ядрышко
Эволюция
Происхождение жизни
Развитие эволюционного учения
Положения учения Дарвина

© "2014 Биология NeoBio - класс биологии"