85. Фотосистемы и место их нахождения.

Пигменты растений, участвующие в фотосинтезе, "упакованы" в тилакоидыхлоропластов в виде функциональных фотосинтетических единиц, называемых фотосистемами. Имеются два типа фотосистем: фотосистема I и фотосистема II. Каждая фотосистема содержит 250-400 молекул пигментов. Все пигменты фотосистемы могут поглощать частицы световой энергии, называемые фотонами или квантами света, но только одна молекула хлорофилла данной фотосистемы может использовать поглощенную энергию в фотохимических реакциях. Эта молекула называется реакционным центром фотосистемы , а другие молекулы пигментов называются антенными , поскольку они улавливают энергию света, подобно антеннам, для последующей передачи реакционному центру.

Благодаря разнообразию пигментов по их способности к поглощению в разных частях спектра, спектр видимого света используется весьма полно ( рис. 24 ).

В фотосистеме I реакционный центр образован особой молекулой хлорофилла а, обозначаемой как Р700 (Р от англ. pigment - пигмент), где 700 - оптимум поглощения в нм. Реакционный центр фотосистемы II также образован молекулой хлорофилла а и обозначается индексом P680, поскольку оптиум поглощения лежит в районе 680 нм.

Фотосистемы I и II работают обычно синхронно и непрерывно, но фотосистема I может функционировать отдельно.

86. Световая фаза фотосинтеза. Темновая фаза фотосинтеза. Основные реакции и их местонахождение, происходящие в фазах.

Фотосинтез состоит из двух фаз — световой и темновой.

В световой фазе кванты света (фотоны) взаимодействуют с молекулами хлорофилла, в результате чего эти молекулы на очень короткое время переходят в более богатое энергией- «возбужден­ное» состояние. Затем избыточная энергия части «возбужденных» молекул преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Другая ее часть передается ионам водорода, всегда имеющимся в водном растворе вследствие диссоциации воды. Образовавшиеся атомы водорода непрочно соединяются с органическими моле­кулами — переносчиками водорода. Ионы гидроксида ОН" отда­ют свои электроны другим молекулам и превращаются в свобод­ные радикалы ОН. Радикалы ОН взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуются вода и молекулярный кисло­род:

4ОН = О₂ + 2Н₂О

Таким образом, источником молекулярного кислорода, образу­ющегося в процессе фотосинтеза и выделяющегося в атмосферу, является фотолиз — разложение воды под влиянием света. Кроме фотолиза воды энергия солнечного излучения используется в све­товой фазе для синтеза АТФ и АДФ и фосфата без участия кисло­рода. Это очень эффективный процесс: в хлоропластах образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях тех же растений с участием кислорода. Таким путем накапливается энергия, необхо­димая для процессов в темновой фазе фотосинтеза.

В комплексе химических реакций темновой фазы, для течения которой свет не обязателен, ключевое место занимает связывание СО₂. В этих реакциях участвуют молекулы АТФ, синтезированные во время световой фазы, и атомы водорода, образовавшиеся в про­цессе фотолиза воды и связанные с молекулами-переносчиками:

6СО₂ + 24Н -» С₆Н₁₂О₆ + 6Н_ЭО

Так энергия солнечного света преобразуется в энергию хи­мических связей сложных органических соединений.