NAD, NAD -- una coenzima presente en todas las células vivas, parte del grupo de enzimas deshidrogenasas que catalizan reacciones redox; Realiza la función de portador de electrones e hidrógeno, que recibe de sustancias oxidables. La forma reducida (NADH) es capaz de transferirlos a otras sustancias.

Es un dinucleótido, cuya molécula está formada por amida de ácido nicotínico y adenina, conectadas entre sí por una cadena que consta de dos residuos de D-ribosa y dos residuos de ácido fosfórico; Se utiliza en bioquímica clínica para determinar la actividad de las enzimas sanguíneas.

Arroz. 12.

NADP, NADP - una coenzima ampliamente distribuida en la naturaleza de algunas deshidrogenasas - enzimas que catalizan reacciones redox en células vivas. NADP acepta hidrógeno y electrones del compuesto que se oxida y los transfiere a otras sustancias. En los cloroplastos de las células vegetales, el NADP se reduce durante las reacciones luminosas de la fotosíntesis y luego proporciona hidrógeno para la síntesis de carbohidratos durante las reacciones oscuras. NADP, una coenzima que se diferencia de NAD por el contenido de otro residuo de ácido fosfórico unido al hidroxilo de uno de los residuos de D-ribosa, se encuentra en todo tipo de células.

Arroz. 13.

MODA, MODA -- una coenzima que participa en muchos procesos bioquímicos redox. El FAD existe en dos formas, oxidado y reducido, y su función bioquímica suele ser la transición entre estas formas.

Arroz. 14.

Coenzima A (coenzima A, CoA, CoA, HSKoA) - coenzima de acetilación; una de las coenzimas más importantes que participa en las reacciones de transferencia de grupos acilo durante la síntesis y oxidación de ácidos grasos y la oxidación del piruvato en el ciclo del ácido cítrico.

La molécula de CoA consta de un residuo de ácido adenílico (1) unido por un grupo pirofosfato (2) a un residuo de ácido pantoténico (3), que a su vez está unido por un enlace peptídico al aminoácido β-alanina (4) (estos dos grupos representan el residuo de ácido pantoténico), conectados por un enlace peptídico a un residuo de β-mercaptoetanolamina (5).

Con o sin el uso de energía luminosa. Es característico de las plantas. Consideremos a continuación cuáles son las fases oscura y clara de la fotosíntesis.

información general

El órgano de la fotosíntesis en las plantas superiores es la hoja. Los cloroplastos actúan como orgánulos. Los pigmentos fotosintéticos están presentes en las membranas de sus tilacoides. Son los carotenoides y las clorofilas. Estos últimos existen en varias formas (a, c, b, d). El principal es la a-clorofila. Su molécula contiene una “cabeza” de porfirina con un átomo de magnesio ubicado en el centro, así como una “cola” de fitol. El primer elemento se presenta como una estructura plana. La “cabeza” es hidrófila, por lo que se ubica en aquella parte de la membrana que se dirige hacia el ambiente acuoso. La "cola" del fitol es hidrofóbica. Debido a esto, retiene la molécula de clorofila en la membrana. Las clorofilas absorben la luz azul violeta y roja. También reflejan el verde, dando a las plantas su color característico. En las membranas tilacoides, las moléculas de clorofila se organizan en fotosistemas. Las algas y plantas verdiazules se caracterizan por los sistemas 1 y 2. Las bacterias fotosintéticas solo tienen el primero. El segundo sistema puede descomponer el H 2 O y liberar oxígeno.

Fase luminosa de la fotosíntesis.

Los procesos que ocurren en las plantas son complejos y de múltiples etapas. En particular, se distinguen dos grupos de reacciones. Son las fases oscura y clara de la fotosíntesis. Esto último ocurre con la participación de la enzima ATP, proteínas de transferencia de electrones y clorofila. La fase ligera de la fotosíntesis ocurre en las membranas tilacoides. Los electrones de la clorofila se excitan y abandonan la molécula. Después de esto, terminan en la superficie exterior de la membrana tilactoide. Éste, a su vez, queda cargado negativamente. Después de la oxidación, comienza la reducción de las moléculas de clorofila. Toman electrones del agua, que está presente en el espacio intralacoide. Así, la fase luminosa de la fotosíntesis ocurre en la membrana durante la descomposición (fotólisis): H 2 O + Q luz → H + + OH -

Los iones hidroxilo se convierten en radicales reactivos, donando sus electrones:

OH - → .OH + e -

Los radicales OH se combinan para formar oxígeno y agua libres:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

En este caso, el oxígeno se elimina al entorno circundante (externo) y los protones se acumulan dentro del tilactoide en un "depósito" especial. Como resultado, donde ocurre la fase luminosa de la fotosíntesis, la membrana tilactoide recibe una carga positiva debido al H + en un lado. Además, debido a los electrones, tiene carga negativa.

Fosfirilación de ADP

Cuando ocurre la fase luminosa de la fotosíntesis, existe una diferencia de potencial entre las superficies interna y externa de la membrana. Cuando alcanza los 200 mV, los protones comienzan a ser empujados a través de los canales de la ATP sintetasa. Así, la fase ligera de la fotosíntesis ocurre en la membrana cuando el ADP se fosforila a ATP. En este caso, se envía hidrógeno atómico para restaurar el portador especial nicotinamida adenina dinucleótido fosfato NADP+ a NADP.H2:

2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2

La fase luminosa de la fotosíntesis incluye, por tanto, la fotólisis del agua. Esto, a su vez, va acompañado de tres reacciones más importantes:

1. Síntesis de ATP.
2. Formación de NADP.H 2.
3. Formación de oxígeno.

La fase luminosa de la fotosíntesis va acompañada de la liberación de esta última a la atmósfera. NADP.H2 y ATP pasan al estroma del cloroplasto. Esto completa la fase luminosa de la fotosíntesis.

Otro grupo de reacciones

La fase oscura de la fotosíntesis no requiere energía luminosa. Va en el estroma del cloroplasto. Las reacciones se presentan en forma de una cadena de transformaciones secuenciales del dióxido de carbono proveniente del aire. Como resultado, se forman glucosa y otras sustancias orgánicas. La primera reacción es la fijación. Ribulosa bifosfato (azúcar de cinco carbonos) RiBP actúa como aceptor de dióxido de carbono. El catalizador de la reacción es la ribulosa bifosfato carboxilasa (enzima). Como resultado de la carboxilación de RiBP, se forma un compuesto inestable de seis carbonos. Casi instantáneamente se descompone en dos moléculas de PGA (ácido fosfoglicérico). Luego de esto ocurre un ciclo de reacciones donde se transforma en glucosa a través de varios productos intermedios. Utilizan la energía de NADP.H 2 y ATP, que se convirtieron durante la fase luminosa de la fotosíntesis. El ciclo de estas reacciones se llama "ciclo de Calvin". Se puede representar de la siguiente manera:

6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O

Además de la glucosa, durante la fotosíntesis se forman otros monómeros de compuestos orgánicos (complejos). A ellos pertenecen en particular los ácidos grasos, la glicerina, los aminoácidos y los nucleótidos.

reacciones C3

Son un tipo de fotosíntesis que produce compuestos de tres carbonos como primer producto. Esto es lo que se describe anteriormente como el ciclo de Calvin. Los rasgos característicos de la fotosíntesis C3 son:

1. RiBP es un aceptor de dióxido de carbono.
2. La reacción de carboxilación está catalizada por la RiBP carboxilasa.
3. Se forma una sustancia de seis carbonos que posteriormente se descompone en 2 FHA.

El ácido fosfoglicérico se reduce a TP (triosas fosfatos). Algunos de ellos se utilizan para la regeneración de ribulosa bifosfato y el resto se convierte en glucosa.

reacciones C4

Este tipo de fotosíntesis se caracteriza por la aparición de compuestos de cuatro carbonos como primer producto. En 1965 se descubrió que las sustancias C4 aparecen por primera vez en algunas plantas. Por ejemplo, esto se ha establecido para el mijo, el sorgo, la caña de azúcar y el maíz. Estos cultivos se conocieron como plantas C4. Al año siguiente, 1966, Slack y Hatch (científicos australianos) descubrieron que carecen casi por completo de fotorrespiración. También se descubrió que estas plantas C4 absorben dióxido de carbono de manera mucho más eficiente. Como resultado, la vía de transformación del carbono en dichos cultivos comenzó a denominarse vía Hatch-Slack.

Conclusión

La importancia de la fotosíntesis es muy grande. Gracias a ello, cada año se absorbe dióxido de carbono de la atmósfera en enormes volúmenes (miles de millones de toneladas). En cambio, no se libera menos oxígeno. La fotosíntesis actúa como la principal fuente de formación de compuestos orgánicos. El oxígeno participa en la formación de la capa de ozono, que protege a los organismos vivos de los efectos de la radiación ultravioleta de onda corta. Durante la fotosíntesis, una hoja absorbe sólo el 1% de la energía total de la luz que incide sobre ella. Su productividad está dentro de 1 g de compuesto orgánico por 1 metro cuadrado. m de superficie por hora.

La fotosíntesis es la síntesis de sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono y agua con el uso obligatorio de energía luminosa: 6CO 2 +6H 2 O + Q luz →C 6 H 12 O 6 +6O 2.

La fotosíntesis es un proceso complejo de varios pasos; Las reacciones de fotosíntesis se dividen en dos grupos: reacciones de fase luminosa y reacciones de fase oscura..

Ocurre sólo en presencia de luz en las membranas de los tilacoides con la participación de clorofila, proteínas transportadoras de electrones y la enzima ATP sintetasa. Bajo la influencia de un cuanto de luz, los electrones de la clorofila se excitan, abandonan la molécula y entran en el lado exterior de la membrana tilacoide, que finalmente queda cargada negativamente. Las moléculas de clorofila oxidadas se reducen, tomando electrones del agua ubicada en el espacio intratilacoide.

Esto conduce a la descomposición y fotólisis del agua: H 2 O+ Q luz →H + +OH - .

El ciclo de Calvin es la principal vía de asimilación de CO 2.

Fase de descarboxilación: el dióxido de carbono se une al bifosfato de ribulosa para formar dos moléculas de fosfoglicerato.

Esta reacción es catalizada por la ribulosa bifosfato carbosilasa. Es mejor explicar un material tan voluminoso como la fotosíntesis en dos lecciones pareadas; así no se perderá la integridad de la percepción del tema. La lección debe comenzar con la historia del estudio de la fotosíntesis, la estructura de los cloroplastos y el trabajo de laboratorio para el estudio de los cloroplastos de las hojas. Tras esto, es necesario pasar al estudio de las fases clara y oscura de la fotosíntesis. A la hora de explicar las reacciones que se producen en estas fases es necesario elaborar un diagrama general:.

1. Como explicas, necesitas dibujar.

2. diagrama de la fase luminosa de la fotosíntesis

3. La absorción de un cuanto de luz por una molécula de clorofila, que se encuentra en las membranas tilacoides de los grana, provoca la pérdida de un electrón y lo transfiere a un estado excitado. Los electrones se transfieren a lo largo de la cadena de transporte de electrones, lo que resulta en la reducción de NADP+ a NADP H.

4. El lugar de los electrones liberados en las moléculas de clorofila lo ocupan los electrones de las moléculas de agua; así es como el agua se descompone (fotólisis) bajo la influencia de la luz. Los hidroxilos OH– resultantes se convierten en radicales y se combinan en la reacción 4 OH – → 2 H 2 O +O 2, lo que conduce a la liberación de oxígeno libre a la atmósfera.

5. Los iones de hidrógeno H+ no penetran la membrana tilacoide y se acumulan en su interior, cargándola positivamente, lo que conduce a un aumento de la diferencia de potencial eléctrico (DEP) a través de la membrana tilacoide.

Cuando se alcanza el REF crítico, los protones salen corriendo a través del canal de protones. Esta corriente de partículas cargadas positivamente se utiliza para producir energía química mediante un complejo enzimático especial. Las moléculas de ATP resultantes pasan al estroma, donde participan en reacciones de fijación de carbono.

Luego de considerar este tema, analizándolo nuevamente según el diagrama, invitamos a los estudiantes a completar la tabla.

Mesa. Reacciones de las fases clara y oscura de la fotosíntesis.

Después de completar la primera parte de la tabla, puede proceder al análisis. fase oscura de la fotosíntesis.

En el estroma del cloroplasto, las pentosas, carbohidratos, que son compuestos de cinco carbonos que se forman en el ciclo de Calvin (ciclo de fijación de dióxido de carbono), están constantemente presentes.

1. Se agrega dióxido de carbono a la pentosa, formando un compuesto inestable de seis carbonos, que se descompone en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (PGA).

2. Las moléculas de PGA aceptan un grupo fosfato del ATP y se enriquecen con energía.

3. Cada uno de los FHA une un átomo de hidrógeno de dos portadores, convirtiéndose en una triosa. Las triosas se combinan para formar glucosa y luego almidón.

4. Las moléculas de triosa, combinadas en diferentes combinaciones, forman pentosas y se incluyen nuevamente en el ciclo.

Reacción total de la fotosíntesis:

Esquema. Proceso de fotosíntesis

Prueba

1. La fotosíntesis ocurre en orgánulos:

a) mitocondrias;
b) ribosomas;
c) cloroplastos;
d) cromoplastos.

2. El pigmento clorofila se concentra en:

a) cubierta de cloroplasto;
b) estroma;
c) cereales.

3. La clorofila absorbe luz en la región del espectro:

a) rojo;
b) verde;
c) morado;
d) en toda la región.

4. El oxígeno libre durante la fotosíntesis se libera durante la descomposición de:

a) dióxido de carbono;
b) ATP;
c) NADP;
d) agua.

5. El oxígeno libre se forma en:

a) fase oscura;
b) fase ligera.

6. En la fase luminosa de la fotosíntesis, el ATP:

a) sintetizado;
b) divisiones.

7. En el cloroplasto, el carbohidrato primario se forma en:

a) fase ligera;
b) fase oscura.

8. Se necesita NADP en el cloroplasto:

1) como trampa para electrones;
2) como enzima para la formación de almidón;
3) como parte integral de la membrana del cloroplasto;
4) como enzima para la fotólisis del agua.

9. La fotólisis del agua es:

1) acumulación de agua bajo la influencia de la luz;
2) disociación del agua en iones bajo la influencia de la luz;
3) liberación de vapor de agua a través de los estomas;
4) inyección de agua en las hojas bajo la influencia de la luz.

10. Bajo la influencia de cuantos de luz:

1) la clorofila se convierte en NADP;
2) un electrón abandona la molécula de clorofila;
3) el cloroplasto aumenta de volumen;
4) la clorofila se convierte en ATP.

LITERATURA

Bogdanova T.P., Solodova E.A. Biología. Manual para estudiantes de secundaria y aspirantes a universidades. – M.: LLC “AST-Escuela de Prensa”, 2007.

El oxígeno es el componente más importante de la existencia de toda la vida en la Tierra. Sorprendentemente, este elemento en nuestro planeta, aunque su concentración en el aire, según algunos científicos, está disminuyendo inexorablemente, es una reserva reponible. Aún más sorprendente es el hecho de que se sintetiza a partir de más recursos de los disponibles: agua, luz solar y dióxido de carbono. Y las plantas llevan a cabo este maravilloso proceso.

Por supuesto, estamos hablando de la fotosíntesis, una creación asombrosa de la naturaleza. A pesar de que los científicos han estudiado a fondo este tema, todavía no es realista repetir las etapas de la fotosíntesis en condiciones de laboratorio.

Este proceso suele dividirse en dos etapas:

• Fase luminosa de la fotosíntesis.
• Fase oscura de la fotosíntesis.

Por su nombre queda bastante claro que la primera parte del proceso se produce a la luz, es decir, con la participación de la luz solar. Ocurre solo en las hojas verdes de las plantas, ya que contienen cloroplastos, elementos especiales en cuyas membranas se sintetiza ATP, una molécula en la que se almacena energía.

Cuando los fotones de la luz solar inciden en las hojas de las plantas que contienen clorofila, la energía de la luz solar se convierte en las moléculas energéticas ATP, ya mencionadas anteriormente. Además, al extraer dos átomos de hidrógeno de una molécula de agua (lo que también ocurre con la ayuda de la luz solar), se forma una molécula de NADP. Una molécula de agua descompuesta, desprovista de dos átomos de hidrógeno, permanece con oxígeno libre, que ingresa a la atmósfera. Así, los productos de la fotosíntesis en la fase luminosa son:

• oxígeno;
• molécula de energía ATP;
• hidrógeno atómico NADP H2.

Es curioso que la formación de oxígeno en este proceso no sea el objetivo final. Más bien, es un efecto secundario. A continuación tiene lugar la fase oscura de la fotosíntesis, o quimiosíntesis, en la que intervienen directamente los productos de la primera fase. Echemos un vistazo más de cerca.

De hecho, el objetivo del proceso no es producir oxígeno. La fase oscura de la fotosíntesis ocurre en otra parte de la hoja: en el estroma de sus cloroplastos. Al final de la fase luminosa, la planta logra abastecerse de una cantidad impresionante de moléculas de energía: ATP y NADP H2, por lo que la participación de la luz ya no es necesaria. Es con la ayuda de estas moléculas que se sintetizan los elementos orgánicos. Es lógico que la tarea de la molécula energética ATP sea suministrar energía para los procesos de síntesis, mientras que la función de NADP H2 sea la restauración.

Al inicio de esta fase, la molécula del agente reductor se oxida, provocando la desaparición de dos átomos de hidrógeno, dando como resultado una molécula de NADP pura. Al mismo tiempo, el ATP cede el residuo de ácido fosfórico y se convierte en ADP. Estos dos procesos ocurren en la matriz de la hoja. Las moléculas recién obtenidas regresan luego a los bordes de las hojas, lo que permite repetir todo el proceso de la fase luminosa. Sin embargo, esta no es la clave; sólo describimos la ciclicidad y la secuencia de operaciones que ocurren en las hojas.

El producto final de esta fase es la glucosa, un compuesto orgánico clasificado como azúcar simple. Melvin Calvin fue el primero en describir en detalle la síntesis de esta molécula. Resultó que ambas moléculas consideradas dentro de la fase ligera, energética y reductora, participan en los procesos de síntesis. Además, los elementos importantes para la formación de azúcares simples son 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2), 24 átomos de hidrógeno, 6 moléculas de agua:

6СО2 + 24Н + ATP С6Н12О6 + 6Н2O.

La fase oscura de la fotosíntesis es importante para las plantas porque, además de la glucosa, durante este período se forman varios aminoácidos, nucleótidos, ácidos grasos y glicerol.

La fotosíntesis es un proceso natural muy singular. No sólo es la clave para mantener un nivel constante de oxígeno en la atmósfera, sino que también representa la perfección de la naturaleza cuando se crean elementos orgánicos a partir de elementos inorgánicos.