Пластический обмен

Пластический обмен, или ассимиляция, представляет собой совокупность реакций, обеспечивающих синтез сложных органических соединений в клетке. Гетеротрофные организмы строят собственные органические вещества из органических компонентов пищи. Гетеротрофная ассимиляция сводится, по существу, к перестройке молекул.
Органические вещества пиши (белки, жиры, углеводы) пищеварение
------------- Простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты,
Биологические сиитез
моносахара)----------------------- Макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы)
Автотрофные организмы способны полностью самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических молекул, потребляемых из внешней среды. В процессе автотрофной ассимиляции реакции фото- и хемосинтеза, обеспечивающие образование простых органических соединений, предшествуют биологическим синтезам макромолекул:
Фотосинтез, хемосинтез
Неорганические вещества (СО 2, Н 2 О)-------------------------->
--------------» Простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты,
Биологические синтезы
моносахара) -----------► Макромолекулы тела (белки, жиры,углеводы)
Фотосинтез. Фотосинтез это синтез органических соединений из неорганических за счет энергии света. Ведущую роль в процессе фотосинтеза играют фотосинтезирующие пигменты, улавливать свет и превращать его энергию в химическую энергию. Фотосинтезирующие пигменты - это белковоподобные вещества, наиболее важный из них в энергетическом плане - это хлорофилл а, встречается он у всех видов фотосинтетиков, кроме бактерий-фотосинтетиков. Фотосинтезирующие пигменты встроены во внутреннюю мембрану пластид у эукариот или во впячивание цитоплазматической мембраны у прокариот.
Процесс фотосинтеза состоит из 2 последовательных фаз: световой и темновой.
Световая фаза фотосинтеза происходит только на свету в мембране гран при участии хлорофилла, белков-переносчиков и АТФ-синтетазы. Под действием кванта света хлорофилл теряет электрон, переходя в возбужденное состояние:
Хл свет Хл+е - . Эти электроны передаются переносчиками на наружную, т.е. обращенную к матриксу, поверхность мембраны тилакоидов, где они накапливаются . Одновременно внутри полостей тилакоидов происходит фотолиз воды, т.е. разложение под действием энергии света:
Н20-> Н + + ОН –
Ионы гидроксила (ОН) отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы ОН -:
ОН- -е- --->ОН
Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их, а радикалы ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:
Хл*+ё-----Хл
40Н'--------2Н20 + 02
Протоны водорода (Н+), образующиеся при фотолизе воды, не могут проникнуть через мембрану граны и накапливаются внутри нее, создавая и пополняя протонный резервуар (Н + -резервуар). В результате внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно (за счет Н+), а наружная отрицательно (за счет электронов). При достижении критической величины разности потенциалов сила электрической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ-синтетазы. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, которая используется для фосфорилирования имеющихся в матриксе пластид молекул АДФ:
АДФ + Н3Р04---------АТФ
Ионы водорода, оказавшись на внутренней мембране тилакоидов, встречаются там с электронами, образуя атомарный водород, который восстанавливает НАДФ+:
2Н++4ё+НАДФ+---------НАДФ • Н2
Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходит три процесса: образование кислорода, вследствие разложения воды, синтез АТФ и образование молекул водорода в форме НАДФ-Н2. Кислород поступает в атмосферу, а АТФ и НАДФ • Н2 транспортируются в матрикс пластид и участвуют в процессах темновой фазы фотосинтеза.
Темновая фаза фотосинтеза протекает в матриксе хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных превращений С02, поступающего из воздуха. Реакции темновой фазы фотосинтеза осуществляются за счет энергии АТФ и НАДФ • Н2 использования имеющихся в пластидах пятиуглеродных сахаров, один из которых - рибулозодифосфат - является акцептором С02 воздуха. При этом образуются соединения, которые последовательно восстанавливаются до шестиуглеродной молекулы глюкозы. Суммарная реакция фотосинтеза:
С02+ 6Н2О--------С6Н1206+602
В процессе фотосинтеза, кроме моносахаридов (глюкозы и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры др. органических соединений - аминокислоты, глицерин, жирные кислоты. Таким образом, благодаря фотосинтезу растительные клетки обеспечивают себя необходимыми органическими веществами и кислородом.