Автотрофная ассимиляция

Автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических (СО₂ и Н₂О). К ним относят зеленые растения и микроорганизмы. В зависимости от того, какой источник энергии используется автотрофными организмами для синтеза органических веществ, их делят на две группы: фототрофы и хемотрофы.

Зеленые растения - фототрофы. Для ассимиляции они используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ. Зеленые растения имеют в хлоропластах хлорофилл. При участии хлорофилла происходит фотосинтез. Фотосинтез - процесс преобразования солнечной энергии в потенциальную энергию химических связей в органических веществах. Фотосинтез состоит из двух фаз: световой и темновой.

Световая фаза. Под действием света молекула хлорофилла, находящаяся в гранах хлоропласта, получает избыток энергии. Часть этой энергии идет на расщепление (фотолиз) молекулы воды.

H₂O ^→Э H⁺ + OH^-

Ионы водорода присоединяют к себе электрон, превращаются в свободный атом водорода.

Н⁺ + е ^→ Н

44

Водород Н идет на восстановление переносчика НАДФ⁺ (никотинамидадениндинуклеотид фосфат).

НАДФ⁺ + Н ^→ НАДФ · Н

НАДФ · Н переходит в строму хлоропласта, где участвует в синтезе углеводов.

Ионы ОН^-, отдав электрон, превращаются в свободные радикалы, которые взаимодействуют друг с другом, образуют воду и свободный кислород.

4 ОН^{- →} O₂ + 2Н₂O

Другая часть энергии используется для синтеза АТФ из АДФ.

АДФ + Ф ^→ АТФ

В световую фазу фотосинтеза образуются: 1) богатое энергетическими связями вещество - АТФ; 2) свободный кислород - О₂; 3) происходит присоединение Н (водорода) к переносчику, образуется НАДФ · Н.

Реакции световой фазы идут без участия ферментов.

Темновая фаза. В темновой фазе происходит связывание СО2. В реакциях темновой фазы участвуют молекулы АТФ и атомы водорода, образовавшиеся в процессе фотолиза и связанные с молекулами-переносчиками. Реакции этой фазы происходят в строме хлоропластов при участии ферментов.

6СО₂ + 24Н ^→ С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О

Полученные в результате темновой фазы фотосинтеза молекулы моносахарида - глюкозы через ряд ферментативных реакций превращаются в полисахариды. Так энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей сложных органических веществ.

45

Суммарная реакция фотосинтеза:

6CO₂ + 6H₂O ^→Э C₆H₁₂O₆ + 6O₂

В результате фотосинтеза образуются органические вещества и кислород атмосферы.

46