Биохимия фотосинтеза [Clockwork]

• Биохимия изучает преобразование энергии в живых организмах.  

• Энергия поступает от Солнца, растения преобразуют её в пищу через фотосинтез.  

• Растения создают кислород и сахар из воды и углекислого газа.  

• Фотосистема II — ключевой компонент фотосинтеза, состоящий из белков, пигментов и ионов металла.  

• Она обеспечивает жизнь на Земле, преобразуя энергию света в химическую энергию.  

• Клетка растения содержит хлоропласты, где происходит фотосинтез.  

• Внутри хлоропластов находятся тилакоиды, разделённые на люмен и строму.  

• Тилакоидная мембрана создаёт градиент концентрации веществ для фотосинтеза.  

• Основные элементы фотосистемы II: структурные белки, антенны, реакционный центр и водо-окисляющий комплекс ВОК.  

• ВОК помогает расщеплять молекулы воды, используя энергию света.  

• Хлорофилл А улавливает фотоны и направляет их энергию к реакционному центру.  

• Хлорофилл поглощает красный и синий свет, отражая зелёный.  

• Пигмент P680 поглощает красный свет и является сильным окислителем.  

• Он собирает энергию фотонов и использует её для расщепления молекул воды.  

• Цикл начинается с связывания двух молекул воды с ВОК.  

• Фотон возбуждает электрон в P680, который становится P680+ и начинает расщеплять воду.  

• Процесс повторяется до образования кислорода.  

• Возбуждённые электроны попадают в пластохинон, который запускает следующий этап фотосинтеза.  

• Протоны накапливаются в люмене, создавая градиент концентрации.  

• Клетки используют протоны для последней стадии световой реакции.  

• Четыре фотона и две молекулы воды превращаются в одну молекулу кислорода, четыре протона и четыре возбуждённых электрона.  

• Кислород покидает хлоропласт, а протоны и электроны питают следующие стадии световой реакции.  

• Хлорофилл поглощает свет, возбуждая электроны, и использует эту энергию для расщепления воды.  

• Фотосистема II — ключевой механизм, объединяющий биологию, физику и геологию.  

• До появления фотосистемы II солнце было опасным для жизни.  

• Два с половиной миллиарда лет назад бактерии развили механизм, похожий на фотосистему II.  

• Кислород, выделенный бактериями, поднялся в верхние слои атмосферы, образовав озоновый слой.  

• Фотосистема II превратила солнце из источника разрушения в генератор жизненной энергии.  

• Этот механизм изменил историю развития жизни на Земле.  

• Растения превращают солнечный свет в еду, являясь основой экосистемы.  

• Видео объясняет, как растения химически извлекают пользу из солнечного света.  

• Внутри хлоропласта находятся тилакоиды — преобразователи энергии.  

• Электроны помогают протонам попадать в люмен тилакоидов.  

• Заряд электронов отрицательный, а протонов — положительный.  

• Протоны обеспечивают рабочую силу, а электроны — источник питания.  

• Пластохинон движется к цитохром-б-ф комплексу.  

• Цитохром-б-ф комплекс направляет электроны двумя путями, увеличивая заряд люмена.  

• Электроны расходятся: половина спускается, другая поднимается.  

• Пластохинон дозаряжается, извлекая протоны из стромы.  

• Пластохинон диффудирует к другому цитохром-б-6-ф комплексу, повышая эффективность системы.  

• Последние электроны используются для снабжения темновых реакций фотосинтеза.  

• Для завершения процесса фотосинтеза требуется дополнительная энергия.  

• У растений есть средства для её добычи.  

• Фотосистема 1 была открыта первой и во многом похожа на систему 2.  

• Состоит из трёх субъединиц, а не из двух, и не имеет кислород-выделяющего комплекса.  

• Содержит светособирающие пигменты и особую пару молекул хлорофилла, поглощающих свет длиной волны 700 нанометров.  

• Реакционный центр возбуждается при поглощении солнечной энергии и передаёт электрон по цепи акцепторов.  

• Электроны передаются на феридоксин, который переносит их в строму.  

• Цикл повторяется до следующего фотона.  

• Феридоксин связывает электроны с ферментом, который передаёт их на молекулу НАД+.  

• Для превращения НАД+ в НАДФ+ требуется атом водорода и два электрона.  

• Солнечный свет преобразует потенциальную энергию в химическую.  

• АТФ-синтаза — ключевой механизм, производящий энергию для клеток.  

• В хлоропластах АТФ помогает превращать диоксид углерода в глюкозу.  

• В митохондриях АТФ-синтаза извлекает энергию из сахаров для создания АТФ.