Ciemna i lekka faza fotosyntezy. Gdzie płynie świetlna faza fotosyntezy?

Fotosynteza to proces oczyszczania wody i dwutlenek węgla z użyciem energii świetlnej lub bez niej. Jest charakterystyczny dla roślin. Rozważ jeszcze dalej, co stanowi ciemną i lekką fazę fotosyntezy.

Informacje ogólne

Fotosynteza narządów wyższe rośliny jest arkuszem. Chloroplasty działają jak organoidy. Fotosyntetyczne pigmenty są obecne w błonach ich tylakoidów. Są to karotenoidy i chlorofile. Te ostatnie występują w kilku postaciach (a, c, b, d). Główny z nich jest uważany za chlorofil. W jego cząsteczce uwalniana jest "głowa" porfiryny z atomem magnezu umiejscowionym w centrum, a także złym ogonem. Pierwszy element przedstawiony jest w postaci płaskiej struktury. "Głowa" jest hydrofilowa, dlatego znajduje się na części membrany skierowanej w stronę środowiska wodnego. "Ogon" Fitnika jest hydrofobowy. Dzięki temu zachowuje cząsteczkę chlorofilu w membranie. Chlorofile absorbują niebieskie i fioletowe światło. Odzwierciedlają również zieleń, dzięki czemu rośliny mają dla nich charakterystyczny kolor. W błonach tylakoidowych molekuły chlorofilu są uporządkowane w układy fotosystemów. Systemy 1 i 2 są charakterystyczne dla niebiesko-zielonych alg i roślin, a bakterie fotosyntetyczne mają tylko pierwsze. Drugi system może rozkładać H ₂ O, uwalniać tlen.

Lekka faza fotosyntezy

Procesy zachodzące w roślinach są złożone i wielostopniowe. W szczególności istnieją dwie grupy reakcji. Są ciemną i lekką fazą fotosyntezy. Ten ostatni postępuje z udziałem enzymu ATP, białek transportujących elektrony i chlorofilu. Faza lekka fotosyntezy występuje w błonach tilaktoidów. Chlorofilowe elektrony są wzbudzone i opuszczają cząsteczkę. Następnie padają na zewnętrzną powierzchnię membrany thilactoid. Ona z kolei jest oskarżona negatywnie. Po utlenieniu rozpoczyna się odnawianie cząsteczek chlorofilu. Biorą elektrony z wody, która jest obecna w przestrzeni wewnątrzkwasu. W ten sposób faza lekka fotosyntezy przebiega w membranie podczas rozpadu (fotolizy): H ₂ O + Q light → H ⁺ + OH ^-

Jony hydroksylowe przekształcane są w reaktywne rodniki, które oddają swoje elektrony:

HE ^- → • HE + e ^-

• Rodniki OH łączą się, tworząc wolny tlen i wodę:

4NO • → 2H ₂ O + O ₂ .

W tym samym czasie tlen jest usuwany do otoczenia (zewnętrznego), a wewnątrz tilaktoidu znajduje się nagromadzenie protonów w specjalnym "zbiorniku". W rezultacie, gdy zachodzi faza lekka fotosyntezy, błona tylakoidu z powodu H ⁺ z jednej strony otrzymuje ładunek dodatni. Wraz z tym, ze względu na elektrony, ładuje się negatywnie.

Fosforylacja ADH

Tam, gdzie przebiega faza lekka fotosyntezy, istnieje potencjalna różnica między wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnią membrany. Po osiągnięciu 200 mV protony są przepychane przez kanały syntezy ATP. Zatem faza lekka fotosyntezy zachodzi w błonie podczas fosforylacji ADP do ATP. W tym przypadku wodór atomowy jest ukierunkowany na redukcję specjalnego nośnika fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego NADP + do NADP • H2:

2H ⁺ + 2e ^- + NADF → NADF • H ₂

Faza lekka fotosyntezy obejmuje zatem fotolizę wody. On z kolei towarzyszą trzy główne reakcje:

1. Synteza ATP.
2. Edukacja NADP • H ₂ .
3. Tworzenie tlenu.

Lekkiej fazie fotosyntezy towarzyszy uwalnianie tej ostatniej do atmosfery. NADPH • H2 i ATP przechodzą do zrębu chloroplastu. To kończy fazę światła fotosyntezy.

Kolejna grupa reakcji

W ciemnej fazie fotosyntezy nie potrzeba energii świetlnej. Przechodzi do zrębu chloroplastu. Reakcje przedstawione są w postaci łańcucha kolejno następujących po sobie przemian dwutlenku węgla pochodzącego z powietrza. W rezultacie glukoza i inne materia organiczna. Pierwsza reakcja to fiksacja. Ribulozobifosfat (cukier 5-węglowy) riBF działa jako akceptor dwutlenku węgla. Katalizatorem w reakcji jest karboksylaza rybulozobifosfosfata (enzym). W wyniku karboksylacji riBF tworzy się niestabilny związek sześciowęglowodorowy. Niemal natychmiast rozpada się na dwie cząsteczki PGA (kwasu fosfoglicerynowego). Po tym następuje cykl reakcji, w którym przekształca się on w glukozę w kilka produktów pośrednich. Wykorzystują energię NADP • H2 i ATP, które zostały przekształcone, gdy trwała lekka faza fotosyntezy. Cykl tych reakcji jest nazywany "cyklem Calvina". Może być reprezentowany w następujący sposób:

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

Poza glukozą podczas fotosyntezy powstają inne monomery związków organicznych (złożonych). Należą do nich w szczególności kwasy tłuszczowe, gliceryna, nukleotydy aminokwasowe.

Reakcja C3

Są one rodzajem fotosyntezy, w której jako pierwszy produkt powstają trzy związki węgla. To jest opisane powyżej jako cykl Calvina. Charakterystyczne cechy fotosyntezy C3 to:

1. RibF jest akceptorem dwutlenku węgla.
2. Reakcja karboksylacji katalizuje Ribe-karboksylazę.
3. Tworzy się sześciowęglową substancję, która następnie rozpada się na 2 FGK.

Kwas fosfoglicerynowy redukuje się do TF (trifosforan). Niektóre z nich są ukierunkowane na regenerację rybulozobifosfatu, a reszta jest przekształcana w glukozę.

Reakcja C4

Ten rodzaj fotosyntezy charakteryzuje się pojawieniem się związków czterowęglowych jako pierwszego produktu. W 1965 roku okazało się, że substancje C4 pojawiają się najpierw w niektórych roślinach. Na przykład stwierdzono go w przypadku prosa, sorgo, trzciny cukrowej, kukurydzy. Te kultury zaczęto nazywać roślinami C4. W następnym, 1966 roku, Slack i Hatch (australijscy naukowcy) ujawnili, że prawie całkowicie nie cierpią na fotoodpowiedzenie. Stwierdzono również, że takie rośliny C4 są znacznie wydajniejsze w absorpcji dwutlenku węgla. W rezultacie ścieżka transformacji węgla w takich kulturach została nazwana ścieżką Hatch-Slack.

Wniosek

Wartość fotosyntezy bardzo duży. Dzięki niemu ogromne ilości dwutlenku węgla (miliardy ton) są corocznie absorbowane z atmosfery. Zamiast tego wytwarza nie mniej tlenu. Fotosynteza działa jako główne źródło powstawania związków organicznych. Tlen jest zaangażowany w tworzenie warstwa ozonowa, chroni żywe organizmy przed narażeniem na krótkofalowe promieniowanie UV. W procesie fotosyntezy liść pochłania tylko 1% całkowitej energii padającego na nią światła. Jego wydajność mieści się w granicach 1 g związku organicznego na 1 kw. Km. m powierzchnia na godzinę.