Tamna i svjetla faza fotosinteze. Kamo teče svjetlosna faza fotosinteze?

Fotosinteza je proces tretiranja vode i ugljični dioksid sa ili bez uporabe svjetlosne energije. Karakteristično je za biljke. Razmotrite dalje što čini tamnu i svjetlu fazu fotosinteze.

Opće informacije

Fotosinteza organa više biljke je list. Kloroplasti djeluju kao organoidi. Fotosintetski pigmenti su prisutni u membranama njihovih tilakoida. To su karotenoidi i klorofili. Potonji postoje u nekoliko oblika (a, c, b, d). Glavni se smatra a-klorofilom. U svojoj molekuli, porfirinska "glava" se oslobađa s atomom magnezija smještenim u sredini, kao i opaki rep. Prvi element je prikazan u obliku ravne strukture. "Glava" je hidrofilna, stoga se nalazi na dijelu membrane koji je usmjeren na vodeni okoliš. Fitnik "rep" je hidrofoban. Zbog toga zadržava molekulu klorofila u membrani. Klorofili apsorbiraju plavo-ljubičastu i crvenu svjetlost. Oni također odražavaju zeleno, zbog čega biljke imaju karakterističnu boju za njih. U membranama tilaktoida molekule klorofila organizirane su u fotosustave. Sustavi 1 i 2 karakteristični su za plavo-zelene alge i biljke, a fotosintetske bakterije imaju samo prvu. Drugi sustav može razgraditi H20, osloboditi kisik.

Svjetlosna faza fotosinteze

Procesi koji se odvijaju u biljkama su složeni i višestupanjski. Konkretno, postoje dvije skupine reakcija. Oni su tamna i svjetla faza fotosinteze. Potonji se odvija uz sudjelovanje enzima ATP, proteina koji transportiraju elektrone i klorofila. Svjetlosna faza fotosinteze javlja se u membranama tilaktoida. Elektroni klorofila su uzbuđeni i napuštaju molekulu. Nakon toga padaju na vanjsku površinu membrane tilaktoida. Ona je pak zauzeta negativno. Nakon oksidacije započinje obnova molekula klorofila. Oni uzimaju elektrone iz vode koja je prisutna u intralakoidnom prostoru. Tako se svjetlosna faza fotosinteze odvija u membrani tijekom raspada (fotoliza): H ₂ O + Q svjetla → H ⁺ + OH ^-

Hidroksilni ioni pretvaraju se u reaktivne radikale, dajući im elektrone:

HE ^- → • HE + e ^-

• OH radikali se udružuju u slobodni kisik i vodu:

4NO • → 2H2O + O2.

U isto vrijeme, kisik se uklanja u okolni (vanjski) okoliš, a unutar tilaktoida dolazi do akumulacije protona u posebnom “spremniku”. Kao rezultat toga, gdje se svjetlosna faza fotosinteze odvija, membrana tilaktoida zbog H ⁺ s jedne strane dobiva pozitivan naboj. Uz to, zbog elektrona, ona se tereti negativno.

ADH fosforilacija

Tamo gdje se odvija svjetlosna faza fotosinteze, postoji moguća razlika između unutarnje i vanjske površine membrane. Kada dostigne 200 mV, protoni se guraju kroz kanale ATP sintetaze. Tako se svjetlosna faza fotosinteze pojavljuje u membrani tijekom fosforilacije ADP u ATP. U isto vrijeme, atomski vodik je usmjeren na redukciju posebnog nosača nikotinamid adenin dinukleotid fosfata NADP + na NADP • H2:

2H ⁺ + 2e ^- + NADF → NADF • H2

Svjetlosna faza fotosinteze tako uključuje fotolizu vode. On je, pak, popraćen s tri glavne reakcije:

1. ATP sinteza.
2. Obrazovanje NADP • H ₂ .
3. Nastajanje kisika.

Svjetlosnu fazu fotosinteze prati oslobađanje potonje u atmosferu. NADPH • H2 i ATP ulaze u stromu kloroplasta. Time je završena svjetlosna faza fotosinteze.

Druga skupina reakcija

Za tamnu fazu fotosinteze nije potrebna svjetlosna energija. Odlazi u stromu kloroplasta. Reakcije su predstavljene u obliku lanca uzastopnih transformacija ugljičnog dioksida koji dolazi iz zraka. Kao rezultat toga, glukoza i drugo organska tvar. Prva reakcija je fiksacija. Ribulozobifosfat (pet-ugljični šećer) riBF djeluje kao akceptor ugljičnog dioksida. Katalizator u reakciji je ribulozobifosfat-karboksilaza (enzim). Kao rezultat karboksilacije riBF, formira se šest-ugljični nestabilni spoj. Skoro se trenutno razbija u dvije molekule PGA (fosfoglicerinska kiselina). Nakon toga slijedi ciklus reakcija, gdje se pretvara u glukozu kroz nekoliko međuproizvoda. Koriste energiju NADP • H ₂ i ATP, koji su pretvoreni u vrijeme svjetlosne faze fotosinteze. Ciklus tih reakcija naziva se "Calvinov ciklus". Može se predstaviti na sljedeći način:

6C02 + 24H + + ATP → C6H12O6 + 6H20

Osim glukoze, tijekom fotosinteze nastaju i drugi monomeri organskih (kompleksnih) spojeva. To uključuje, naročito, masne kiseline, glicerin, nukleotide amino kiselina.

Reakcija C3

Oni su vrsta fotosinteze u kojoj se formiraju tri ugljikova spoja kao prvi proizvod. To je gore opisano kao ciklus Calvina. Karakteristične značajke fotosinteze C3 su:

1. RibF je akceptor za ugljični dioksid.
2. Reakcija karboksilacije katalizira Ribe-karboksilazu.
3. Nastaje tvar koja sadrži šest ugljika, koja se zatim raspada u 2 FGK.

Fosfoglicerična kiselina reducira se na TF (triose fosfat). Neke od njih usmjerene su na regeneraciju ribulozobifosfata, a ostatak se pretvara u glukozu.

Reakcija C4

Ovu vrstu fotosinteze karakterizira pojava spojeva s četiri ugljika kao prvog proizvoda. Godine 1965. otkriveno je da se u nekim biljkama pojavljuju C4 tvari. Na primjer, pronađen je za proso, sirak, šećernu trsku, kukuruz. Te su se kulture počele zvati C4-biljke. U sljedećem, 1966., Slack i Hatch (australski znanstvenici) otkrili su da gotovo u potpunosti nemaju fotostipaciju. Također je utvrđeno da su takve C4 biljke mnogo učinkovitije u apsorpciji ugljičnog dioksida. Kao rezultat, put transformacije ugljika u takvim kulturama naziva se Hatch-Slack put.

zaključak

Vrijednost fotosinteze vrlo velik. Zahvaljujući njemu, godišnje se iz atmosfere apsorbiraju ogromne količine ugljičnog dioksida (milijarde tona). Umjesto toga, on ne proizvodi manje kisika. Fotosinteza djeluje kao glavni izvor stvaranja organskih spojeva. Kisik je uključen u formaciju ozonski omotač, štiti žive organizme od izlaganja kratkovalnom UV zračenju. U procesu fotosinteze list apsorbira samo 1% ukupne energije svjetlosti koja pada na nju. Njegova produktivnost je unutar 1 g organskog spoja po 1 km2. m površine po satu.