Gdje se odvija tamna faza fotosinteze? Svetlosna faza fotosinteze. U kojoj fazi fotosinteze dolazi do sinteze ATP-a?

- sinteza organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode uz obavezno korištenje svjetlosne energije:

6CO 2 + 6H 2 O + Q svjetlo → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Kod viših biljaka organ fotosinteze je list, organele fotosinteze su hloroplasti (struktura hloroplasta je predavanje br. 7). Tilakoidne membrane hloroplasta sadrže fotosintetske pigmente: hlorofile i karotenoide. Postoji nekoliko različitih vrsta hlorofila ( a b c d), glavni je hlorofil a. U molekuli hlorofila može se razlikovati porfirinska "glava" s atomom magnezija u središtu i fitol "rep". Porfirinska “glava” je ravne strukture, hidrofilna je i stoga leži na površini membrane koja je okrenuta prema vodenom okruženju strome. "Rep" fitola je hidrofoban i tako zadržava molekul hlorofila u membrani.

Klorofil apsorbira crvenu i plavo-ljubičastu svjetlost, reflektira zelenu i stoga daje biljkama karakterističnu zelenu boju. Molekuli klorofila u tilakoidnim membranama organizirani su u fotosistemi. Biljke i plavo-zelene alge imaju fotosistem-1 i fotosistem-2; fotosintetske bakterije imaju fotosistem-1. Samo fotosistem-2 može razgraditi vodu oslobađanjem kiseonika i uzeti elektrone iz vodonika vode.

Fotosinteza je složen višestepeni proces; Reakcije fotosinteze dijele se u dvije grupe: reakcije svetlosna faza i reakcije tamna faza.

svetlosna faza

Ova faza se javlja samo u prisustvu svjetlosti u tilakoidnim membranama uz učešće hlorofila, proteina nosača elektrona i enzima ATP sintetaze. Pod djelovanjem kvanta svjetlosti, elektroni klorofila se pobuđuju, napuštaju molekulu i ulaze na vanjsku stranu tilakoidne membrane, koja na kraju postaje negativno nabijena. Oksidirani molekuli hlorofila se obnavljaju uzimanjem elektrona iz vode koja se nalazi u intratilakoidnom prostoru. To dovodi do raspadanja ili fotolize vode:

H 2 O + Q svjetlo → H + + OH -.

Hidroksilni joni doniraju svoje elektrone, pretvarajući se u reaktivne radikale. OH:

OH - → .OH + e - .

Radikali.OH se kombinuju u vodu i slobodni kiseonik:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

U tom slučaju kisik se uklanja u vanjsko okruženje, a protoni se akumuliraju unutar tilakoida u "rezervoar protona". Kao rezultat toga, tilakoidna membrana je, s jedne strane, pozitivno nabijena zbog H +, s druge negativno zbog elektrona. Kada razlika potencijala između vanjske i unutrašnje strane tilakoidne membrane dostigne 200 mV, protoni se potiskuju kroz kanale ATP sintetaze i ADP se fosforilira u ATP; atomski vodik se koristi za obnavljanje specifičnog nosača NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) u NADP H 2:

2H + + 2e - + NADP → NADP H 2.

Dakle, fotoliza vode nastaje u svjetlosnoj fazi, koju prate tri kritične procese: 1) ATP sinteza; 2) formiranje NADP·H 2; 3) stvaranje kiseonika. Kiseonik difunduje u atmosferu, ATP i NADP·H 2 se transportuju do strome hloroplasta i učestvuju u procesima tamne faze.

1 - stroma hloroplasta; 2 - grana tilakoid.

tamna faza

Ova faza se odvija u stromi hloroplasta. Njegove reakcije ne zahtijevaju energiju svjetlosti, pa se dešavaju ne samo na svjetlu, već i u mraku. Reakcije tamne faze su lanac uzastopnih transformacija ugljičnog dioksida (dolazi iz zraka), što dovodi do stvaranja glukoze i drugih organskih tvari.

Prva reakcija u ovom lancu je fiksacija ugljičnog dioksida; akceptor ugljičnog dioksida je šećer od pet ugljika ribuloza bisfosfat(RiBF); enzim katalizuje reakciju ribuloza bisfosfat karboksilaza(RiBP-karboksilaza). Kao rezultat karboksilacije ribuloza bisfosfata nastaje nestabilno jedinjenje sa šest ugljika, koje se odmah raspada na dva molekula fosfoglicerinske kiseline(FGK). Zatim dolazi do ciklusa reakcija u kojima se, kroz niz međuproizvoda, fosfoglicerinska kiselina pretvara u glukozu. Ove reakcije koriste energije ATP-a i NADP·H 2 formirane u svjetlosnoj fazi; Ciklus ovih reakcija naziva se Calvinov ciklus:

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

Osim glukoze, tokom fotosinteze nastaju i drugi monomeri složenih organskih jedinjenja - aminokiseline, glicerol i masne kiseline, nukleotidi. Trenutno postoje dvije vrste fotosinteze: C 3 - i C 4 - fotosinteza.

C 3 -fotosinteza

Ovo je vrsta fotosinteze u kojoj su jedinjenja sa tri ugljika (C3) prvi proizvod. C 3 -fotosinteza je otkrivena prije C 4 -fotosinteze (M. Calvin). Upravo je C3-fotosinteza opisana gore, pod naslovom "Tamna faza". Karakteristične karakteristike fotosinteze C 3: 1) RiBP je akceptor ugljičnog dioksida, 2) RiBP karboksilaza katalizuje reakciju karboksilacije RiBP, 3) kao rezultat RiBP karboksilacije nastaje jedinjenje sa šest ugljika, koje se raspada na dva FHA. FHA je vraćen na trioza fosfata(TF). Dio TF se koristi za regeneraciju RiBP, dio se pretvara u glukozu.

1 - hloroplast; 2 - peroksizom; 3 - mitohondrija.

Ovo je uzimanje kisika ovisno o svjetlosti i oslobađanje ugljičnog dioksida. Još početkom prošlog veka ustanovljeno je da kiseonik inhibira fotosintezu. Kako se pokazalo, ne samo ugljični dioksid, već i kisik može biti supstrat za RiBP karboksilazu:

O 2 + RiBP → fosfoglikolat (2S) + FHA (3S).

Enzim se zove RiBP-oksigenaza. Kiseonik je kompetitivni inhibitor fiksacije ugljičnog dioksida. Fosfatna grupa se cijepa i fosfoglikolat postaje glikolat, koji biljka mora iskoristiti. Ulazi u peroksizome, gdje se oksidira u glicin. Glicin ulazi u mitohondrije, gdje se oksidira u serin, uz gubitak već fiksiranog ugljika u obliku CO2. Kao rezultat, dva molekula glikolata (2C + 2C) se pretvaraju u jedan FHA (3C) i CO2. Fotorespiracija dovodi do smanjenja prinosa C 3 -biljki za 30-40% ( C 3 -biljke- biljke koje karakteriše C 3 -fotosinteza).

C 4 -fotosinteza - fotosinteza, u kojoj su prvi proizvod jedinjenja sa četiri ugljika (C 4). Godine 1965. ustanovljeno je da su u nekim biljkama (šećerna trska, kukuruz, sirak, proso) prvi produkti fotosinteze četverougljične kiseline. Takve biljke se nazivaju Sa 4 biljke. Godine 1966. australski naučnici Hatch i Slack pokazali su da biljke C 4 praktično nemaju fotorespiraciju i mnogo efikasnije apsorbiraju ugljični dioksid. Počeo se nazivati ​​put transformacije ugljika u C 4 biljkama od Hatch-Slack.

C 4 biljke karakterizira posebna anatomska struktura lista. Svi provodni snopovi su okruženi dvostrukim slojem ćelija: spoljašnji su ćelije mezofila, a unutrašnji su ćelije obloge. Ugljični dioksid je fiksiran u citoplazmi stanica mezofila, akceptor je fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), kao rezultat PEP karboksilacije nastaje oksaloacetat (4C). Proces je kataliziran PEP karboksilaza. Za razliku od RiBP karboksilaze, PEP karboksilaza ima visok afinitet prema CO 2 i, što je najvažnije, ne stupa u interakciju sa O 2 . U mezofilnim hloroplastima postoji mnogo grana u kojima se aktivno odvijaju reakcije svjetlosne faze. U hloroplastima ćelija omotača odvijaju se reakcije tamne faze.

Oksaloacetat (4C) se pretvara u malat, koji se transportuje kroz plazmodezmate do ćelija obloge. Ovdje se dekarboksilira i dehidrira da bi se formirao piruvat, CO 2 i NADP·H 2 .

Piruvat se vraća u ćelije mezofila i regeneriše na račun ATP energije u PEP. CO 2 se ponovo fiksira pomoću RiBP karboksilaze uz formiranje FHA. Za regeneraciju PEP potrebna je energija ATP-a, tako da je potrebno skoro dvostruko više energije nego za fotosintezu C 3.

Važnost fotosinteze

Zahvaljujući fotosintezi, milijarde tona ugljičnog dioksida se apsorbiraju iz atmosfere svake godine, oslobađaju se milijarde tona kisika; fotosinteza je glavni izvor stvaranja organskih tvari. Ozonski omotač nastaje od kiseonika, koji štiti žive organizme od kratkotalasnog ultraljubičastog zračenja.

Tokom fotosinteze, zeleni list koristi samo oko 1% sunčeve energije koja pada na njega, a produktivnost je oko 1 g organske tvari po 1 m 2 površine na sat.

Hemosinteza

Sinteza organskih jedinjenja iz ugljičnog dioksida i vode, koja se ne vrši na račun svjetlosne energije, već na račun energije oksidacije anorganskih tvari, naziva se hemosinteza. Hemosintetski organizmi uključuju neke vrste bakterija.

Nitrifikujuće bakterije oksidiraju amonijak u azotnu, a zatim u azotnu kiselinu (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

gvozdene bakterije pretvaraju željezo željezo u oksid (Fe 2+ → Fe 3+).

Sumporne bakterije oksidiraju vodonik sulfid u sumpor ili sumpornu kiselinu (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Kao rezultat reakcija oksidacije anorganskih tvari, oslobađa se energija koju bakterije pohranjuju u obliku visokoenergetskih veza ATP-a. ATP se koristi za sintezu organskih tvari, koja se odvija slično reakcijama tamne faze fotosinteze.

Hemosintetske bakterije doprinose akumulaciji minerala u tlu, poboljšavaju plodnost tla, potiču prečišćavanje otpadnih voda itd.

Idi predavanja №11“Koncept metabolizma. Biosinteza proteina"

Idi predavanja №13"Metode diobe eukariotskih ćelija: mitoza, mejoza, amitoza"

fotosinteza- sinteza organskih jedinjenja iz neorganskih zahvaljujući svetlosnoj energiji (hv). Ukupna jednačina fotosinteze je:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosinteza se odvija uz sudjelovanje fotosintetskih pigmenata, koji imaju jedinstveno svojstvo pretvaranja sunčeve svjetlosti u energiju kemijske veze u obliku ATP-a. Fotosintetski pigmenti su supstance slične proteinima. Najvažniji od njih je pigment hlorofil. Kod eukariota, fotosintetski pigmenti su ugrađeni u unutrašnju membranu plastida; kod prokariota su ugrađeni u invaginacije citoplazmatske membrane.

Struktura hloroplasta je vrlo slična onoj mitohondrija. Unutrašnja membrana grana tilakoida sadrži fotosintetske pigmente, kao i proteine ​​lanca transporta elektrona i molekule enzima ATP sintetaze.

Proces fotosinteze sastoji se od dvije faze: svijetle i tamne.

svetlosna faza Fotosinteza se odvija samo u prisustvu svjetlosti u membrani tilakoidne grane. U ovoj fazi dolazi do apsorpcije kvanta svjetlosti hlorofilom, formiranja ATP molekula i fotolize vode.

Pod djelovanjem svjetlosnog kvanta (hv), hlorofil gubi elektrone, prelazeći u pobuđeno stanje:

Chl → Chl + e —

Ove elektrone prenosioci prenose na spoljašnje, tj. površina tilakoidne membrane okrenuta prema matriksu, gdje se akumuliraju.

Istovremeno, unutar tilakoida dolazi do fotolize vode, tj. njegovo raspadanje pod uticajem svetlosti

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

Rezultirajući elektroni prenose se nosačima na molekule klorofila i obnavljaju ih: molekuli klorofila se vraćaju u stabilno stanje.

Protoni vodonika, nastali tokom fotolize vode, akumuliraju se unutar tilakoida, stvarajući H + -rezervoar. Kao rezultat toga, unutrašnja površina tilakoidne membrane je nabijena pozitivno (zbog H +), a vanjska površina je negativno nabijena (zbog e -). Kako se suprotno nabijene čestice nakupljaju na obje strane membrane, razlika potencijala se povećava. Kada se dostigne kritična vrijednost razlike potencijala, jačina električnog polja počinje gurati protone kroz kanal ATP sintetaze. Energija koja se oslobađa u ovom slučaju koristi se za fosforilaciju ADP molekula:

ADP + F → ATP

Nastanak ATP-a tokom fotosinteze pod uticajem svetlosne energije naziva se fotofosforilacija.

Vodikovi joni, kada se nađu na vanjskoj površini tilakoidne membrane, tamo se susreću s elektronima i formiraju atomski vodik, koji se vezuje za molekulu nosača vodika NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Tako se tokom svjetlosne faze fotosinteze dešavaju tri procesa: stvaranje kisika uslijed razgradnje vode, sinteza ATP-a, formiranje atoma vodonika u obliku NADP H 2 . Kiseonik difunduje u atmosferu, ATP i NADP H 2 su uključeni u procese tamne faze.

tamna faza fotosinteza se odvija u matriksu hloroplasta i na svjetlu i u mraku i predstavlja niz uzastopnih transformacija CO 2 koji dolazi iz zraka u Calvinovom ciklusu. Reakcije tamne faze odvijaju se zahvaljujući energiji ATP-a. U Calvinovom ciklusu, CO 2 se vezuje za vodonik iz NADP H 2 i formira glukozu.

U procesu fotosinteze, osim monosaharida (glukoze i dr.), sintetišu se i monomeri drugih organskih jedinjenja - aminokiseline, glicerol i masne kiseline. Tako, zahvaljujući fotosintezi, biljke sebi i cijelom životu na Zemlji osiguravaju potrebne organske tvari i kisik.

Uporedne karakteristike fotosinteza i disanje eukariota data je u tabeli:

Kako objasniti tako složen proces kao što je fotosinteza, kratko i jasno? Biljke su jedini živi organizmi koji mogu proizvoditi vlastitu hranu. Kako to rade? Za rast i dobijanje svih potrebnih materija iz okruženje: ugljični dioksid - iz zraka, vode i - iz tla. Takođe im je potrebna energija iz sunčeve svetlosti. Ova energija pokreće određene kemijske reakcije tokom kojih se ugljični dioksid i voda pretvaraju u glukozu (hrana) i fotosinteza. Kratko i jasno, suština procesa se može objasniti i deci školskog uzrasta.

"Zajedno sa svetlošću"

Riječ "fotosinteza" dolazi od dvije grčke riječi - "foto" i "sinteza", kombinacije koja u prijevodu znači "zajedno sa svjetlom". Sunčeva energija se pretvara u hemijsku energiju. Hemijska jednadžba fotosinteze:

6CO 2 + 12H 2 O + svjetlost \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

To znači da se 6 molekula ugljičnog dioksida i dvanaest molekula vode koristi (zajedno sa sunčevom svjetlošću) za proizvodnju glukoze, što rezultira šest molekula kisika i šest molekula vode. Ako ovo predstavimo u obliku verbalne jednadžbe, dobićemo sljedeće:

Voda + sunce => glukoza + kiseonik + voda.

Sunce je veoma moćan izvor energije. Ljudi ga uvijek pokušavaju koristiti za proizvodnju struje, izolaciju kuća, grijanje vode i tako dalje. Biljke su "shvatile" kako da koriste solarnu energiju prije milionima godina jer je to bila neophodna za njihov opstanak. Fotosinteza se može kratko i jasno objasniti na sljedeći način: biljke koriste svjetlosnu energiju sunca i pretvaraju je u kemijsku energiju, a rezultat toga je šećer (glukoza), čiji se višak pohranjuje kao škrob u listovima, korijenu, stabljici. i sjemenke biljke. Energija sunca prenosi se na biljke, kao i na životinje koje te biljke jedu. Kada su biljci potrebne hranljive materije za rast i druge životne procese, ove rezerve su veoma korisne.

Kako biljke apsorbuju sunčevu energiju?

Govoreći o fotosintezi kratko i jasno, vrijedi se dotaknuti pitanja kako biljke uspijevaju apsorbirati sunčevu energiju. To je zbog posebne strukture listova, koja uključuje zelene ćelije - hloroplaste, koji sadrže posebnu tvar zvanu klorofil. To je ono što listovima daje zelenu boju i odgovorno je za apsorpciju energije sunčeve svjetlosti.

Zašto je većina listova široka i ravna?

Fotosinteza se odvija u listovima biljaka. Iznenađujuća je činjenica da su biljke vrlo dobro prilagođene da hvataju sunčevu svjetlost i apsorbiraju ugljični dioksid. Zbog široke površine, uhvatit će se mnogo više svjetla. Iz tog razloga su solarni paneli, koji se ponekad postavljaju na krovove kuća, također široki i ravni. Što je veća površina, to je bolja apsorpcija.

Šta je još važno za biljke?

Baš kao i ljudima, i biljkama su potrebni nutrijenti i nutrijenti da bi ostale zdrave, rasle i dobro funkcionirale. Dobijaju minerale otopljene u vodi iz tla kroz svoje korijenje. Ako zemljištu nedostaju mineralne hranjive tvari, biljka se neće normalno razvijati. Poljoprivrednici često testiraju tlo kako bi bili sigurni da ima dovoljno hranjivih tvari za rast usjeva. Inače pribjegavajte upotrebi gnojiva koja sadrže esencijalne minerale za ishranu i rast biljaka.

Zašto je fotosinteza toliko važna?

Objašnjavajući djeci kratko i jasno fotosintezu, vrijedi spomenuti da je ovaj proces jedna od najvažnijih kemijskih reakcija na svijetu. Koji su razlozi za ovako glasnu izjavu? Prvo, fotosinteza hrani biljke, koje zauzvrat hrane sva druga živa bića na planeti, uključujući životinje i ljude. Drugo, kao rezultat fotosinteze, kisik neophodan za disanje se oslobađa u atmosferu. Sva živa bića udišu kisik i izdišu ugljični dioksid. Srećom, biljke rade suprotno, zbog čega su ljudima i životinjama veoma važne da dišu.

Zadivljujući proces

Ispostavilo se da i biljke znaju disati, ali, za razliku od ljudi i životinja, apsorbiraju ugljični dioksid iz zraka, a ne kisik. Biljke takođe piju. Zato ih treba zalijevati, inače će uginuti. Uz pomoć korijenskog sistema, voda i hranjive tvari se prenose do svih dijelova biljnog tijela, a ugljični dioksid se apsorbira kroz male rupice na listovima. Okidač za pokretanje hemijska reakcija je sunčeva svetlost. Sve nastale metaboličke produkte biljke koriste za ishranu, kisik se oslobađa u atmosferu. Tako možete ukratko i jasno objasniti kako se odvija proces fotosinteze.

Fotosinteza: svijetla i tamna faza fotosinteze

Proces koji se razmatra sastoji se od dva glavna dijela. Postoje dvije faze fotosinteze (opis i tabela - ispod). Prva se zove svetlosna faza. Javlja se samo u prisustvu svjetlosti u tilakoidnim membranama uz učešće hlorofila, proteina nosača elektrona i enzima ATP sintetaze. Šta još krije fotosinteza? Upalite i zamjenjujte jedno drugo kako dan i noć dolaze (Calvinovi ciklusi). U mračnoj fazi dolazi do proizvodnje iste glukoze, hrane za biljke. Ovaj proces se naziva i reakcija nezavisna od svetlosti.

Zaključak

Iz svega navedenog mogu se izvući sljedeći zaključci:

• Fotosinteza je proces koji omogućava dobijanje energije od sunca.
• Svjetlosna energija sunca pretvara se u hemijsku energiju pomoću hlorofila.
• Klorofil daje biljkama zelenu boju.
• Fotosinteza se odvija u hloroplastima lišća biljaka.
• Ugljični dioksid i voda neophodni su za fotosintezu.
• Ugljični dioksid ulazi u biljku kroz sitne rupice, stomate, a kisik izlazi kroz njih.
• Voda se apsorbuje u biljku kroz njeno korenje.
• Bez fotosinteze ne bi bilo hrane na svijetu.

Sa ili bez svetlosne energije. Karakteristično je za biljke. Razmotrimo dalje koje su tamne i svijetle faze fotosinteze.

Opće informacije

Organ fotosinteze kod viših biljaka je list. Hloroplasti djeluju kao organele. Membrane njihovih tilakoida sadrže fotosintetske pigmente. To su karotenoidi i hlorofili. Potonji postoje u nekoliko oblika (a, c, b, d). Glavni je a-hlorofil. Njegov molekul sadrži porfirinsku "glavu" sa atomom magnezijuma koji se nalazi u centru, kao i fitol "rep". Prvi element je predstavljen kao ravna struktura. "Glava" je hidrofilna, pa se nalazi na onom dijelu membrane koji je usmjeren prema vodenoj sredini. Fitol "rep" je hidrofoban. Zbog toga zadržava molekul hlorofila u membrani. Klorofil apsorbira plavo-ljubičasto i crveno svjetlo. Oni također odražavaju zelenu boju, dajući biljkama njihovu karakterističnu boju. U tilaktičkim membranama, molekuli hlorofila su organizovani u fotosisteme. Plavo-zelene alge i biljke karakteriziraju sistemi 1 i 2. Fotosintetske bakterije imaju samo prvi. Drugi sistem može razgraditi H 2 O i osloboditi kiseonik.

Svetlosna faza fotosinteze

Procesi koji se odvijaju u biljkama su složeni i višestepeni. Posebno se razlikuju dvije grupe reakcija. To su tamna i svijetla faza fotosinteze. Potonji se odvija uz učešće enzima ATP, proteina za transport elektrona i hlorofila. Svjetlosna faza fotosinteze javlja se u membranama tilaktoida. Elektroni klorofila se pobuđuju i napuštaju molekul. Nakon toga padaju na vanjsku površinu tilaktičke membrane. Ona je zauzvrat negativno naelektrisana. Nakon oksidacije počinje obnova molekula klorofila. Oni uzimaju elektrone iz vode koja je prisutna u intralakoidnom prostoru. Dakle, svetlosna faza fotosinteze se odvija u membrani tokom raspada (fotolize): H 2 O + Q svetlost → H + + OH -

Hidroksilni ioni se pretvaraju u reaktivne radikale doniranjem svojih elektrona:

OH - → .OH + e -

OH radikali se kombinuju i formiraju slobodni kiseonik i vodu:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

U tom slučaju, kisik se uklanja u okolni (vanjski) medij, a protoni se akumuliraju unutar tilaktoida u posebnom "rezervoaru". Kao rezultat toga, gdje se odvija svjetlosna faza fotosinteze, tilaktička membrana dobiva pozitivan naboj zbog H + s jedne strane. Istovremeno, zbog elektrona je negativno nabijen.

Fosfirilacija ADP

Tamo gdje se odvija svjetlosna faza fotosinteze, postoji razlika potencijala između unutrašnje i vanjske površine membrane. Kada dostigne 200 mV, protoni se potiskuju kroz kanale ATP sintetaze. Dakle, svjetlosna faza fotosinteze nastaje u membrani kada se ADP fosforilira u ATP. U ovom slučaju atomski vodik je usmjeren na redukciju posebnog nosača nikotinamid adenin dinukleotid fosfata NADP+ u NADP.H2:

2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2

Svjetlosna faza fotosinteze stoga uključuje fotolizu vode. To pak prate tri glavne reakcije:

1. Sinteza ATP-a.
2. Obrazovanje NADP.H 2 .
3. Formiranje kiseonika.

Svjetlosna faza fotosinteze praćena je oslobađanjem fotosinteze u atmosferu. NADP.H2 i ATP kreću se u stromu hloroplasta. Time se završava svjetlosna faza fotosinteze.

Druga grupa reakcija

Tamna faza fotosinteze ne zahtijeva svjetlosnu energiju. Ide u stromu hloroplasta. Reakcije su predstavljene kao lanac uzastopnih transformacija ugljičnog dioksida koji dolazi iz zraka. Kao rezultat, nastaje glukoza i druge organske tvari. Prva reakcija je fiksacija. RiBF djeluje kao akceptor ugljičnog dioksida. Katalizator u reakciji je ribuloza bisfosfat karboksilaza (enzim). Kao rezultat karboksilacije RiBP, formira se nestabilno jedinjenje sa šest ugljenika. Gotovo trenutno se raspada na dva molekula FHA (fosfoglicerinske kiseline). Nakon toga slijedi ciklus reakcija, gdje se pretvara u glukozu kroz nekoliko međuproizvoda. Oni koriste energije NADP.H 2 i ATP-a, koje su pretvorene kada se odvijala svjetlosna faza fotosinteze. Ciklus ovih reakcija naziva se "Calvinov ciklus". Može se predstaviti na sljedeći način:

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

Osim glukoze, tokom fotosinteze nastaju i drugi monomeri organskih (složenih) spojeva. To uključuje, posebno, masne kiseline, glicerol, aminokiseline, nukleotide.

C3 reakcije

Oni su vrsta fotosinteze u kojoj se kao prvi proizvod formiraju spojevi sa tri ugljika. On je taj koji je gore opisan kao Calvinov ciklus. Karakteristične karakteristike fotosinteze C3 su:

1. RiBP je akceptor za ugljični dioksid.
2. Reakciju karboksilacije katalizira RiBP karboksilaza.
3. Formira se tvar sa šest ugljika, koja se potom razlaže na 2 FHA.

Fosfoglicerinska kiselina se redukuje u TF (trioza fosfate). Neki od njih se šalju na regeneraciju ribuloza bifosfata, a ostatak se pretvara u glukozu.

C4 reakcije

Ovu vrstu fotosinteze karakteriše pojava jedinjenja sa četiri ugljika kao prvog proizvoda. Godine 1965. otkriveno je da se supstance C4 prvo pojavljuju u nekim biljkama. Na primjer, to je utvrđeno za proso, sirak, šećernu trsku, kukuruz. Ove kulture su postale poznate kao C4 biljke. Sljedeće, 1966. godine, Slack i Hatch (australski naučnici) su otkrili da im skoro u potpunosti nedostaje fotorespiracija. Također je otkriveno da su takve C4 biljke mnogo efikasnije u apsorpciji ugljičnog dioksida. Kao rezultat toga, put transformacije ugljika u takvim kulturama nazvan je Hatch-Slack put.

Zaključak

Važnost fotosinteze je veoma velika. Zahvaljujući njemu, ugljični dioksid se svake godine apsorbira iz atmosfere u ogromnim količinama (milijarde tona). Umjesto toga, oslobađa se manje kisika. Fotosinteza djeluje kao glavni izvor stvaranja organskih spojeva. Kiseonik je uključen u formiranje ozonskog omotača koji štiti žive organizme od efekata kratkotalasnog UV zračenja. Tokom fotosinteze, list apsorbira samo 1% sve energije svjetlosti koja pada na njega. Njegova produktivnost je unutar 1g organsko jedinjenje po 1 sq. m površine na sat.