- síntesis de sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono y agua con el uso obligatorio de energía luminosa:
6CO 2 + 6H 2 O + Q luz → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
En las plantas superiores, el órgano de la fotosíntesis es la hoja, los orgánulos de la fotosíntesis son los cloroplastos (la estructura de los cloroplastos es la lección No. 7). Las membranas tilacoides de los cloroplastos contienen pigmentos fotosintéticos: clorofilas y carotenoides. Hay varios tipos diferentes de clorofila ( a B C D), siendo la principal la clorofila a. En la molécula de clorofila se distingue una “cabeza” de porfirina con un átomo de magnesio en el centro y una “cola” de fitol. La "cabeza" de porfirina es una estructura plana, es hidrofílica y, por lo tanto, se encuentra en la superficie de la membrana que enfrenta el ambiente acuático del estroma. La "cola" de fitol es hidrófoba y, por lo tanto, mantiene la molécula de clorofila en la membrana.
La clorofila absorbe la luz roja y azul-violeta, refleja el verde y por lo tanto da a las plantas su característico color verde. Las moléculas de clorofila en las membranas de los tilacoides se organizan en fotosistemas. Las plantas y las algas verdeazuladas tienen fotosistema-1 y fotosistema-2; las bacterias fotosintéticas tienen fotosistema-1. Solo el fotosistema-2 puede descomponer el agua con la liberación de oxígeno y tomar electrones del hidrógeno del agua.
La fotosíntesis es un proceso complejo de varias etapas; Las reacciones de fotosíntesis se dividen en dos grupos: reacciones fase de luz y reacciones fase oscura.
fase de luz
Esta fase ocurre solo en presencia de luz en las membranas de los tilacoides con la participación de la clorofila, las proteínas transportadoras de electrones y la enzima ATP sintetasa. Bajo la acción de un cuanto de luz, los electrones de clorofila se excitan, abandonan la molécula y entran en el lado exterior de la membrana tilacoide, que eventualmente se carga negativamente. Las moléculas de clorofila oxidadas se restauran tomando electrones del agua ubicada en el espacio intratilacoideo. Esto conduce a la descomposición o fotólisis del agua:
H 2 O + Q luz → H + + OH -.
Los iones hidroxilo donan sus electrones, convirtiéndose en radicales reactivos.OH:
OH - → .OH + e - .
Radicals.OH se combinan para formar agua y oxígeno libre:
4 NO. → 2H 2 O + O 2.
En este caso, el oxígeno se elimina al ambiente externo y los protones se acumulan dentro del tilacoide en el "reservorio de protones". Como resultado, la membrana tilacoide, por un lado, está cargada positivamente debido a H +, por el otro, negativamente debido a los electrones. Cuando la diferencia de potencial entre los lados externo e interno de la membrana tilacoide alcanza los 200 mV, los protones son empujados a través de los canales de la ATP sintetasa y el ADP se fosforila a ATP; El hidrógeno atómico se usa para restaurar el transportador específico NADP + (fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina) a NADP H 2:
2H + + 2e - + NADP → NADP H 2.
Así, la fotólisis del agua se produce en la fase luminosa, que va acompañada de tres procesos críticos: 1) síntesis de ATP; 2) la formación de NADP·H 2; 3) la formación de oxígeno. El oxígeno se difunde a la atmósfera, el ATP y el NADP·H 2 son transportados al estroma del cloroplasto y participan en los procesos de la fase oscura.
1 - estroma del cloroplasto; 2 - grana tilacoide.
fase oscura
Esta fase tiene lugar en el estroma del cloroplasto. Sus reacciones no requieren la energía de la luz, por lo que ocurren no solo en la luz, sino también en la oscuridad. Las reacciones de la fase oscura son una cadena de transformaciones sucesivas del dióxido de carbono (proveniente del aire), que conducen a la formación de glucosa y otras sustancias orgánicas.
La primera reacción en esta cadena es la fijación de dióxido de carbono; aceptor de dióxido de carbono es un azúcar de cinco carbonos bifosfato de ribulosa(RiBF); enzima cataliza la reacción ribulosa bisfosfato carboxilasa(RiBP-carboxilasa). Como resultado de la carboxilación de bifosfato de ribulosa, se forma un compuesto inestable de seis carbonos, que se descompone inmediatamente en dos moléculas. ácido fosfoglicérico(FGK). Luego hay un ciclo de reacciones en el que, a través de una serie de productos intermedios, el ácido fosfoglicérico se convierte en glucosa. Estas reacciones utilizan las energías de ATP y NADP·H 2 formadas en la fase ligera; El ciclo de estas reacciones se denomina ciclo de Calvin:
6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.
Además de la glucosa, durante la fotosíntesis se forman otros monómeros de compuestos orgánicos complejos: aminoácidos, glicerol y ácidos grasos, nucleótidos. Actualmente, hay dos tipos de fotosíntesis: C 3 - y C 4 -fotosíntesis.
C 3 -fotosíntesis
Este es un tipo de fotosíntesis en el que los compuestos de tres carbonos (C3) son el primer producto. La fotosíntesis C 3 se descubrió antes que la fotosíntesis C 4 (M. Calvin). Es la fotosíntesis C 3 la que se describe anteriormente, bajo el título "Fase oscura". Rasgos característicos de la fotosíntesis C 3: 1) RiBP es un aceptor de dióxido de carbono, 2) RiBP carboxilasa cataliza la reacción de carboxilación de RiBP, 3) como resultado de la carboxilación de RiBP, se forma un compuesto de seis carbonos, que se descompone en dos FHA. FHA se restablece a triosa fosfatos(TF). Parte de TF se utiliza para la regeneración de RiBP, parte se convierte en glucosa.
1 - cloroplasto; 2 - peroxisoma; 3 - mitocondria.
Esta es la absorción de oxígeno dependiente de la luz y la liberación de dióxido de carbono. Incluso a principios del siglo pasado, se descubrió que el oxígeno inhibe la fotosíntesis. Al final resultó que, no solo el dióxido de carbono, sino también el oxígeno pueden ser un sustrato para la carboxilasa RiBP:
O 2 + RiBP → fosfoglicolato (2С) + FHA (3С).
La enzima se llama RiBP-oxigenasa. El oxígeno es un inhibidor competitivo de la fijación de dióxido de carbono. El grupo fosfato se escinde y el fosfoglicolato se convierte en glicolato, que la planta debe utilizar. Entra en los peroxisomas, donde se oxida a glicina. La glicina entra en la mitocondria, donde se oxida a serina, con pérdida del carbono ya fijado en forma de CO 2 . Como resultado, dos moléculas de glicolato (2C + 2C) se convierten en una FHA (3C) y CO 2. La fotorrespiración conduce a una disminución en el rendimiento de las plantas C 3 en un 30-40% ( C 3 -plantas- plantas que se caracterizan por C 3 -fotosíntesis).
C 4 -fotosíntesis - fotosíntesis, en la que el primer producto son compuestos de cuatro carbonos (C 4). En 1965 se descubrió que en algunas plantas (caña de azúcar, maíz, sorgo, mijo) los primeros productos de la fotosíntesis son ácidos de cuatro carbonos. Tales plantas se llaman con 4 plantas. En 1966, los científicos australianos Hatch y Slack demostraron que las plantas C 4 prácticamente no tienen fotorrespiración y absorben dióxido de carbono de manera mucho más eficiente. El camino de las transformaciones del carbono en las plantas C 4 comenzó a llamarse por Hatch-Slack.
Las plantas C 4 se caracterizan por una estructura anatómica especial de la hoja. Todos los haces conductores están rodeados por una doble capa de células: la exterior son células mesófilas, la interior son células de revestimiento. El dióxido de carbono se fija en el citoplasma de las células del mesófilo, el aceptor es fosfoenolpiruvato(PEP, 3C), como resultado de la carboxilación de PEP, se forma oxaloacetato (4C). El proceso es catalizado PEP carboxilasa. A diferencia de la carboxilasa RiBP, la carboxilasa PEP tiene una alta afinidad por el CO 2 y, lo que es más importante, no interactúa con el O 2 . En los cloroplastos del mesófilo, hay muchas granas, donde tienen lugar activamente las reacciones de la fase ligera. En los cloroplastos de las células de la vaina tienen lugar las reacciones de la fase oscura.
El oxaloacetato (4C) se convierte en malato, que se transporta a través de los plasmodesmos a las células de revestimiento. Aquí se descarboxila y deshidrata para formar piruvato, CO 2 y NADP·H 2 .
El piruvato regresa a las células mesófilas y se regenera a expensas de la energía ATP en PEP. El CO 2 es nuevamente fijado por RiBP carboxilasa con la formación de FHA. La regeneración de PEP requiere la energía del ATP, por lo que se necesita casi el doble de energía que con la fotosíntesis C 3 .
La importancia de la fotosíntesis
Gracias a la fotosíntesis, cada año se absorben de la atmósfera miles de millones de toneladas de dióxido de carbono, se liberan miles de millones de toneladas de oxígeno; la fotosíntesis es la principal fuente de formación de sustancias orgánicas. La capa de ozono está formada por oxígeno, que protege a los organismos vivos de la radiación ultravioleta de onda corta.
Durante la fotosíntesis, una hoja verde utiliza sólo alrededor del 1% de la energía solar que cae sobre ella, la productividad es de alrededor de 1 g de materia orgánica por 1 m 2 de superficie por hora.
quimiosíntesis
La síntesis de compuestos orgánicos a partir de dióxido de carbono y agua, realizada no a expensas de la energía de la luz, sino a expensas de la energía de oxidación de las sustancias inorgánicas, se denomina quimiosíntesis. Los organismos quimiosintéticos incluyen algunos tipos de bacterias.
bacterias nitrificantes oxidar el amoníaco a nitroso y luego a ácido nítrico (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).
bacterias del hierro convertir el hierro ferroso en óxido (Fe 2+ → Fe 3+).
bacterias del azufre oxidar el sulfuro de hidrógeno a azufre o ácido sulfúrico (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).
Como resultado de las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas, se libera energía, que las bacterias almacenan en forma de enlaces ATP de alta energía. El ATP se usa para la síntesis de sustancias orgánicas, que procede de manera similar a las reacciones de la fase oscura de la fotosíntesis.
Las bacterias quimiosintéticas contribuyen a la acumulación de minerales en el suelo, mejoran la fertilidad del suelo, favorecen el tratamiento de aguas residuales, etc.
Ir conferencias №11“El concepto de metabolismo. Biosíntesis de proteínas"
Ir conferencias №13"Métodos de división de células eucariotas: mitosis, meiosis, amitosis"
Fotosíntesis- síntesis de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos gracias a la energía luminosa (hv). La ecuación general de la fotosíntesis es:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
La fotosíntesis procede con la participación de pigmentos fotosintéticos, que tienen la propiedad única de convertir la energía de la luz solar en energía de enlace químico en forma de ATP. Los pigmentos fotosintéticos son sustancias similares a las proteínas. El más importante de ellos es el pigmento clorofila. En eucariotas, los pigmentos fotosintéticos están incrustados en la membrana interna de los plástidos; en procariotas, están incrustados en las invaginaciones de la membrana citoplasmática.
La estructura del cloroplasto es muy similar a la de la mitocondria. La membrana interna de los grana tilacoides contiene pigmentos fotosintéticos, así como proteínas de la cadena de transporte de electrones y moléculas de enzima ATP sintetasa.
El proceso de fotosíntesis consta de dos fases: luz y oscuridad.
fase de luz La fotosíntesis tiene lugar solo en presencia de luz en la membrana de grana tilacoide. En esta fase se produce la absorción de cuantos de luz por parte de la clorofila, la formación de una molécula de ATP y la fotólisis del agua.
Bajo la acción de un cuanto de luz (hv), la clorofila pierde electrones, pasando a un estado excitado:
Chl → Chl + e —
Estos electrones son transferidos por portadores al exterior, es decir. la superficie de la membrana tilacoide frente a la matriz, donde se acumulan.
Al mismo tiempo, se produce la fotólisis del agua dentro de los tilacoides, es decir su descomposición bajo la influencia de la luz
2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -
Los electrones resultantes son transferidos por portadores a las moléculas de clorofila y las restauran: las moléculas de clorofila vuelven a un estado estable.
Los protones de hidrógeno, formados durante la fotólisis del agua, se acumulan dentro del tilacoide, creando un depósito de H+. Como resultado, la superficie interna de la membrana tilacoide está cargada positivamente (debido a H +) y la superficie externa está cargada negativamente (debido a e -). A medida que las partículas con carga opuesta se acumulan en ambos lados de la membrana, la diferencia de potencial aumenta. Cuando se alcanza el valor crítico de la diferencia de potencial, la fuerza del campo eléctrico comienza a empujar los protones a través del canal de la ATP sintetasa. La energía liberada en este caso se utiliza para fosforilar moléculas de ADP:
ADP + F → ATP
La formación de ATP durante la fotosíntesis bajo la influencia de la energía luminosa se denomina fotofosforilación.
Los iones de hidrógeno, una vez en la superficie exterior de la membrana tilacoide, se encuentran con los electrones allí y forman hidrógeno atómico, que se une a la molécula transportadora de hidrógeno NADP (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato):
2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2
Así, durante la fase luminosa de la fotosíntesis, ocurren tres procesos: la formación de oxígeno debido a la descomposición del agua, la síntesis de ATP, la formación de átomos de hidrógeno en forma de NADP H 2 . El oxígeno se difunde a la atmósfera, ATP y NADP H 2 están involucrados en los procesos de la fase oscura.
fase oscura la fotosíntesis tiene lugar en la matriz del cloroplasto tanto en la luz como en la oscuridad y es una serie de transformaciones sucesivas del CO 2 procedente del aire en el ciclo de Calvin. Las reacciones de la fase oscura se llevan a cabo gracias a la energía del ATP. En el ciclo de Calvin, el CO 2 se une con el hidrógeno del NADP H 2 para formar glucosa.
En el proceso de fotosíntesis, además de los monosacáridos (glucosa, etc.), se sintetizan monómeros de otros compuestos orgánicos: aminoácidos, glicerol y ácidos grasos. Así, gracias a la fotosíntesis, las plantas se proveen a sí mismas y a toda la vida en la Tierra de las sustancias orgánicas y el oxígeno necesarios.
Características comparativas la fotosíntesis y la respiración de los eucariotas se dan en la tabla:
| señal | Fotosíntesis | Aliento |
|---|---|---|
| Ecuación de reacción | 6CO 2 + 6H 2 O + Energía luminosa → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 | C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + Energía (ATP) |
| materiales para empezar | dióxido de carbono, agua | |
| productos de reacción | materia orgánica, oxígeno | dióxido de carbono, agua |
| Importancia en el ciclo de las sustancias. | Síntesis de sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. | Descomposición de sustancias orgánicas a inorgánicas. |
| Transformación de energía | La conversión de la energía de la luz en la energía de los enlaces químicos de las sustancias orgánicas. | La conversión de la energía de los enlaces químicos de las sustancias orgánicas en la energía de los enlaces macroérgicos del ATP. |
| Hitos | Fase clara y oscura (incluido el ciclo de Calvin) | Oxidación incompleta (glucólisis) y oxidación completa (incluido el ciclo de Krebs) |
| lugar del proceso | cloroplasto | Hialoplasma (oxidación incompleta) y mitocondrias (oxidación completa) |
¿Cómo explicar un proceso tan complejo como la fotosíntesis, de forma breve y clara? Las plantas son los únicos organismos vivos que pueden producir su propio alimento. ¿Cómo lo hicieron? Para crecer y recibir todas las sustancias necesarias de ambiente: dióxido de carbono - del aire, agua y - del suelo. También necesitan energía de la luz solar. Esta energía desencadena ciertas reacciones químicas durante las cuales el dióxido de carbono y el agua se convierten en glucosa (nutrición) y se realiza la fotosíntesis. Breve y claramente, la esencia del proceso se puede explicar incluso a los niños en edad escolar.
"Juntos a la Luz"
La palabra "fotosíntesis" proviene de dos palabras griegas: "foto" y "síntesis", una combinación que en la traducción significa "junto con la luz". La energía solar se convierte en energía química. Ecuación química de la fotosíntesis:
6CO 2 + 12H 2 O + luz \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.
Esto significa que se utilizan 6 moléculas de dióxido de carbono y doce moléculas de agua (junto con la luz solar) para producir glucosa, lo que da como resultado seis moléculas de oxígeno y seis moléculas de agua. Si representamos esto en forma de ecuación verbal, obtenemos lo siguiente:
Agua + sol => glucosa + oxígeno + agua.
El sol es una fuente de energía muy poderosa. La gente siempre trata de usarlo para generar electricidad, aislar casas, calentar agua, etc. Las plantas "descubrieron" cómo usar la energía solar hace millones de años porque era necesaria para su supervivencia. La fotosíntesis se puede explicar de manera breve y clara de la siguiente manera: las plantas usan la energía de la luz del sol y la convierten en energía química, cuyo resultado es azúcar (glucosa), cuyo exceso se almacena como almidón en las hojas, raíces, tallos y semillas de la planta. La energía del sol se transfiere a las plantas, así como a los animales que estas plantas comen. Cuando una planta necesita nutrientes para el crecimiento y otros procesos vitales, estas reservas son muy útiles.
¿Cómo absorben las plantas la energía solar?
Hablando sobre la fotosíntesis de forma breve y clara, vale la pena tocar la cuestión de cómo las plantas logran absorber la energía solar. Esto se debe a la estructura especial de las hojas, que incluye células verdes: cloroplastos, que contienen una sustancia especial llamada clorofila. Esto es lo que le da a las hojas su color verde y es responsable de absorber la energía de la luz solar.
¿Por qué la mayoría de las hojas son anchas y planas?
La fotosíntesis tiene lugar en las hojas de las plantas. El hecho sorprendente es que las plantas están muy bien adaptadas para atrapar la luz solar y absorber dióxido de carbono. Debido a la amplia superficie, se capturará mucha más luz. Es por eso que los paneles solares, que a veces se instalan en los techos de las casas, también son anchos y planos. Cuanto mayor sea la superficie, mejor será la absorción.
¿Qué más es importante para las plantas?
Al igual que los humanos, las plantas también necesitan nutrientes y nutrientes para mantenerse saludables, crecer y funcionar bien. Obtienen minerales disueltos en agua del suelo a través de sus raíces. Si el suelo carece de nutrientes minerales, la planta no se desarrollará con normalidad. Los agricultores a menudo analizan el suelo para asegurarse de que tenga suficientes nutrientes para el crecimiento de los cultivos. En caso contrario recurrir al uso de fertilizantes que contengan minerales esenciales para la nutrición y el crecimiento de las plantas.
¿Por qué es tan importante la fotosíntesis?
Explicando la fotosíntesis de forma breve y clara para los niños, cabe mencionar que este proceso es una de las reacciones químicas más importantes del mundo. ¿Cuáles son las razones de una declaración tan fuerte? Primero, la fotosíntesis alimenta a las plantas, que a su vez alimentan a todos los demás seres vivos del planeta, incluidos los animales y los humanos. En segundo lugar, como resultado de la fotosíntesis, se libera a la atmósfera el oxígeno necesario para la respiración. Todos los seres vivos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono. Afortunadamente, las plantas hacen lo contrario, por lo que son muy importantes para que humanos y animales respiren.
proceso asombroso
Resulta que las plantas también saben cómo respirar, pero, a diferencia de los humanos y los animales, absorben dióxido de carbono del aire, no oxígeno. Las plantas también beben. Es por eso que necesitas regarlos, de lo contrario morirán. Con la ayuda del sistema de raíces, el agua y los nutrientes se transportan a todas las partes del cuerpo de la planta y el dióxido de carbono se absorbe a través de pequeños agujeros en las hojas. Gatillo para ejecutar reacción química es la luz del sol Todos los productos metabólicos resultantes son utilizados por las plantas para la nutrición, el oxígeno se libera a la atmósfera. Así es como puedes explicar breve y claramente cómo ocurre el proceso de fotosíntesis.
Fotosíntesis: fases claras y oscuras de la fotosíntesis.
El proceso en consideración consta de dos partes principales. Hay dos fases de la fotosíntesis (descripción y tabla - a continuación). La primera se llama la fase de luz. Ocurre solo en presencia de luz en las membranas de los tilacoides con la participación de la clorofila, las proteínas transportadoras de electrones y la enzima ATP sintetasa. ¿Qué más esconde la fotosíntesis? Se encienden y reemplazan entre sí a medida que avanza el día y la noche (ciclos de Calvin). Durante la fase oscura se produce la producción de la misma glucosa, alimento para las plantas. Este proceso también se llama reacción independiente de la luz.
| fase de luz | fase oscura |
1. Las reacciones que ocurren en los cloroplastos solo son posibles en presencia de luz. Estas reacciones convierten la energía luminosa en energía química. 2. La clorofila y otros pigmentos absorben energía de la luz solar. Esta energía se transfiere a los fotosistemas responsables de la fotosíntesis. 3. El agua se utiliza para los electrones y los iones de hidrógeno, y también participa en la producción de oxígeno. 4. Los electrones y los iones de hidrógeno se utilizan para crear ATP (molécula de almacenamiento de energía), que se necesita en la siguiente fase de la fotosíntesis. | 1. Las reacciones del ciclo de apagado se producen en el estroma de los cloroplastos. 2. El dióxido de carbono y la energía del ATP se utilizan en forma de glucosa. |
Conclusión
De todo lo anterior, se pueden extraer las siguientes conclusiones:
- La fotosíntesis es el proceso que hace posible obtener energía del sol.
- La energía luminosa del sol se convierte en energía química por la clorofila.
- La clorofila le da a las plantas su color verde.
- La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos de las hojas de las plantas.
- El dióxido de carbono y el agua son esenciales para la fotosíntesis.
- El dióxido de carbono ingresa a la planta a través de pequeños orificios, estomas y el oxígeno sale a través de ellos.
- El agua es absorbida por la planta a través de sus raíces.
- Sin la fotosíntesis, no habría alimentos en el mundo.
Con o sin energía luminosa. Es característico de las plantas. Consideremos más a fondo cuáles son las fases clara y oscura de la fotosíntesis.
Información general
El órgano de la fotosíntesis en las plantas superiores es la hoja. Los cloroplastos actúan como orgánulos. Las membranas de sus tilacoides contienen pigmentos fotosintéticos. Son carotenoides y clorofilas. Estos últimos existen en varias formas (a, c, b, d). El principal es la a-clorofila. Su molécula contiene una "cabeza" de porfirina con un átomo de magnesio ubicado en el centro, así como una "cola" de fitol. El primer elemento se presenta como una estructura plana. La "cabeza" es hidrófila, por lo que se ubica en aquella parte de la membrana que se dirige hacia el medio acuático. La "cola" de fitol es hidrófoba. Debido a esto, mantiene la molécula de clorofila en la membrana. La clorofila absorbe la luz azul-violeta y roja. También reflejan el verde, dando a las plantas su color característico. En las membranas tilácticas, las moléculas de clorofila se organizan en fotosistemas. Las algas y las plantas verdeazuladas se caracterizan por los sistemas 1 y 2. Las bacterias fotosintéticas solo tienen el primero. El segundo sistema puede descomponer H 2 O y liberar oxígeno.
Fase de luz de la fotosíntesis
Los procesos que ocurren en las plantas son complejos y de múltiples etapas. En particular, se distinguen dos grupos de reacciones. Son las fases oscura y clara de la fotosíntesis. Este último procede con la participación de la enzima ATP, las proteínas transportadoras de electrones y la clorofila. La fase ligera de la fotosíntesis ocurre en las membranas de los tilactoideos. Los electrones de clorofila se excitan y abandonan la molécula. Después de eso, caen sobre la superficie exterior de la membrana tiláctica. Ella, a su vez, está cargada negativamente. Después de la oxidación, comienza la restauración de las moléculas de clorofila. Toman electrones del agua que está presente en el espacio intralacoideo. Así, la fase luminosa de la fotosíntesis procede en la membrana durante la descomposición (fotólisis): H 2 O + Q luz → H + + OH -
Los iones hidroxilo se convierten en radicales reactivos al donar sus electrones:
OH - → .OH + e -
Los radicales OH se combinan y forman oxígeno libre y agua:
4 NO. → 2H 2 O + O 2.
En este caso, el oxígeno se elimina en el medio circundante (externo) y los protones se acumulan dentro del tilactoide en un "depósito" especial. Como resultado, donde transcurre la fase luminosa de la fotosíntesis, la membrana tiláctica recibe una carga positiva debida al H+ por un lado. Al mismo tiempo, debido a los electrones, se carga negativamente.
Fosfirilación de ADP
Donde transcurre la fase luminosa de la fotosíntesis, existe una diferencia de potencial entre las superficies interna y externa de la membrana. Cuando alcanza los 200 mV, los protones son empujados a través de los canales de la ATP sintetasa. Así, la fase ligera de la fotosíntesis ocurre en la membrana cuando el ADP se fosforila a ATP. En este caso, el hidrógeno atómico se dirige a la reducción de un transportador especial de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato NADP+ a NADP.H2:
2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2
La fase luminosa de la fotosíntesis implica, pues, la fotólisis del agua. A su vez, se acompaña de tres reacciones principales:
- Síntesis de ATP.
- Educación NADP.H 2 .
- La formación de oxígeno.
La fase luminosa de la fotosíntesis va acompañada de la liberación de esta última a la atmósfera. NADP.H2 y ATP se mueven hacia el estroma del cloroplasto. Esto completa la fase de luz de la fotosíntesis.
Otro grupo de reacciones.
La fase oscura de la fotosíntesis no requiere energía luminosa. Va en el estroma del cloroplasto. Las reacciones se presentan como una cadena de transformaciones secuenciales del dióxido de carbono procedente del aire. Como resultado, se forman glucosa y otras sustancias orgánicas. La primera reacción es la fijación. RiBF actúa como un aceptor de dióxido de carbono. El catalizador de la reacción es la ribulosa bisfosfato carboxilasa (enzima). Como resultado de la carboxilación de RiBP, se forma un compuesto inestable de seis carbonos. Se descompone casi instantáneamente en dos moléculas de FHA (ácido fosfoglicérico). A esto le sigue un ciclo de reacciones, donde se transforma en glucosa a través de varios productos intermedios. Utilizan las energías de NADP.H 2 y ATP, que se convirtieron cuando estaba ocurriendo la fase de luz de la fotosíntesis. El ciclo de estas reacciones se denomina "ciclo de Calvin". Se puede representar de la siguiente manera:
6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O
Además de la glucosa, durante la fotosíntesis se forman otros monómeros de compuestos orgánicos (complejos). Estos incluyen, en particular, ácidos grasos, glicerol, aminoácidos, nucleótidos.
reacciones C3
Son un tipo de fotosíntesis en la que se forman compuestos de tres carbonos como primer producto. Es él quien se describe arriba como el ciclo de Calvin. Los rasgos característicos de la fotosíntesis C3 son:
- RiBP es un aceptor de dióxido de carbono.
- La reacción de carboxilación es catalizada por RiBP carboxilasa.
- Se forma una sustancia de seis carbonos, que posteriormente se descompone en 2 FHA.
El ácido fosfoglicérico se reduce a TF (triosa fosfatos). Algunos de ellos se envían a la regeneración de bifosfato de ribulosa, y el resto se convierte en glucosa.
reacciones C4
Este tipo de fotosíntesis se caracteriza por la aparición de compuestos de cuatro carbonos como primer producto. En 1965 se descubrió que las sustancias C4 aparecen primero en algunas plantas. Esto se ha establecido, por ejemplo, para el mijo, el sorgo, la caña de azúcar, el maíz. Estos cultivos se conocieron como plantas C4. Al año siguiente, 1966, Slack y Hatch (científicos australianos) descubrieron que carecen casi por completo de fotorrespiración. También se ha encontrado que tales plantas C4 son mucho más eficientes en la absorción de dióxido de carbono. Como resultado, la vía de transformación del carbono en dichos cultivos se ha denominado vía Hatch-Slack.
Conclusión
La importancia de la fotosíntesis es muy grande. Gracias a él, el dióxido de carbono se absorbe de la atmósfera cada año en grandes volúmenes (miles de millones de toneladas). En cambio, se libera menos oxígeno. La fotosíntesis actúa como la principal fuente de formación de compuestos orgánicos. El oxígeno participa en la formación de la capa de ozono, que protege a los organismos vivos de los efectos de la radiación ultravioleta de onda corta. Durante la fotosíntesis, una hoja absorbe solo el 1% de toda la energía de la luz que incide sobre ella. Su productividad está dentro de 1 g de compuesto orgánico por 1 sq. m de superficie por hora.