Unde are loc faza întunecată a fotosintezei. Faza ușoară a fotosintezei. În ce fază a fotosintezei are loc sinteza ATP?

- sinteza substanțelor organice din dioxid de carbon și apă cu utilizarea obligatorie a energiei luminoase:

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

La plantele superioare, organul fotosintezei este frunza, iar organelele fotosintezei sunt cloroplastele (structura cloroplastelor - prelegerea nr. 7). Membranele tilacoidelor cloroplastice conțin pigmenți fotosintetici: clorofile și carotenoizi. Există mai multe tipuri diferite de clorofilă ( a, b, c, d), principala este clorofila A. În molecula de clorofilă, se poate distinge un „cap” de porfirină cu un atom de magneziu în centru și o „coadă” de fitol. „Capul” de porfirina este o structură plată, este hidrofilă și, prin urmare, se află pe suprafața membranei care se confruntă cu mediul apos al stromei. „Coada” fitolului este hidrofobă și datorită acestui fapt reține molecula de clorofilă în membrană.

Clorofilele absorb lumina roșie și albastru-violet, reflectă lumina verde și, prin urmare, conferă plantelor culoarea verde caracteristică. Moleculele de clorofilă din membranele tilacoide sunt organizate în fotosisteme. Plantele și algele albastre-verzi au fotosistemul-1 și fotosistemul-2, în timp ce bacteriile fotosintetice au fotosistemul-1. Numai fotosistemul-2 poate descompune apa pentru a elibera oxigen și a prelua electroni din hidrogenul apei.

Fotosinteza este un proces complex în mai multe etape; reacțiile de fotosinteză se împart în două grupe: reacții faza luminoasași reacții faza intunecata.

Faza de lumină

Această fază are loc numai în prezența luminii în membranele tilacoide cu participarea clorofilei, a proteinelor de transport de electroni și a enzimei ATP sintetaza. Sub influența unui cuantum de lumină, electronii clorofilei sunt excitați, părăsesc molecula și intră în partea exterioară a membranei tilacoide, care în cele din urmă devine încărcată negativ. Moleculele de clorofilă oxidate sunt reduse, preluând electroni din apa aflată în spațiul intratilacoid. Aceasta duce la descompunerea sau fotoliza apei:

H 2 O + Q lumină → H + + OH - .

Ionii hidroxil renunță la electroni, devenind radicali reactivi.OH:

OH - → .OH + e - .

Radicalii OH se combină pentru a forma apă și oxigen liber:

4NR. → 2H2O + O2.

În acest caz, oxigenul este îndepărtat în mediul extern, iar protonii se acumulează în interiorul tilacoidului în „rezervorul de protoni”. Ca urmare, membrana tilacoidă, pe de o parte, este încărcată pozitiv datorită H +, iar pe de altă parte, datorită electronilor, este încărcată negativ. Când diferența de potențial dintre părțile exterioare și interioare ale membranei tilacoide atinge 200 mV, protonii sunt împinși prin canalele ATP sintetazei și ADP este fosforilat în ATP; Hidrogenul atomic este utilizat pentru a restabili purtătorul specific NADP + (nicotinamidă adenin dinucleotidă fosfat) la NADPH 2:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Astfel, în timpul fazei de lumină are loc fotoliza apei, care este însoțită de trei cele mai importante procese: 1) sinteza ATP; 2) formarea NADPH 2; 3) formarea oxigenului. Oxigenul difuzează în atmosferă, ATP și NADPH 2 sunt transportate în stroma cloroplastei și participă la procesele fazei întunecate.

1 - stroma de cloroplast; 2 - tilacoid grana.

Faza intunecata

Această fază are loc în stroma cloroplastului. Reacțiile sale nu necesită energie luminoasă, așa că apar nu numai în lumină, ci și în întuneric. Reacțiile în fază întunecată sunt un lanț de transformări succesive ale dioxidului de carbon (venit din aer), care duc la formarea glucozei și a altor substanțe organice.

Prima reacție din acest lanț este fixarea dioxidului de carbon; Acceptorul de dioxid de carbon este un zahăr cu cinci atomi de carbon. ribuloză bifosfat(RiBF); enzima catalizează reacția Ribulozobifosfat carboxilază(RiBP carboxilază). Ca urmare a carboxilării ribulozei bifosfat, se formează un compus instabil cu șase atomi de carbon, care se descompune imediat în două molecule. acid fosfogliceric(FGK). Are loc apoi un ciclu de reacții în care acidul fosfogliceric este transformat printr-o serie de intermediari în glucoză. Aceste reacții folosesc energia ATP și NADPH 2 formată în faza luminoasă; Ciclul acestor reacții se numește „ciclul Calvin”:

6CO2 + 24H + + ATP → C6H12O6 + 6H2O.

Pe lângă glucoză, în timpul fotosintezei se formează și alți monomeri ai compușilor organici complecși - aminoacizi, glicerol și acizi grași, nucleotide. În prezent, există două tipuri de fotosinteză: C 3 - și C 4 fotosinteză.

C 3-fotosinteză

Acesta este un tip de fotosinteză în care primul produs sunt compuși cu trei atomi de carbon (C3). Fotosinteza C 3 a fost descoperită înainte de fotosinteza C 4 (M. Calvin). Este vorba despre fotosinteza C3 care este descrisă mai sus, la rubrica „Fază întunecată”. Trăsături caracteristice ale fotosintezei C 3: 1) acceptorul de dioxid de carbon este RiBP, 2) reacția de carboxilare a RiBP este catalizată de RiBP carboxilază, 3) ca urmare a carboxilării RiBP, se formează un compus cu șase atomi de carbon, care se descompune în două PGA-uri. FGK este restaurat la trioză fosfați(TF). O parte din TF este folosită pentru regenerarea RiBP, iar o parte este transformată în glucoză.

1 - cloroplast; 2 - peroxizom; 3 - mitocondriile.

Aceasta este o absorbție dependentă de lumină a oxigenului și eliberarea de dioxid de carbon. La începutul secolului trecut, s-a stabilit că oxigenul suprimă fotosinteza. După cum sa dovedit, pentru RiBP carboxilază substratul poate fi nu numai dioxid de carbon, ci și oxigen:

O 2 + RiBP → fosfoglicolat (2C) + PGA (3C).

Enzima se numește RiBP oxigenază. Oxigenul este un inhibitor competitiv al fixării dioxidului de carbon. Gruparea fosfat este separată și fosfoglicolatul devine glicolat, pe care planta trebuie să-l folosească. Intră în peroxizomi, unde este oxidat în glicină. Glicina intră în mitocondrii, unde este oxidată la serină, cu pierderea carbonului deja fixat sub formă de CO 2 . Ca rezultat, două molecule de glicolat (2C + 2C) sunt transformate într-un singur PGA (3C) și CO2. Fotorespirația duce la o scădere a randamentului plantelor C3 cu 30-40% ( Cu 3 plante- plante caracterizate prin fotosinteză C 3).

Fotosinteza C 4 este fotosinteza în care primul produs sunt compuși cu patru atomi de carbon (C 4). În 1965, s-a constatat că la unele plante (trestie de zahăr, porumb, sorg, mei) primii produse ale fotosintezei sunt acizii cu patru atomi de carbon. Aceste plante au fost numite Cu 4 plante. În 1966, oamenii de știință australieni Hatch și Slack au arătat că plantele C4 nu au practic nicio fotorespirație și absorb dioxidul de carbon mult mai eficient. Calea transformărilor carbonului în plantele C 4 a început să fie numită de Hatch-Slack.

Plantele C 4 se caracterizează printr-o structură anatomică specială a frunzei. Toate fasciculele vasculare sunt înconjurate de un strat dublu de celule: stratul exterior este celule mezofile, stratul interior este celule de teacă. Dioxidul de carbon este fixat în citoplasma celulelor mezofile, acceptorul este fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), ca urmare a carboxilării PEP, se formează oxalacetat (4C). Procesul este catalizat PEP carboxilază. Spre deosebire de RiBP carboxilaza, PEP carboxilaza are o afinitate mai mare pentru CO2 și, cel mai important, nu interacționează cu O2. Cloroplastele mezofile au multe granule în care au loc activ reacții de fază ușoară. Reacțiile în fază întunecată apar în cloroplastele celulelor învelișului.

Oxaloacetatul (4C) este transformat în malat, care este transportat prin plasmodesme în celulele tecii. Aici este decarboxilat și dehidrogenat pentru a forma piruvat, CO2 și NADPH2.

Piruvatul revine în celulele mezofile și este regenerat folosind energia ATP din PEP. CO2 este din nou fixat de RiBP carboxilază pentru a forma PGA. Regenerarea PEP necesită energie ATP, deci necesită aproape de două ori mai multă energie decât fotosinteza C3.

Sensul fotosintezei

Datorită fotosintezei, miliarde de tone de dioxid de carbon sunt absorbite din atmosferă în fiecare an și sunt eliberate miliarde de tone de oxigen; fotosinteza este principala sursă de formare a substanțelor organice. Oxigenul formează stratul de ozon, care protejează organismele vii de radiațiile ultraviolete cu unde scurte.

În timpul fotosintezei, o frunză verde folosește doar aproximativ 1% din energia solară care cade pe ea; productivitatea este de aproximativ 1 g de materie organică pe 1 m2 de suprafață pe oră.

Chemosinteza

Sinteza compușilor organici din dioxid de carbon și apă, realizată nu datorită energiei luminii, ci datorită energiei de oxidare a substanțelor anorganice, se numește chimiosinteză. Organismele chemosintetice includ unele tipuri de bacterii.

Bacteriile nitrificatoare amoniacul este oxidat la azot și apoi la acid azotic (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

Bacteriile de fier transformă fierul feros în fier oxid (Fe 2+ → Fe 3+).

Bacteriile cu sulf oxidează hidrogenul sulfurat la sulf sau acid sulfuric (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Ca urmare a reacțiilor de oxidare a substanțelor anorganice, se eliberează energie, care este stocată de bacterii sub formă de legături ATP de înaltă energie. ATP este utilizat pentru sinteza substanțelor organice, care se desfășoară în mod similar cu reacțiile fazei întunecate a fotosintezei.

Bacteriile chemosintetice contribuie la acumularea de minerale în sol, îmbunătățesc fertilitatea solului, promovează tratarea apelor uzate etc.

Mergi la cursurile nr. 11„Conceptul de metabolism. Biosinteza proteinelor"

Mergi la cursurile nr. 13„Metode de diviziune a celulelor eucariote: mitoză, meioză, amitoză”

Fotosinteză- sinteza compușilor organici din cei anorganici folosind energia luminoasă (hv). Ecuația generală pentru fotosinteză este:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosinteza are loc cu participarea pigmenților fotosintetici, care au proprietatea unică de a transforma energia luminii solare în energie de legătură chimică sub formă de ATP. Pigmenții fotosintetici sunt substanțe asemănătoare proteinelor. Cel mai important dintre ele este pigmentul clorofila. La eucariote, pigmenții fotosintetici sunt încorporați în membrana interioară a plastidelor; la procariote, aceștia sunt încorporați în invaginările membranei citoplasmatice.

Structura cloroplastei este foarte asemănătoare cu structura mitocondriei. Membrana interioară a tilacoizilor grana conține pigmenți fotosintetici, precum și proteine ​​​​lanțului de transport de electroni și molecule de enzimă ATP sintetază.

Procesul de fotosinteză constă din două faze: lumină și întuneric.

Faza de lumină Fotosinteza are loc numai în lumină în membrana tilacoidă grana. În această fază, clorofila absoarbe cuante de lumină, produce o moleculă de ATP și fotoliza apei.

Sub influența unui cuantum de lumină (hv), clorofila pierde electroni, trecând într-o stare excitată:

Chl → Chl + e -

Acești electroni sunt transferați de către purtători în exterior, adică. suprafața membranei tilacoide orientată spre matrice, unde se acumulează.

În același timp, fotoliza apei are loc în interiorul tilacoizilor, adică. descompunerea lui sub influența luminii

2H 2 O → O 2 +4H + + 4e —

Electronii rezultați sunt transferați de către purtători către moleculele de clorofilă și le restaurează: moleculele de clorofilă revin la o stare stabilă.

Protonii de hidrogen formați în timpul fotolizei apei se acumulează în interiorul tilacoidului, creând un rezervor de H +. Ca urmare, suprafața interioară a membranei tilacoide este încărcată pozitiv (datorită H +), iar suprafața exterioară este încărcată negativ (datorită e -). Pe măsură ce particulele încărcate opus se acumulează pe ambele părți ale membranei, diferența de potențial crește. Când diferența de potențial atinge o valoare critică, forța câmpului electric începe să împingă protonii prin canalul ATP sintetazei. Energia eliberată în acest caz este folosită pentru fosforilarea moleculelor de ADP:

ADP + P → ATP

Se numește formarea de ATP în timpul fotosintezei sub influența energiei luminoase fotofosforilarea.

Ionii de hidrogen, odată aflați pe suprafața exterioară a membranei tilacoide, întâlnesc electronii acolo și formează hidrogen atomic, care se leagă de molecula purtătoare de hidrogen NADP (nicotinamidă adenin dinucleotid fosfat):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Astfel, în timpul fazei ușoare a fotosintezei, au loc trei procese: formarea oxigenului prin descompunerea apei, sinteza ATP și formarea atomilor de hidrogen sub formă de NADP H2. Oxigenul difuzează în atmosferă, ATP și NADP H2 participă la procesele fazei întunecate.

Faza intunecata fotosinteza are loc în matricea cloroplastică atât la lumină cât și la întuneric și reprezintă o serie de transformări secvențiale ale CO 2 provenind din aer în ciclul Calvin. Reacțiile în fază întunecată sunt efectuate folosind energia ATP. În ciclul Calvin, CO 2 se leagă de hidrogenul din NADP H 2 pentru a forma glucoză.

În procesul de fotosinteză, pe lângă monozaharide (glucoză etc.), sunt sintetizați monomeri ai altor compuși organici - aminoacizi, glicerol și acizi grași. Astfel, datorită fotosintezei, plantele se asigură ele însele și tuturor viețuitoarelor de pe Pământ cu substanțele organice și oxigenul necesar.

Caracteristici comparative fotosinteza și respirația eucariotelor sunt prezentate în tabel:

Cum să explic pe scurt și clar un proces atât de complex precum fotosinteza? Plantele sunt singurele organisme vii care își pot produce propria hrană. Cum o fac? Pentru creștere și primiți toate substanțele necesare de la mediu inconjurator: dioxid de carbon - din aer, apa si - din sol. Au nevoie și de energie, pe care o primesc din razele soarelui. Această energie declanșează anumite reacții chimice în timpul cărora dioxidul de carbon și apa sunt transformate în glucoză (hrană) și este fotosinteză. Esența procesului poate fi explicată pe scurt și clar chiar și copiilor de vârstă școlară.

„Împreună cu Lumina”

Cuvântul „fotosinteză” provine din două cuvinte grecești – „foto” și „sinteză”, a căror combinație înseamnă „împreună cu lumina”. Energia solară este transformată în energie chimică. Ecuația chimică a fotosintezei:

6CO 2 + 12H 2 O + lumină = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Aceasta înseamnă că 6 molecule de dioxid de carbon și douăsprezece molecule de apă sunt folosite (împreună cu lumina soarelui) pentru a produce glucoză, rezultând șase molecule de oxigen și șase molecule de apă. Dacă reprezentați aceasta ca o ecuație verbală, obțineți următoarele:

Apa + soare => glucoza + oxigen + apa.

Soarele este o sursă foarte puternică de energie. Oamenii încearcă întotdeauna să-l folosească pentru a genera electricitate, a izola casele, a încălzi apa și așa mai departe. Plantele „și-au dat seama” cum să folosească energia solară cu milioane de ani în urmă, deoarece aceasta era necesară pentru supraviețuirea lor. Fotosinteza poate fi explicată pe scurt și clar astfel: plantele folosesc energia luminoasă a soarelui și o transformă în energie chimică, al cărei rezultat este zahărul (glucoza), al cărui exces este stocat sub formă de amidon în frunze, rădăcini, tulpini. și semințele plantei. Energia soarelui este transferată plantelor, precum și animalelor care mănâncă aceste plante. Atunci când o plantă are nevoie de nutrienți pentru creștere și alte procese de viață, aceste rezerve sunt foarte utile.

Cum absorb plantele energia de la soare?

Vorbind despre fotosinteză pe scurt și clar, merită să abordăm întrebarea cum reușesc plantele să absoarbă energia solară. Acest lucru se întâmplă datorită structurii speciale a frunzelor, care include celule verzi - cloroplaste, care conțin o substanță specială numită clorofilă. Acesta este ceea ce dă frunzelor culoarea verde și este responsabil pentru absorbția energiei din lumina soarelui.

De ce majoritatea frunzelor sunt late și plate?

Fotosinteza are loc în frunzele plantelor. Faptul uimitor este că plantele sunt foarte bine adaptate să capteze lumina soarelui și să absoarbă dioxidul de carbon. Datorită suprafeței largi, va fi captată mult mai multă lumină. Din acest motiv, panourile solare, care uneori sunt instalate pe acoperișurile caselor, sunt, de asemenea, largi și plate. Cu cât suprafața este mai mare, cu atât este mai bună absorbția.

Ce altceva este important pentru plante?

La fel ca oamenii, plantele au nevoie de nutrienți benefici pentru a rămâne sănătoase, pentru a crește și pentru a-și îndeplini bine funcțiile vitale. Ei obțin minerale dizolvate în apă din sol prin rădăcini. Dacă solului îi lipsesc substanțele nutritive minerale, planta nu se va dezvolta normal. Fermierii testează adesea solul pentru a se asigura că are suficienți nutrienți pentru ca culturile să crească. În caz contrar, recurge la utilizarea îngrășămintelor care conțin minerale esențiale pentru nutriția și creșterea plantelor.

De ce este atât de importantă fotosinteza?

Pentru a explica fotosinteza pe scurt și clar pentru copii, merită să spunem că acest proces este una dintre cele mai importante reacții chimice din lume. Ce motive există pentru o declarație atât de tare? În primul rând, fotosinteza hrănește plantele, care, la rândul lor, hrănesc toate celelalte ființe vii de pe planetă, inclusiv animale și oameni. În al doilea rând, ca rezultat al fotosintezei, oxigenul necesar respirației este eliberat în atmosferă. Toate ființele vii inspiră oxigen și expiră dioxid de carbon. Din fericire, plantele fac opusul, așa că sunt foarte importante pentru oameni și animale, deoarece le oferă capacitatea de a respira.

Proces uimitor

Se pare că plantele știu și să respire, dar, spre deosebire de oameni și animale, ele absorb dioxidul de carbon din aer, nu oxigenul. Plantele beau și ele. De aceea trebuie să le udați, altfel vor muri. Cu ajutorul sistemului radicular, apa și nutrienții sunt transportate în toate părțile corpului plantei, iar dioxidul de carbon este absorbit prin mici găuri de pe frunze. Trigger pentru a începe reactie chimica este lumina soarelui. Toate produsele metabolice obținute sunt folosite de plante pentru nutriție, oxigenul este eliberat în atmosferă. Acesta este modul în care puteți explica pe scurt și clar cum are loc procesul de fotosinteză.

Fotosinteza: fazele luminoase și întunecate ale fotosintezei

Procesul luat în considerare constă din două părți principale. Există două faze ale fotosintezei (descriere și tabel de mai jos). Prima se numește faza luminoasă. Apare numai în prezența luminii în membranele tilacoide cu participarea clorofilei, a proteinelor de transport de electroni și a enzimei ATP sintetaza. Ce altceva ascunde fotosinteza? Iluminați și înlocuiți unul pe altul pe măsură ce ziua și noaptea progresează (ciclurile Calvin). În timpul fazei întunecate, are loc producerea aceleiași glucoze, hrană pentru plante. Acest proces se mai numește și reacție independentă de lumină.

Concluzie

Din toate cele de mai sus se pot trage următoarele concluzii:

• Fotosinteza este un proces care produce energie din soare.
• Energia luminii de la soare este transformată în energie chimică de către clorofilă.
• Clorofila dă plantelor culoarea lor verde.
• Fotosinteza are loc în cloroplastele celulelor frunzelor plantelor.
• Dioxidul de carbon și apa sunt necesare pentru fotosinteză.
• Dioxidul de carbon intră în plantă prin găuri minuscule, stomatele și oxigenul iese prin ele.
• Apa este absorbită în plantă prin rădăcini.
• Fără fotosinteză nu ar exista hrană în lume.

Cu sau fără utilizarea energiei luminii. Este caracteristic plantelor. Să ne gândim în continuare care sunt fazele întunecate și luminoase ale fotosintezei.

Informații generale

Organul fotosintezei la plantele superioare este frunza. Cloroplastele acționează ca organele. Pigmenții fotosintetici sunt prezenți în membranele tilacoizilor lor. Sunt carotenoide și clorofile. Acestea din urmă există sub mai multe forme (a, c, b, d). Principala este a-clorofila. Molecula sa conține un „cap” de porfirină cu un atom de magneziu situat în centru, precum și o „coadă” de fitol. Primul element este prezentat ca o structură plată. „Capul” este hidrofil, prin urmare este situat pe acea parte a membranei care este îndreptată spre mediul apos. „Coada” fitolului este hidrofobă. Datorită acestui fapt, reține molecula de clorofilă în membrană. Clorofilele absorb lumina albastră-violetă și roșie. De asemenea, reflectă verde, dând plantelor culoarea lor caracteristică. În membranele tilactoide, moleculele de clorofilă sunt organizate în fotosisteme. Algele și plantele albastru-verzi sunt caracterizate de sistemele 1 și 2. Bacteriile fotosintetice au doar primele. Al doilea sistem poate descompune H 2 O și eliberează oxigen.

Faza ușoară a fotosintezei

Procesele care au loc în plante sunt complexe și în mai multe etape. În special, se disting două grupuri de reacții. Sunt fazele întunecate și luminoase ale fotosintezei. Acesta din urmă are loc cu participarea enzimei ATP, a proteinelor de transfer de electroni și a clorofilei. Faza ușoară a fotosintezei are loc în membranele tilactoide. Electronii clorofilei devin excitați și părăsesc molecula. După aceasta, ajung pe suprafața exterioară a membranei tilactoide. La rândul său, devine încărcat negativ. După oxidare, începe reducerea moleculelor de clorofilă. Ei preiau electroni din apă, care este prezentă în spațiul intralacoid. Astfel, faza ușoară a fotosintezei are loc în membrană în timpul dezintegrarii (fotolizei): H 2 O + Q lumină → H + + OH -

Ionii hidroxil se transformă în radicali reactivi, donându-și electronii:

OH - → .OH + e -

Radicalii OH se combină pentru a forma oxigen liber și apă:

4NR. → 2H2O + O2.

În acest caz, oxigenul este eliminat în mediul înconjurător (extern), iar protonii se acumulează în interiorul tilactoidului într-un „rezervor” special. Ca urmare, acolo unde are loc faza ușoară a fotosintezei, membrana tilactoidă primește o sarcină pozitivă datorită H + pe o parte. În același timp, datorită electronilor, este încărcat negativ.

Fosfirilarea ADP

Acolo unde are loc faza ușoară a fotosintezei, există o diferență de potențial între suprafețele interioare și exterioare ale membranei. Când atinge 200 mV, protonii încep să fie împinși prin canalele ATP sintetazei. Astfel, faza ușoară a fotosintezei are loc în membrană atunci când ADP este fosforilat la ATP. În acest caz, hidrogenul atomic este trimis pentru a restabili purtătorul special nicotinamidă adenină dinucleotidă fosfat NADP+ la NADP.H2:

2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2

Faza ușoară a fotosintezei include astfel fotoliza apei. Ea, la rândul său, este însoțită de trei reacții cele mai importante:

1. sinteza ATP.
2. Formarea NADP.H 2.
3. Formarea oxigenului.

Faza ușoară a fotosintezei este însoțită de eliberarea acesteia din urmă în atmosferă. NADP.H2 și ATP se deplasează în stroma cloroplastei. Aceasta completează faza luminoasă a fotosintezei.

Un alt grup de reacții

Faza întunecată a fotosintezei nu necesită energie luminoasă. Merge în stroma cloroplastului. Reacțiile sunt prezentate sub forma unui lanț de transformări secvențiale ale dioxidului de carbon venit din aer. Ca rezultat, se formează glucoză și alte substanțe organice. Prima reacție este fixarea. Ribuloză bifosfat (zahăr cu cinci atomi de carbon) RiBP acționează ca un acceptor de dioxid de carbon. Catalizatorul din reacție este ribuloză bifosfat carboxilază (enzimă). Ca rezultat al carboxilării RiBP, se formează un compus instabil cu șase atomi de carbon. Se descompune aproape instantaneu în două molecule de PGA (acid fosfogliceric). După aceasta, are loc un ciclu de reacții în care se transformă în glucoză prin mai mulți produși intermediari. Ei folosesc energia NADP.H 2 și ATP, care au fost convertite în timpul fazei de lumină a fotosintezei. Ciclul acestor reacții se numește „ciclul Calvin”. Acesta poate fi reprezentat astfel:

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

Pe lângă glucoză, în timpul fotosintezei se formează și alți monomeri ai compușilor organici (complexi). Acestea includ, în special, acizi grași, glicerol, aminoacizi și nucleotide.

Reacții C3

Sunt un tip de fotosinteză care produce compuși cu trei atomi de carbon ca prim produs. Acesta este cel descris mai sus ca ciclul Calvin. Caracteristicile fotosintezei C3 sunt:

1. RiBP este un acceptor pentru dioxid de carbon.
2. Reacția de carboxilare este catalizată de RiBP carboxilază.
3. Se formează o substanță cu șase atomi de carbon, care ulterior se descompune în 2 FHA.

Acidul fosfogliceric este redus la TP (trioză fosfați). Unele dintre ele sunt folosite pentru regenerarea ribulozei bifosfat, iar restul este transformat în glucoză.

Reacții C4

Acest tip de fotosinteză se caracterizează prin apariția compușilor cu patru atomi de carbon ca prim produs. În 1965, s-a descoperit că substanțele C4 apar mai întâi în unele plante. De exemplu, acest lucru a fost stabilit pentru mei, sorg, trestie de zahăr și porumb. Aceste culturi au devenit cunoscute ca plante C4. În anul următor, 1966, Slack și Hatch (oameni de știință australieni) au descoperit că le lipsește aproape complet fotorespirația. De asemenea, s-a constatat că astfel de plante C4 absorb dioxidul de carbon mult mai eficient. Ca urmare, calea de transformare a carbonului în astfel de culturi a început să fie numită calea Hatch-Slack.

Concluzie

Importanța fotosintezei este foarte mare. Datorită acesteia, dioxidul de carbon este absorbit din atmosferă în volume uriașe (miliarde de tone) în fiecare an. În schimb, nu se eliberează mai puțin oxigen. Fotosinteza acționează ca sursă principală de formare a compușilor organici. Oxigenul este implicat în formarea stratului de ozon, care protejează organismele vii de efectele radiațiilor UV cu unde scurte. În timpul fotosintezei, o frunză absoarbe doar 1% din energia totală a luminii care cade pe ea. Productivitatea sa este de 1 g compus organic pe 1 mp. m de suprafață pe oră.