Ku zhvillohet faza e errët e fotosintezës? Faza e lehtë e fotosintezës. Në cilën fazë të fotosintezës ndodh sinteza e ATP?

- sinteza e substancave organike nga dioksidi i karbonit dhe uji me përdorimin e detyrueshëm të energjisë së dritës:

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

Në bimët më të larta, organi i fotosintezës është gjethja, organelet e fotosintezës janë kloroplastet (struktura e kloroplasteve është leksioni nr. 7). Membranat tilakoid të kloroplasteve përmbajnë pigmente fotosintetike: klorofile dhe karotenoidë. Ekzistojnë disa lloje të ndryshme të klorofilit ( a, b, c, d), kryesori është klorofili a. Në molekulën e klorofilit, mund të dallohet një "kokë" porfirine me një atom magnezi në qendër dhe një "bisht" fitoli. “Koka” e porfirinës është një strukturë e sheshtë, është hidrofile dhe për këtë arsye shtrihet në sipërfaqen e membranës që përballet me mjedisin ujor të stromës. “Bishti” i fitolit është hidrofobik dhe kështu mban molekulën e klorofilit në membranë.

Klorofili thith dritën e kuqe dhe blu-vjollcë, reflekton jeshile dhe për këtë arsye u jep bimëve ngjyrën e tyre karakteristike jeshile. Molekulat e klorofilit në membranat tilakoid janë të organizuara në fotosistemet. Bimët dhe algat blu-jeshile kanë fotosistemin-1 dhe fotosistemin-2; bakteret fotosintetike kanë fotosistemin-1. Vetëm fotosistemi-2 mund të dekompozojë ujin me lëshimin e oksigjenit dhe të marrë elektrone nga hidrogjeni i ujit.

Fotosinteza është një proces kompleks me shumë faza; reaksionet e fotosintezës ndahen në dy grupe: reaksione faza e lehtë dhe reagimet faza e errët.

faza e lehtë

Kjo fazë ndodh vetëm në prani të dritës në membranat tilakoidale me pjesëmarrjen e klorofilit, proteinave bartëse të elektroneve dhe enzimës ATP sintetazë. Nën veprimin e një sasie drite, elektronet e klorofilit ngacmohen, largohen nga molekula dhe hyjnë në anën e jashtme të membranës tilakoid, e cila përfundimisht ngarkohet negativisht. Molekulat e klorofilit të oksiduar rikthehen duke marrë elektrone nga uji i vendosur në hapësirën intratilakoidale. Kjo çon në dekompozimin ose fotolizën e ujit:

H 2 O + Q drita → H + + OH -.

Jonet hidroksil dhurojnë elektronet e tyre, duke u kthyer në radikale reaktive. OH:

OH - → .OH + e - .

Radikalet.OH kombinohen për të formuar ujë dhe oksigjen të lirë:

4 NR. → 2H 2 O + O 2.

Në këtë rast, oksigjeni largohet në mjedisin e jashtëm dhe protonet grumbullohen brenda tilakoidit në "rezervuarin e protonit". Si rezultat, membrana tilakoid, nga njëra anë, është e ngarkuar pozitivisht për shkak të H +, nga ana tjetër, negativisht për shkak të elektroneve. Kur diferenca potenciale midis anëve të jashtme dhe të brendshme të membranës tilakoidale arrin 200 mV, protonet shtyhen nëpër kanalet e sintetazës ATP dhe ADP fosforilohet në ATP; hidrogjeni atomik përdoret për të rivendosur bartësin specifik NADP + (nikotinamid adeninë dinukleotid fosfat) në NADP H2:

2H + + 2e - + NADP → NADP H 2.

Kështu, fotoliza e ujit ndodh në fazën e dritës, e cila shoqërohet me tre proceset kritike: 1) sinteza e ATP; 2) formimi i NADP·H 2; 3) formimi i oksigjenit. Oksigjeni shpërndahet në atmosferë, ATP dhe NADP·H 2 transportohen në stromën e kloroplastit dhe marrin pjesë në proceset e fazës së errët.

1 - stroma e kloroplastit; 2 - grana tilakoid.

faza e errët

Kjo fazë zhvillohet në stromën e kloroplastit. Reagimet e tij nuk kërkojnë energjinë e dritës, kështu që ato ndodhin jo vetëm në dritë, por edhe në errësirë. Reaksionet e fazës së errët janë një zinxhir transformimesh të njëpasnjëshme të dioksidit të karbonit (vjen nga ajri), duke çuar në formimin e glukozës dhe substancave të tjera organike.

Reagimi i parë në këtë zinxhir është fiksimi i dioksidit të karbonit; Pranuesi i dioksidit të karbonit është një sheqer me pesë karbon ribuloz bisfosfat(RiBF); enzima katalizon reaksionin ribuloz bisfosfat karboksilaza(RiBP-karboksilaza). Si rezultat i karboksilimit të bisfosfatit ribuloz, formohet një përbërje e paqëndrueshme me gjashtë karbon, e cila dekompozohet menjëherë në dy molekula. acid fosfoglicerik(FGK). Pastaj ka një cikël reaksionesh në të cilat, përmes një sërë produktesh të ndërmjetme, acidi fosfoglicerik shndërrohet në glukozë. Këto reaksione përdorin energjitë e ATP dhe NADP·H 2 të formuara në fazën e dritës; Cikli i këtyre reaksioneve quhet cikli i Kalvinit:

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

Përveç glukozës, gjatë fotosintezës formohen edhe monomere të tjera të komponimeve organike komplekse - aminoacide, glicerinë dhe acide yndyrore, nukleotide. Aktualisht, ekzistojnë dy lloje të fotosintezës: C 3 - dhe C 4 - fotosinteza.

C3 -fotosinteza

Ky është një lloj fotosinteze në të cilin përbërësit me tre karbon (C3) janë produkti i parë. C3-fotosinteza u zbulua para C4-fotosintezës (M. Calvin). Është C3-fotosinteza që përshkruhet më sipër, nën titullin "Faza e errët". Karakteristikat karakteristike të fotosintezës C 3: 1) RiBP është pranues i dioksidit të karbonit, 2) RiBP karboksilaza katalizon reaksionin e karboksilimit të RiBP, 3) si rezultat i karboksilimit të RiBP, formohet një përbërje me gjashtë karbon, e cila zbërthehet në dy FHA. FHA është rikthyer në triozofosfatet(TF). Një pjesë e TF përdoret për rigjenerimin e RiBP, një pjesë shndërrohet në glukozë.

1 - kloroplast; 2 - peroksizome; 3 - mitokondri.

Ky është marrja e oksigjenit në varësi të dritës dhe lirimi i dioksidit të karbonit. Edhe në fillim të shekullit të kaluar, u zbulua se oksigjeni pengon fotosintezën. Siç doli, jo vetëm dioksidi i karbonit, por edhe oksigjeni mund të jetë një substrat për karboksilazën RiBP:

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

Enzima quhet RiBP-oxygenase. Oksigjeni është një frenues konkurrues i fiksimit të dioksidit të karbonit. Grupi i fosfatit shkëputet dhe fosfoglikolati bëhet glikolat, të cilin bima duhet ta përdorë. Ai hyn në peroksizomet, ku oksidohet në glicinë. Glicina hyn në mitokondri, ku oksidohet në serinë, me humbjen e karbonit tashmë të fiksuar në formën e CO 2. Si rezultat, dy molekula glikolate (2C + 2C) konvertohen në një FHA (3C) dhe CO 2. Fotorespirimi çon në një ulje të rendimentit të bimëve C 3 me 30-40% ( C 3 -bimë- bimët që karakterizohen nga C 3 -fotosinteza).

C4 -fotosinteza - fotosinteza, në të cilën produkti i parë është komponimet me katër karbon (C 4). Në vitin 1965, u zbulua se në disa bimë (kallami, misri, melekuqe, meli) produktet e para të fotosintezës janë acidet me katër karbon. Bimë të tilla quhen Me 4 bimë. Në vitin 1966, shkencëtarët australianë Hatch dhe Slack treguan se bimët C 4 praktikisht nuk kanë fotorespirim dhe thithin dioksidin e karbonit në mënyrë shumë më efikase. Filloi të quhej rruga e transformimeve të karbonit në impiantet C 4 nga Hatch-Slack.

Bimët C 4 karakterizohen nga një strukturë anatomike e veçantë e gjethes. Të gjitha tufat përcjellëse janë të rrethuara nga një shtresë e dyfishtë qelizash: e jashtme është qeliza mezofile, e brendshme është qeliza rreshtuese. Dioksidi i karbonit është i fiksuar në citoplazmën e qelizave mezofile, pranuesi është fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), si rezultat i karboksilimit të PEP, formohet oksaloacetati (4C). Procesi është i katalizuar PEP karboksilaza. Ndryshe nga karboksilaza RiBP, karboksilaza PEP ka një afinitet të lartë për CO2 dhe, më e rëndësishmja, nuk ndërvepron me O2. Në kloroplastet mezofile, ka shumë grana, ku reaksionet e fazës së dritës po zhvillohen në mënyrë aktive. Në kloroplastet e qelizave të mbështjellësit ndodhin reaksione të fazës së errët.

Oxaloacetati (4C) konvertohet në malat, i cili transportohet përmes plazmodesmatave në qelizat e rreshtimit. Këtu dekarboksilohet dhe dehidrohet për të formuar piruvat, CO2 dhe NADP·H2.

Piruvati kthehet në qelizat e mezofilit dhe rigjenerohet në kurriz të energjisë ATP në PEP. CO 2 fiksohet përsëri nga karboksilaza RiBP me formimin e FHA. Rigjenerimi i PEP kërkon energjinë e ATP, kështu që nevojitet pothuajse dy herë më shumë energji sesa me fotosintezën C 3.

Rëndësia e fotosintezës

Falë fotosintezës, miliarda ton dioksid karboni thithen nga atmosfera çdo vit, miliarda tonë oksigjen çlirohen; fotosinteza është burimi kryesor i formimit të substancave organike. Shtresa e ozonit është formuar nga oksigjeni, i cili mbron organizmat e gjallë nga rrezatimi ultravjollcë me valë të shkurtër.

Gjatë fotosintezës, një gjethe jeshile përdor vetëm rreth 1% të energjisë diellore që bie mbi të, produktiviteti është rreth 1 g lëndë organike për 1 m 2 sipërfaqe në orë.

Kemosinteza

Sinteza e përbërjeve organike nga dioksidi i karbonit dhe uji, e kryer jo në kurriz të energjisë së dritës, por në kurriz të energjisë së oksidimit të substancave inorganike, quhet kemosinteza. Organizmat kemosintetikë përfshijnë disa lloje bakteresh.

Bakteret nitrifikuese oksidohet amoniaku në azot, dhe më pas në acid nitrik (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

bakteret e hekurit shndërroni hekurin me ngjyra në oksid (Fe 2+ → Fe 3+).

Bakteret e squfurit oksidohet sulfidi i hidrogjenit në squfur ose acid sulfurik (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Si rezultat i reaksioneve të oksidimit të substancave inorganike, lirohet energji, e cila ruhet nga bakteret në formën e lidhjeve me energji të lartë të ATP. ATP përdoret për sintezën e substancave organike, e cila vazhdon në mënyrë të ngjashme me reaksionet e fazës së errët të fotosintezës.

Bakteret kemosintetike kontribuojnë në akumulimin e mineraleve në tokë, përmirësojnë pjellorinë e tokës, nxisin trajtimin e ujërave të zeza, etj.

Shkoni në leksionet №11“Koncepti i metabolizmit. Biosinteza e proteinave"

Shkoni në leksionet №13"Metodat e ndarjes së qelizave eukariote: mitoza, mejoza, amitoza"

Fotosinteza- sinteza e përbërjeve organike nga ato inorganike për shkak të energjisë së dritës (hv). Ekuacioni i përgjithshëm i fotosintezës është:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosinteza vazhdon me pjesëmarrjen e pigmenteve fotosintetike, të cilat kanë vetinë unike të shndërrimit të energjisë së dritës së diellit në energji të lidhjes kimike në formën e ATP. Pigmentet fotosintetike janë substanca të ngjashme me proteinat. Më e rëndësishmja prej tyre është pigmenti klorofil. Në eukariotët, pigmentet fotosintetike janë të ngulitura në membranën e brendshme të plastideve; në prokariotët, ato janë të ngulitura në invaginimet e membranës citoplazmike.

Struktura e kloroplastit është shumë e ngjashme me atë të mitokondrive. Membrana e brendshme e tilakoideve grana përmban pigmente fotosintetike, si dhe proteina të zinxhirit të transportit të elektroneve dhe molekula të enzimës ATP sintetazë.

Procesi i fotosintezës përbëhet nga dy faza: të lehta dhe të errëta.

faza e lehtë Fotosinteza bëhet vetëm në prani të dritës në membranën grana tilakoid. Në këtë fazë ndodh përthithja e kuanteve të dritës nga klorofili, formimi i një molekule ATP dhe fotoliza e ujit.

Nën veprimin e një kuantike të lehtë (hv), klorofili humbet elektronet, duke kaluar në një gjendje të ngacmuar:

Chl → Chl + e —

Këto elektrone transferohen me anë të bartësve në pjesën e jashtme, d.m.th. sipërfaqja e membranës tilakoidale përballë matricës, ku ato grumbullohen.

Në të njëjtën kohë, fotoliza e ujit ndodh brenda tilakoideve, d.m.th. zbërthimi i tij nën ndikimin e dritës

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

Elektronet që rezultojnë transferohen nga transportuesit në molekulat e klorofilit dhe i rivendosin ato: molekulat e klorofilit kthehen në një gjendje të qëndrueshme.

Protonet e hidrogjenit, të formuara gjatë fotolizës së ujit, grumbullohen brenda tilakoidit, duke krijuar një rezervuar H +. Si rezultat, sipërfaqja e brendshme e membranës tilakoid është e ngarkuar pozitivisht (për shkak të H +), dhe sipërfaqja e jashtme është e ngarkuar negativisht (për shkak të e -). Ndërsa grimcat e ngarkuara në mënyrë të kundërt grumbullohen në të dy anët e membranës, diferenca potenciale rritet. Kur arrihet vlera kritike e diferencës së potencialit, forca e fushës elektrike fillon të shtyjë protonet përmes kanalit të sintetazës ATP. Energjia e çliruar në këtë rast përdoret për të fosforiluar molekulat ADP:

ADP + F → ATP

Formimi i ATP gjatë fotosintezës nën ndikimin e energjisë së dritës quhet fotofosforilimi.

Jonet e hidrogjenit, një herë në sipërfaqen e jashtme të membranës tilakoidale, takohen me elektrone atje dhe formojnë hidrogjen atomik, i cili lidhet me molekulën bartëse të hidrogjenit NADP (nikotinamid adeninë dinukleotidi fosfat):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Kështu, gjatë fazës së lehtë të fotosintezës ndodhin tre procese: formimi i oksigjenit për shkak të dekompozimit të ujit, sinteza e ATP, formimi i atomeve të hidrogjenit në formën e NADP H 2 . Oksigjeni shpërndahet në atmosferë, ATP dhe NADP H 2 janë të përfshirë në proceset e fazës së errët.

faza e errët fotosinteza zhvillohet në matricën e kloroplastit si në dritë ashtu edhe në errësirë ​​dhe është një seri transformimesh të njëpasnjëshme të CO 2 që vijnë nga ajri në ciklin Calvin. Reaksionet e fazës së errët kryhen për shkak të energjisë së ATP. Në ciklin Calvin, CO 2 lidhet me hidrogjenin nga NADP H 2 për të formuar glukozë.

Në procesin e fotosintezës, përveç monosakarideve (glukozë, etj.), Sintetizohen edhe monomere të përbërjeve të tjera organike - aminoacide, glicerinë dhe acide yndyrore. Kështu, falë fotosintezës, bimët sigurojnë veten dhe gjithë jetën në Tokë me substancat e nevojshme organike dhe oksigjenin.

Karakteristikat krahasuese fotosinteza dhe frymëmarrja e eukarioteve jepen në tabelë:

Si të shpjegohet një proces kaq kompleks si fotosinteza, shkurt dhe qartë? Bimët janë të vetmit organizma të gjallë që mund të prodhojnë ushqimin e tyre. Si e bëjnë këtë? Për rritje dhe për të marrë të gjitha substancat e nevojshme nga mjedisi: dioksidi i karbonit - nga ajri, uji dhe - nga toka. Ata gjithashtu kanë nevojë për energji nga rrezet e diellit. Kjo energji shkakton disa reaksione kimike gjatë të cilave dioksidi i karbonit dhe uji shndërrohen në glukozë (ushqim) dhe bëhet fotosinteza. Shkurtimisht dhe qartë, thelbi i procesit mund t'u shpjegohet edhe fëmijëve të moshës shkollore.

"Së bashku me dritën"

Fjala "fotosintezë" vjen nga dy fjalë greke - "foto" dhe "sintezë", një kombinim që në përkthim do të thotë "së bashku me dritën". Energjia diellore shndërrohet në energji kimike. Ekuacioni kimik i fotosintezës:

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

Kjo do të thotë se 6 molekula të dioksidit të karbonit dhe dymbëdhjetë molekula uji përdoren (së bashku me rrezet e diellit) për të prodhuar glukozë, duke rezultuar në gjashtë molekula oksigjeni dhe gjashtë molekula uji. Nëse e paraqesim këtë në formën e një ekuacioni verbal, marrim sa vijon:

Ujë + diell => glukozë + oksigjen + ujë.

Dielli është një burim shumë i fuqishëm energjie. Njerëzit gjithmonë përpiqen ta përdorin atë për të prodhuar energji elektrike, për të izoluar shtëpitë, për të ngrohur ujin, e kështu me radhë. Bimët "kuptuan" se si të përdorin energjinë diellore miliona vjet më parë, sepse ajo ishte e nevojshme për mbijetesën e tyre. Fotosinteza mund të shpjegohet shkurt dhe qartë si më poshtë: bimët përdorin energjinë e dritës së diellit dhe e shndërrojnë atë në energji kimike, rezultati i së cilës është sheqeri (glukoza), teprica e së cilës ruhet si niseshte në gjethe, rrënjë, kërcell. dhe farat e bimës. Energjia e diellit transferohet te bimët, si dhe te kafshët që hanë këto bimë. Kur një bimë ka nevojë për lëndë ushqyese për rritjen dhe proceset e tjera të jetës, këto rezerva janë shumë të dobishme.

Si e thithin bimët energjinë diellore?

Duke folur shkurt dhe qartë për fotosintezën, ia vlen të prekim pyetjen se si bimët arrijnë të thithin energjinë diellore. Kjo është për shkak të strukturës së veçantë të gjetheve, e cila përfshin qelizat e gjelbra - kloroplastet, të cilat përmbajnë një substancë të veçantë të quajtur klorofil. Kjo është ajo që u jep gjetheve ngjyrën e tyre të gjelbër dhe është përgjegjëse për thithjen e energjisë së dritës së diellit.

Pse shumica e gjetheve janë të gjera dhe të sheshta?

Fotosinteza ndodh në gjethet e bimëve. Fakti befasues është se bimët janë përshtatur shumë mirë për të kapur rrezet e diellit dhe thithin dioksidin e karbonit. Për shkak të sipërfaqes së gjerë, do të kapet shumë më tepër dritë. Është për këtë arsye që panelet diellore, të cilat ndonjëherë vendosen në çatitë e shtëpive, janë gjithashtu të gjera dhe të sheshta. Sa më e madhe të jetë sipërfaqja, aq më i mirë është thithja.

Çfarë tjetër është e rëndësishme për bimët?

Ashtu si njerëzit, bimët gjithashtu kanë nevojë për lëndë ushqyese dhe lëndë ushqyese për të qëndruar të shëndetshëm, për t'u rritur dhe për të performuar mirë. Ata marrin minerale të tretura në ujë nga toka përmes rrënjëve të tyre. Nëse tokës i mungojnë lëndët ushqyese minerale, bima nuk do të zhvillohet normalisht. Fermerët shpesh testojnë tokën për t'u siguruar që ka lëndë ushqyese të mjaftueshme për rritjen e të korrave. Përndryshe, drejtohuni në përdorimin e plehrave që përmbajnë minerale thelbësore për ushqimin dhe rritjen e bimëve.

Pse është fotosinteza kaq e rëndësishme?

Duke e shpjeguar shkurt dhe qartë fotosintezën për fëmijët, vlen të theksohet se ky proces është një nga reaksionet kimike më të rëndësishme në botë. Cilat janë arsyet e një deklarate kaq të zhurmshme? Së pari, fotosinteza ushqen bimët, të cilat nga ana e tyre ushqejnë të gjitha gjallesat e tjera në planet, duke përfshirë kafshët dhe njerëzit. Së dyti, si rezultat i fotosintezës, oksigjeni i nevojshëm për frymëmarrje lëshohet në atmosferë. Të gjitha gjallesat marrin frymë me oksigjen dhe nxjerrin dioksid karboni. Për fat të mirë, bimët bëjnë të kundërtën, prandaj janë shumë të rëndësishme që njerëzit dhe kafshët të marrin frymë.

Procesi i mahnitshëm

Bimët, rezulton, gjithashtu dinë të marrin frymë, por, ndryshe nga njerëzit dhe kafshët, ato thithin dioksid karboni nga ajri, jo oksigjen. Edhe bimët pinë. Kjo është arsyeja pse ju duhet t'i ujisni, përndryshe ata do të vdesin. Me ndihmën e sistemit rrënjor, uji dhe lëndët ushqyese transportohen në të gjitha pjesët e trupit të bimës dhe dioksidi i karbonit absorbohet përmes vrimave të vogla në gjethe. Kthesë për të kandiduar reaksion kimikështë drita e diellit. Të gjitha produktet metabolike që rezultojnë përdoren nga bimët për ushqim, oksigjeni lëshohet në atmosferë. Kështu mund të shpjegoni shkurt dhe qartë se si ndodh procesi i fotosintezës.

Fotosinteza: fazat e lehta dhe të errëta të fotosintezës

Procesi në shqyrtim përbëhet nga dy pjesë kryesore. Ekzistojnë dy faza të fotosintezës (përshkrimi dhe tabela - më poshtë). E para quhet faza e dritës. Ndodh vetëm në prani të dritës në membranat tilakoidale me pjesëmarrjen e klorofilit, proteinave bartëse të elektroneve dhe enzimës ATP sintetazë. Çfarë tjetër fsheh fotosinteza? Ndizni dhe zëvendësoni njëra-tjetrën ndërsa dita dhe nata ndizen (ciklet e Calvin). Gjatë fazës së errët, ndodh prodhimi i së njëjtës glukozë, ushqim për bimët. Ky proces quhet edhe reagimi i pavarur nga drita.

konkluzioni

Nga të gjitha sa më sipër, mund të nxirren përfundimet e mëposhtme:

• Fotosinteza është procesi që bën të mundur marrjen e energjisë nga dielli.
• Energjia e dritës e diellit shndërrohet në energji kimike nga klorofili.
• Klorofili u jep bimëve ngjyrën e tyre të gjelbër.
• Fotosinteza ndodh në kloroplastet e gjetheve të bimëve.
• Dioksidi i karbonit dhe uji janë thelbësorë për fotosintezën.
• Dioksidi i karbonit hyn në bimë përmes vrimave të vogla, stomatave dhe oksigjeni del përmes tyre.
• Uji absorbohet në bimë përmes rrënjëve të saj.
• Pa fotosintezë, nuk do të kishte ushqim në botë.

Me ose pa energji drite. Është karakteristikë e bimëve. Le të shqyrtojmë më tej se cilat janë fazat e errëta dhe të lehta të fotosintezës.

Informacion i pergjithshem

Organi i fotosintezës në bimët më të larta është gjethja. Kloroplastet veprojnë si organele. Membranat e tilakoideve të tyre përmbajnë pigmente fotosintetike. Ato janë karotenoide dhe klorofile. Këto të fundit ekzistojnë në disa forma (a, c, b, d). Kryesorja është a-klorofili. Molekula e saj përmban një "kokë" porfirine me një atom magnezi të vendosur në qendër, si dhe një "bisht" fitoli. Elementi i parë paraqitet si një strukturë e sheshtë. “Koka” është hidrofile, prandaj ndodhet në atë pjesë të membranës që drejtohet drejt mjedisit ujor. "Bishti" i fitolit është hidrofobik. Për shkak të kësaj, ajo mban molekulën e klorofilit në membranë. Klorofili thith dritën blu-vjollce dhe të kuqe. Ato gjithashtu reflektojnë jeshile, duke i dhënë bimëve ngjyrën e tyre karakteristike. Në membranat tilaktike, molekulat e klorofilit organizohen në fotosisteme. Algat dhe bimët blu-jeshile karakterizohen nga sistemet 1 dhe 2. Bakteret fotosintetike kanë vetëm të parin. Sistemi i dytë mund të dekompozojë H 2 O dhe të çlirojë oksigjen.

Faza e lehtë e fotosintezës

Proceset që ndodhin në bimë janë komplekse dhe me shumë faza. Në veçanti, dallohen dy grupe reagimesh. Ato janë fazat e errëta dhe të lehta të fotosintezës. Kjo e fundit vazhdon me pjesëmarrjen e enzimës ATP, proteinave të transportit të elektroneve dhe klorofilit. Faza e lehtë e fotosintezës ndodh në membranat e tilaktoideve. Elektronet e klorofilit ngacmohen dhe largohen nga molekula. Pas kësaj, ato bien në sipërfaqen e jashtme të membranës tilaktike. Ajo, nga ana tjetër, ngarkohet negativisht. Pas oksidimit fillon restaurimi i molekulave të klorofilit. Ata marrin elektrone nga uji që është i pranishëm në hapësirën intralakoid. Kështu, faza e dritës e fotosintezës vazhdon në membranë gjatë kalbjes (fotolizë): H 2 O + Q dritë → H + + OH -

Jonet hidroksil shndërrohen në radikale reaktive duke dhuruar elektronet e tyre:

OH - → .OH + e -

Radikalet OH kombinohen dhe formojnë oksigjen dhe ujë të lirë:

4 NR. → 2H 2 O + O 2.

Në këtë rast, oksigjeni hiqet në mjedisin përreth (të jashtëm), dhe protonet grumbullohen brenda tilaktoidit në një "rezervuar" të veçantë. Si rezultat, aty ku vazhdon faza e lehtë e fotosintezës, membrana tilaktike merr një ngarkesë pozitive për shkak të H + nga njëra anë. Në të njëjtën kohë, për shkak të elektroneve, ai ngarkohet negativisht.

Fosfirilimi i ADP

Aty ku vazhdon faza e dritës e fotosintezës, ekziston një ndryshim potencial midis sipërfaqeve të brendshme dhe të jashtme të membranës. Kur arrin 200 mV, protonet shtyhen nëpër kanalet e sintetazës ATP. Kështu, faza e lehtë e fotosintezës ndodh në membranë kur ADP fosforilohet në ATP. Në këtë rast, hidrogjeni atomik drejtohet në reduktimin e një mbartësi të veçantë të nikotinamidit adenine dinukleotidit fosfat NADP+ në NADP.H2:

2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2

Faza e lehtë e fotosintezës përfshin kështu fotolizën e ujit. Ai, nga ana tjetër, shoqërohet nga tre reagime kryesore:

1. Sinteza e ATP.
2. Arsimi NADP.H 2 .
3. Formimi i oksigjenit.

Faza e lehtë e fotosintezës shoqërohet me lëshimin e kësaj të fundit në atmosferë. NADP.H2 dhe ATP lëvizin në stromën e kloroplastit. Kjo përfundon fazën e dritës së fotosintezës.

Një grup tjetër reagimesh

Faza e errët e fotosintezës nuk kërkon energji drite. Ai shkon në stromën e kloroplastit. Reaksionet paraqiten si një zinxhir transformimesh sekuenciale të dioksidit të karbonit që vijnë nga ajri. Si rezultat, formohen glukoza dhe substanca të tjera organike. Reagimi i parë është fiksimi. RiBF vepron si një pranues i dioksidit të karbonit. Katalizatori në reaksion është ribuloz bisfosfat karboksilaza (enzimë). Si rezultat i karboksilimit të RiBP, formohet një përbërje e paqëndrueshme me gjashtë karbon. Ai shpërbëhet pothuajse menjëherë në dy molekula të FHA (acid fosfoglicerik). Kjo pasohet nga një cikël reaksionesh, ku shndërrohet në glukozë përmes disa produkteve të ndërmjetme. Ata përdorin energjitë e NADP.H 2 dhe ATP, të cilat u konvertuan kur po vazhdonte faza e dritës e fotosintezës. Cikli i këtyre reaksioneve quhet "cikli i Kalvinit". Mund të përfaqësohet si më poshtë:

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

Përveç glukozës, gjatë fotosintezës formohen edhe monomere të tjera të përbërjeve organike (komplekse). Këto përfshijnë, në veçanti, acide yndyrore, glicerinë, aminoacide, nukleotide.

Reaksionet C3

Ato janë një lloj fotosinteze në të cilën përbërjet me tre karbon formohen si produkti i parë. Është ai që përshkruhet më sipër si cikli i Kalvinit. Karakteristikat karakteristike të fotosintezës C3 janë:

1. RiBP është një pranues i dioksidit të karbonit.
2. Reaksioni i karboksilimit katalizohet nga karboksilaza RiBP.
3. Formohet një substancë me gjashtë karbon, e cila më pas dekompozohet në 2 FHA.

Acidi fosfoglicerik reduktohet në TF (triozofosfate). Disa prej tyre dërgohen në rigjenerimin e bifosfatit ribuloz, dhe pjesa tjetër shndërrohet në glukozë.

Reaksionet C4

Ky lloj fotosinteze karakterizohet nga shfaqja e komponimeve me katër karbon si produkt i parë. Në vitin 1965, u zbulua se substancat C4 shfaqen së pari në disa bimë. Për shembull, kjo është vendosur për melin, melekuqe, kallam sheqeri, misër. Këto kultura u bënë të njohura si bimë C4. Një vit më pas, 1966, Slack and Hatch (shkencëtarët australianë) zbuluan se atyre pothuajse plotësisht u mungon fotorespirimi. Është zbuluar gjithashtu se bimë të tilla C4 janë shumë më efikase në thithjen e dioksidit të karbonit. Si rezultat, rruga e transformimit të karbonit në kultura të tilla është referuar si rruga Hatch-Slack.

konkluzioni

Rëndësia e fotosintezës është shumë e madhe. Falë tij, dioksidi i karbonit thithet nga atmosfera çdo vit në vëllime të mëdha (miliarda tonë). Në vend të kësaj, lëshohet më pak oksigjen. Fotosinteza vepron si burimi kryesor i formimit të komponimeve organike. Oksigjeni është i përfshirë në formimin e shtresës së ozonit, e cila mbron organizmat e gjallë nga efektet e rrezatimit UV me valë të shkurtër. Gjatë fotosintezës, një gjethe thith vetëm 1% të të gjithë energjisë së dritës që bie mbi të. Produktiviteti i tij është brenda 1 g përbërje organike për 1 sq. m sipërfaqe në orë.