Тамна и светла фаза фотосинтезе. Где протиче светлосна фаза фотосинтезе?

Фотосинтеза је процес третирања воде и угљен диоксид са или без употребе светлосне енергије. Карактеристично је за биљке. Размотрите даље шта чини тамну и светлу фазу фотосинтезе.

Опште информације

Органска фотосинтеза више биљке је лист. Хлоропласти делују као органоиди. Фотосинтетски пигменти су присутни у мембранама њихових тилакоида. То су каротеноиди и хлорофили. Потоњи постоје у неколико облика (а, ц, б, д). Главна од њих се сматра а-хлорофилом. У свом молекулу, порфиринска "глава" се ослобађа са атомом магнезијума који се налази у центру, као и зли реп. Први елемент је представљен у облику равне структуре. “Глава” је хидрофилна, стога се налази на делу мембране који је усмерен на водену средину. Фитник "реп" је хидрофобан. Због тога задржава молекул хлорофила у мембрани. Хлорофили апсорбују плаво-љубичасту и црвену светлост. Они такође одражавају зелену боју, због чега биљке имају карактеристичну боју за њих. У мембранама тилактоида, молекули хлорофила су организовани у фотосистеме. Системи 1 и 2 су карактеристични за плаво-зелене алге и биљке, а фотосинтетске бактерије имају само прву. Други систем може разградити Х20, ослободити кисеоник.

Свјетлосна фаза фотосинтезе

Процеси који се одвијају у биљкама су сложени и вишестепени. Посебно, постоје две групе реакција. Они су тамна и светла фаза фотосинтезе. Потоњи се одвија уз учешће ензима АТП, протеина који транспортују електроне и хлорофила. Свјетлосна фаза фотосинтезе јавља се у мембранама тилактоида. Електрони хлорофила су узбуђени и напуштају молекул. Након тога, они падају на спољну површину мембране тилактоида. Она се заузврат терети негативно. Након оксидације започиње рестаурација молекула хлорофила. Они узимају електроне из воде која је присутна у интралакоидном простору. Тако се светлосна фаза фотосинтезе одвија у мембрани током распада (фотолиза): Х ₂ О + К светло → Х ⁺ + ОХ ^-

Хидроксилни јони се претварају у реактивне радикале, дајући им електроне:

ХЕ ^- → • ХЕ + е ^-

• ОХ радикали комбинују се у слободан кисеоник и воду:

4НО • → 2Х ₂ О + О ₂ .

Истовремено, кисеоник се уклања у околну (спољашњу) средину, а унутар тилактоида долази до акумулације протона у посебном “резервоару”. Као резултат тога, где се светлосна фаза фотосинтезе наставља, мембрана тилактоида због Х ⁺ с једне стране добија позитиван набој. Уз то, због електрона, он се терети негативно.

АДХ фосфорилација

Тамо где светлосна фаза фотосинтезе напредује, постоји разлика потенцијала између унутрашње и спољашње површине мембране. Када достигне 200 мВ, протони се гурају кроз АТП синтетазне канале. Тако се светлосна фаза фотосинтезе јавља у мембрани током фосфорилације АДП у АТП. Истовремено, атомски водоник је усмерен на редукцију специјалног носача никотинамид аденин динуклеотид фосфата НАДП + на НАДП • Х2:

2Х ⁺ + 2е ^- + НАДФ → НАДФ • Х ₂

Свјетлосна фаза фотосинтезе тако укључује фотолизу воде. Он је, пак, попраћен са три главне реакције:

1. АТП синтеза.
2. Образовање НАДП • Х ₂ .
3. Формирање кисеоника.

Свјетлосна фаза фотосинтезе је праћена ослобађањем потоњег у атмосферу. НАДПХ • Х2 и АТП улазе у строму хлоропласта. Овим се завршава светлосна фаза фотосинтезе.

Друга група реакција

За тамну фазу фотосинтезе није потребна светлосна енергија. Иде у строму хлоропласта. Реакције су представљене у облику ланца сукцесивних трансформација угљен-диоксида који долази из ваздуха. Као резултат тога, глукоза и друго органска материја. Прва реакција је фиксација. Рибулозобифосфат (пет карбонски шећер) риБФ делује као акцептор угљен диоксида. Катализатор у реакцији је рибулозобифосфат-карбоксилаза (ензим). Као резултат карбоксилације риБФ, формира се шест-угљенично нестабилно једињење. Скоро се тренутно разбија у два молекула ПГА (фосфоглицеринска киселина). Након тога, постоји циклус реакција, где се трансформише у глукозу кроз неколико интермедијарних производа. Они користе енергију НАДП • Х ₂ и АТП, који су претворени када је светлосна фаза фотосинтезе трајала. Циклус ових реакција назива се "Цалвинов циклус". Може се представити на следећи начин:

6ЦО2 + 24Х + + АТП → Ц6Х12О6 + 6Х2О

Поред глукозе, током фотосинтезе настају и други мономери органских (комплексних) једињења. Они укључују, нарочито, масне киселине, глицерин, нуклеотиде амино киселина.

Реакција Ц3

Они су врста фотосинтезе у којој се формирају три једињења угљеника као први производ. То је горе описано као циклус Цалвина. Карактеристичне особине фотосинтезе Ц3 су:

1. РибФ је акцептор за угљен диоксид.
2. Реакција карбоксилације катализује Рибе-карбоксилазу.
3. Формира се шест карбонска супстанца, која се касније разлаже у 2 ФГК.

Фосфоглицерична киселина редукује се на ТФ (триосе фосфат). Неки од њих су усмерени на регенерацију рибулозобифосфата, а остатак се претвара у глукозу.

Ц4 реакција

Овај тип фотосинтезе карактерише појава четири угљеничних једињења као првог производа. Године 1965. откривено је да се Ц4 супстанце појављују прво у неким биљкама. На пример, пронађен је за просо, сирак, шећерну трску, кукуруз. Ове културе су почеле да се зову Ц4-биљке. У наставку, 1966, Слацк и Хатцх (аустралијски научници) су открили да скоро потпуно немају фотоспирацију. Такође је утврђено да су такве Ц4 биљке много ефикасније у апсорпцији угљен-диоксида. Као резултат, пут трансформације угљеника у таквим културама назван је Хатцх-Слацк пут.

Закључак

Вредност фотосинтезе врло велика. Захваљујући њему, годишње се из атмосфере апсорбују огромне количине угљен-диоксида (милијарде тона). Уместо тога, не производи мање кисеоника. Фотосинтеза је главни извор формирања органских једињења. Кисеоник је укључен у формацију озонски омотач, штити живе организме од излагања кратковалном УВ зрачењу. У процесу фотосинтезе, лист апсорбује само 1% укупне енергије светлости која пада на њу. Његова продуктивност је унутар 1 г органског једињења по 1 км2. м површине по сату.