Тъмна и светла фаза на фотосинтезата. Къде тече светлинната фаза на фотосинтезата?

Фотосинтезата е процес на третиране на вода и въглероден диоксид с или без използването на светлинна енергия. Характерно за растенията. Помислете по-нататък какво представлява тъмната и светлата фаза на фотосинтезата.

Обща информация

Фотосинтеза на органи висши растения е лист. Хлоропластите действат като органоиди. Фотосинтетичните пигменти присъстват в мембраните на техните тилакоиди. Те са каротеноиди и хлорофили. Последните съществуват в няколко форми (a, c, b, d). Основната от тях се счита за а-хлорофил. В своята молекула, порфиринова „глава“ се освобождава с магнезиев атом, разположен в центъра, както и нечестива опашка. Първият елемент е представен под формата на плоска структура. "Главата" е хидрофилна, поради което е разположена върху частта от мембраната, която е насочена към водната среда. Fitnik "опашката" е хидрофобна. Поради това, тя запазва молекулата на хлорофила в мембраната. Хлорофилите абсорбират синьо-виолетовата и червената светлина. Те също отразяват зелено, поради което растенията имат характерен цвят за тях. В мембраните на тилактоидните молекули хлорофилът се организира в фотосистеми. Системи 1 и 2 са характерни за синьо-зелените водорасли и растения, а фотосинтетичните бактерии имат само първата. Втората система може да разложи Н20, да освободи кислород.

Светлинна фаза на фотосинтеза

Процесите, протичащи в растенията, са сложни и многостепенни. По-специално, има две групи реакции. Те са тъмната и светла фаза на фотосинтезата. Последното се осъществява с участието на ензима АТР, транспортиращи електрони протеини и хлорофил. Светлинната фаза на фотосинтезата се среща в мембраните на тилактоидите. Електроните на хлорофила се възбуждат и напускат молекулата. След това те попадат върху външната повърхност на мембраната на тилактоида. Тя на свой ред се зарежда отрицателно. След окисляване започва възстановяването на молекулите на хлорофила. Те вземат електрони от вода, която присъства в интралакоидното пространство. Така светлинната фаза на фотосинтезата протича в мембраната по време на разпадането (фотолиза): H ₂ O + Q светлина → H ⁺ + OH ^-

Хидроксилните йони се превръщат в реактивни радикали, раздавайки електроните си:

HE ^- → • HE + e ^-

• OH радикалите се комбинират, за да образуват свободен кислород и вода:

4NO • → 2H2O + O2.

В същото време, кислородът се премества в околната (външна) среда, а вътре в тилактоида има натрупване на протони в специален “резервоар”. В резултат на това, когато светлинната фаза на фотосинтезата продължава, мембраната на тилактоида, дължаща се на Н ^+, от една страна, получава положителен заряд. Заедно с това, благодарение на електроните, той се зарежда отрицателно.

ADH фосфорилиране

Когато светлинната фаза на фотосинтезата продължава, съществува потенциална разлика между вътрешната и външната повърхност на мембраната. Когато достигне 200 mV, протоните се изтласкват през ATP синтетазните канали. По този начин, светлинната фаза на фотосинтезата се появява в мембраната по време на фосфорилирането на ADP в АТР. В същото време, атомният водород е насочен към редукция на специален носител на никотинамид аденин динуклеотид фосфат NADP + към NADP • H2:

2H ⁺ + 2e ^- + NADF → NADF • H ₂

Леката фаза на фотосинтезата включва фотолиза на вода. Той, от своя страна, е придружен от три основни реакции:

1. АТФ синтез.
2. Образование NADP • H ₂ .
3. Образуването на кислород.

Светлинната фаза на фотосинтезата е придружена от освобождаването на последната в атмосферата. NADPH • H2 и ATP преминават в стромата на хлоропласта. Това завършва светлата фаза на фотосинтезата.

Друга група реакции

За тъмната фаза на фотосинтезата не е необходима светлинна енергия. Преминава към стромата на хлоропласта. Реакциите са представени под формата на верига от последователно протичащи трансформации на въглероден диоксид, идващ от въздуха. В резултат на това, глюкоза и други органична материя. Първата реакция е фиксация. Рибулозобифосфат (пет-въглеродна захар) riBF действа като акцептор за въглероден диоксид. Катализаторът в реакцията е рирулозобифосфат-карбоксилаза (ензим). В резултат на карбоксилиране на riBF се образува шест въглеродно нестабилно съединение. Той почти незабавно се разпада на две молекули на PGA (фосфоглицеринова киселина). След това има цикъл от реакции, при който той се превръща в глюкоза чрез няколко междинни продукта. Те използват енергията на NADP • H ₂ и АТР, които се превръщат в светлинна фаза на фотосинтезата. Цикълът на тези реакции се нарича "цикъл на Калвин". Тя може да бъде представена, както следва:

6СО2 + 24Н + + АТР → C6H12O6 + 6H20

В допълнение към глюкозата, по време на фотосинтезата се образуват и други мономери на органични (комплексни) съединения. Те включват по-специално мастни киселини, глицерин, аминокиселинни нуклеотиди.

С3 реакция

Те са вид фотосинтеза, в която се образуват три въглеродни съединения като първи продукт. Това е описано по-горе като цикъл на Калвин. Характерните характеристики на фотосинтезата С3 са:

1. RibF е акцептор за въглероден диоксид.
2. Реакцията на карбоксилиране катализира Ribe-карбоксилаза.
3. Образува се шест въглеродно вещество, което впоследствие се разлага на 2 FGKs.

Фосфоглицериновата киселина се редуцира до TF (триозен фосфат). Някои от тях са насочени към регенерация на рибулозобифосфат, а останалата част се превръща в глюкоза.

С4 реакция

Този вид фотосинтеза се характеризира с появата на четири въглеродни съединения като първи продукт. През 1965 г. е установено, че веществата С4 се появяват първо в някои растения. Например, той е открит за просо, сорго, захарна тръстика, царевица. Тези култури започват да се наричат ​​C4-растения. В следващите, 1966 г., Slack и Hatch (австралийски учени) разкриват, че почти изцяло им липсва фотореспирация. Установено е също, че такива С4 растения са много по-ефективни при усвояването на въглероден диоксид. В резултат на това пътят на въглеродната трансформация в такива култури се нарича Път на излюпването.

заключение

Стойността на фотосинтезата много голям. Благодарение на него ежегодно се абсорбират огромни количества въглероден диоксид (милиарди тонове) от атмосферата. Вместо това, той произвежда не по-малко кислород. Фотосинтезата действа като основен източник на образуване на органични съединения. Киселинът участва във формирането озонов слой, предпазва живите организми от излагане на късовълново UV излъчване. В процеса на фотосинтезата, листата абсорбира само 1% от общата енергия на падащата върху нея светлина. Продуктивността му е в рамките на 1 г органично съединение на 1 кв. Км. m повърхност на час.