Tmavá a lehká fáze fotosyntézy. Kam směřuje světelná fáze fotosyntézy?

Fotosyntéza je proces úpravy vody a oxid uhličitý s nebo bez použití světelné energie. Je charakteristická pro rostliny. Zvažte dále, co tvoří tmavá a lehká fáze fotosyntézy.

Obecné informace

Organická fotosyntéza vyšší rostliny je list. Chloroplasty působí jako organoidy. Fotosyntetické pigmenty jsou přítomny v membránách jejich tylakoidů. Jsou to karotenoidy a chlorofyly. Ty existují v několika formách (a, c, b, d). Hlavní z nich je považován za chlorofyl. Ve své molekule se uvolňuje porfyrinová "hlava" s atomem hořčíku umístěným ve středu, stejně jako špičatým ocasem. První prvek je prezentován ve formě ploché struktury. "Hlava" je hydrofilní, proto je umístěna na části membrány, která je zaměřena na vodní prostředí. Fitnik "tail" je hydrofobní. Díky tomu zachovává molekulu chlorofylu v membráně. Chlorofily absorbují modrofialové a červené světlo. Oni také odrážejí zelenou, kvůli níž rostliny mají pro ně charakteristickou barvu. V membránách thylaktoidu jsou molekuly chlorofylu uspořádány do fotosystémů. Systémy 1 a 2 jsou charakteristické pro modrozelené řasy a rostliny. Fotosyntetické bakterie mají pouze první. Druhý systém může rozložit H ₂ O, uvolnit kyslík.

Světelná fáze fotosyntézy

Procesy vyskytující se v rostlinách jsou složité a vícestupňové. Zejména existují dvě skupiny reakcí. Jedná se o tmavou a lehkou fázi fotosyntézy. Druhý postup probíhá za účasti enzymu ATP, proteinů transportujících elektrony a chlorofylu. Světlá fáze fotosyntézy se vyskytuje v membránách tilaktoidů. Chlorofylové elektrony jsou vzrušeny a molekula opouštějí. Poté padnou na vnější povrch membrány thilaktoidu. Ona je naopak obviněna negativně. Po oxidaci začíná obnovení molekul chlorofylu. Vezmou elektrony z vody, která se nachází v intralaktním prostoru. Tudíž světlá fáze fotosyntézy probíhá v membráně během rozpadu (fotolýza): H ₂ O + Q světlo → H ⁺ + OH ^-

Hydroxylové ionty se převádějí na reaktivní radikály, čímž uvolňují své elektrony:

HE ^- → • HE + e ^-

• OH radikály se spojují za vzniku volného kyslíku a vody:

4NO • → 2H20 + O2.

Současně je kyslík odstraněn do okolního (vnějšího) prostředí a uvnitř tilaktoidu je akumulace protonů ve speciální "nádrži". Výsledkem je, že pokud probíhá světelná fáze fotosyntézy, membrána thylaktoidu způsobená H ⁺ na jedné straně přijímá pozitivní náboj. Spolu s tímto, kvůli elektronům, je účtován negativně.

ADH fosforylace

Tam, kde probíhá světelná fáze fotosyntézy, existuje potenciální rozdíl mezi vnitřním a vnějším povrchem membrány. Když dosáhne 200 mV, protony jsou přitlačovány kanály ATP syntetázy. Takže světlá fáze fotosyntézy se vyskytuje v membráně během fosforylace ADP na ATP. Současně se atomový vodík zaměřuje na redukci speciálního nosiče nikotinamidadenin dinukleotid fosfátu NADP + na NADP • H2:

2H ⁺ + 2e ^- + NADF → NADF • H ₂

Světlá fáze fotosyntézy tak zahrnuje fotolýzu vody. Na druhou stranu je doprovázen třemi hlavními reakcemi:

1. Syntéza ATP.
2. Vzdělání NADP • H ₂ .
3. Tvorba kyslíku.

Světlá fáze fotosyntézy je doprovázena uvolněním fotosyntézy do atmosféry. NADPH • H2 a ATP se pohybují do stromy chloroplastu. Tím se dokončí světelná fáze fotosyntézy.

Další skupina reakcí

Pro tmavou fázi fotosyntézy není zapotřebí žádné světelné energie. Přichází na chloroplastový stroma. Reakce jsou prezentovány ve formě řetězce postupně se vyskytujících transformací oxidu uhličitého ze vzduchu. Výsledkem je glukóza a další organické látky. První reakcí je fixace. RIBF působí jako akceptor oxidu uhličitého. Katalyzátorem v reakci je ribulozobifosfát-karboxyláza (enzym). Výsledkem karboxylace riBF je tvoření nestabilní sloučeniny o šesti uhlících. To se téměř okamžitě rozkládá na dvě molekuly PGA (kyselina fosfoglycerová). Poté se objevuje cyklus reakcí, kde se přeměňuje na glukózu prostřednictvím několika meziproduktů. Používají energii NADP • H ₂ a ATP, která byla přeměněna v době, kdy probíhala světelná fáze fotosyntézy. Cyklus těchto reakcí je označován jako "Calvinův cyklus". Může být zastoupena takto:

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

Kromě glukózy se při fotosyntéze vytvářejí další monomery organických (komplexních) sloučenin. Patří mezi ně zejména mastné kyseliny, glycerin, nukleotidy aminokyselin.

C3 reakce

Jedná se o typ fotosyntézy, ve kterém se jako první produkt tvoří tři sloučeniny uhlíku. To je popsáno výše jako cyklus Calvina. Charakteristické znaky fotosyntézy C3 jsou:

1. RibF je akceptor oxidu uhličitého.
2. Karboxylační reakce katalyzuje Rib-karboxylázu.
3. Vytvoří se šesti uhlíková látka, která se následně rozkládá na 2 FGK.

Kyselina fosfoglycerová je redukována na TF (triosofosfát). Některé z nich se zaměřují na regeneraci ribulozobifosfátu a zbytek se přemění na glukózu.

C4

Tento typ fotosyntézy je charakterizován vzhledu čtyřkarbonových sloučenin jako prvního produktu. V roce 1965 bylo zjištěno, že látky C4 se v některých rostlinách objevují jako první. Například, bylo zjištěno pro proso, ciroku, cukrovku, kukuřici. Tyto kultury se začaly nazývat rostliny C4. V následujícím, 1966, Slack a Hatch (australští vědci) odhalili, že téměř úplně postrádají fotorejuvenci. Bylo také zjištěno, že takové rostliny C4 jsou mnohem účinnější při absorpci oxidu uhličitého. V důsledku toho byla cesta k transformaci uhlíku v takových kulturách nazývána trasa Hatch-Slack.

Závěr

Hodnota fotosyntézy velmi velké. Díky němu se každoročně absorbuje z atmosféry obrovské množství oxidu uhličitého (miliardy tun). Místo toho produkuje méně kyslíku. Fotosyntéza působí jako hlavní zdroj tvorby organických sloučenin. Kyslík se podílí na tvorbě ozonová vrstva, chrání živé organismy před vystavením ultrafialovému UV záření. Při procesu fotosyntézy pohltí pouze 1% celkové energie světla, které na ni dopadne. Jeho produktivita je v rozmezí 1 g organické hmoty na 1 km čtvereční. m povrchu za hodinu.