Fase scura e leggera della fotosintesi. Dove scorre la fase di luce della fotosintesi?

La fotosintesi è un processo di trattamento dell'acqua e anidride carbonica con o senza l'uso di energia luminosa. È caratteristico delle piante. Considerare ulteriormente ciò che costituisce la fase oscura e luminosa della fotosintesi.

Informazioni generali

Fotosintesi d'organo piante superiori è un foglio. I cloroplasti fungono da organoidi. I pigmenti fotosintetici sono presenti nelle membrane dei loro thylakoidi. Sono carotenoidi e clorofilla. Questi ultimi esistono in varie forme (a, c, b, d). Il principale di loro è considerato a-clorofilla. Nella sua molecola, una "testa" di porfirina viene rilasciata con un atomo di magnesio situato al centro, così come una coda malvagia. Il primo elemento è presentato sotto forma di una struttura piatta. La "testa" è idrofila, quindi si trova sulla parte della membrana che è diretta verso l'ambiente acquatico. Fitnik "tail" è idrofobo. A causa di ciò, mantiene la molecola di clorofilla nella membrana. Le clorofille assorbono blu-viola e luce rossa. Riflettono anche il verde, grazie al quale le piante hanno un colore caratteristico per loro. Nelle membrane di thylactoid, le molecole di clorofilla sono organizzate in fotosistemi. I sistemi 1 e 2 sono caratteristici di alghe blu-verdi e piante.I batteri fotosintetici hanno solo il primo. Il secondo sistema può decomporre H ₂ O, rilasciare ossigeno.

Fase luminosa della fotosintesi

I processi che si verificano nelle piante sono complessi e multi-stadio. In particolare, ci sono due gruppi di reazioni. Sono la fase oscura e leggera della fotosintesi. Quest'ultimo procede con la partecipazione dell'enzima ATP, delle proteine ​​che trasportano gli elettroni e della clorofilla. La fase di luce della fotosintesi si verifica nelle membrane dei tilactoidi. Gli elettroni della clorofilla sono eccitati e lasciano la molecola. Dopo di ciò, cadono sulla superficie esterna della membrana del thilactoid. Lei, a sua volta, è accusata negativamente. Dopo l'ossidazione inizia il ripristino delle molecole di clorofilla. Prendono gli elettroni dall'acqua che è presente nello spazio intralacoide. Quindi, la fase di luce della fotosintesi procede nella membrana durante il decadimento (fotolisi): H ₂ O + Q luce → H ⁺ + OH ^-

Gli ioni idrossile vengono convertiti in radicali reattivi, dando via i loro elettroni:

HE ^- → • HE + e ^-

• I radicali OH si combinano per formare ossigeno e acqua liberi:

4NO • → 2H ₂ O + O ₂ .

Allo stesso tempo, l'ossigeno viene rimosso nell'ambiente circostante (esterno) e all'interno del tilactoid si verifica un accumulo di protoni in uno speciale "serbatoio". Di conseguenza, dove procede la fase di luce della fotosintesi, la membrana del thylactoid dovuta a H ⁺ da una parte riceve una carica positiva. Insieme a questo, a causa degli elettroni, viene caricato negativamente.

Fosforilazione dell'ADH

Dove procede la fase di luce della fotosintesi, c'è una potenziale differenza tra le superfici interne ed esterne della membrana. Quando raggiunge i 200 mV, i protoni vengono spinti attraverso i canali della sintetasi ATP. Pertanto, la fase di luce della fotosintesi si verifica nella membrana durante la fosforilazione di ADP in ATP. Allo stesso tempo, l'idrogeno atomico è diretto alla riduzione di un carrier speciale di nicotinamide adenina dinucleotide fosfato NADP + a NADP • H2:

2H ⁺ + 2e ^- + NADF → NADF • H ₂

La fase luminosa della fotosintesi include quindi la fotolisi dell'acqua. Lui, a sua volta, è accompagnato da tre reazioni principali:

1. Sintesi di ATP.
2. Istruzione NADP • H ₂ .
3. La formazione di ossigeno.

La fase di luce della fotosintesi è accompagnata dal rilascio di quest'ultimo nell'atmosfera. NADPH • H2 e ATP si muovono nello stroma del cloroplasto. Questo completa la fase di luce della fotosintesi.

Un altro gruppo di reazioni

Per la fase oscura della fotosintesi, non è necessaria energia luminosa. Va allo stroma di cloroplasti. Le reazioni sono presentate sotto forma di una catena di trasformazioni in successione di anidride carbonica provenienti dall'aria. Di conseguenza, glucosio e altri materia organica. La prima reazione è la fissazione. Ribulozobifosfat (zucchero a cinque cari) riBF agisce come un accettore di anidride carbonica. Il catalizzatore nella reazione è ribulozobifosfat-carbossilasi (enzima). Come risultato della carbossilazione di riBF, si forma un composto instabile a sei emissioni di carbonio. Si scompone quasi istantaneamente in due molecole di PGA (acido fosfoglicerico). Dopo questo, c'è un ciclo di reazioni, dove viene trasformato in glucosio attraverso diversi prodotti intermedi. Usano l'energia di NADP • H ₂ e ATP, che sono stati convertiti quando la fase luminosa della fotosintesi era in corso. Il ciclo di queste reazioni è indicato come il "ciclo di Calvin". Può essere rappresentato come segue:

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

Oltre al glucosio, durante la fotosintesi si formano altri monomeri di composti organici (complessi). Questi includono, in particolare, acidi grassi, glicerina, nucleotidi di amminoacidi.

Reazione C3

Sono un tipo di fotosintesi in cui tre composti di carbonio si formano come il primo prodotto. Che è descritto sopra come il ciclo di Calvino. Le caratteristiche della fotosintesi C3 sono:

1. RibF è un accettore per il biossido di carbonio.
2. La reazione di carbossilazione catalizza la ribe-carbossilasi.
3. Si forma una sostanza a sei emissioni, che successivamente si decompone in 2 FGK.

L'acido fosfoglicerico viene ridotto a TF (fosfato trioso). Alcuni di questi sono diretti alla rigenerazione di ribulozobifosfat, e il resto viene convertito in glucosio.

Reazione C4

Questo tipo di fotosintesi è caratterizzato dall'apparizione di quattro composti di carbonio come primo prodotto. Nel 1965, è stato rivelato che le sostanze C4 appaiono prima in alcune piante. Ad esempio, è stato trovato per miglio, sorgo, canna da zucchero, mais. Queste culture hanno cominciato ad essere chiamate piante C4. Nel seguito, nel 1966, Slack and Hatch (scienziati australiani) rivelò che mancavano quasi completamente la fotorespirazione. Si è anche scoperto che tali piante C4 sono molto più efficienti nell'assorbire il biossido di carbonio. Di conseguenza, il percorso della trasformazione del carbonio in tali culture era chiamato il sentiero Hatch-Slack.

conclusione

Il valore della fotosintesi molto grande Grazie a lui, enormi quantità di anidride carbonica (miliardi di tonnellate) vengono assorbite ogni anno dall'atmosfera. Invece, produce non meno ossigeno. La fotosintesi agisce come la principale fonte di formazione di composti organici. L'ossigeno è coinvolto nella formazione strato di ozono, protegge gli organismi viventi dall'esposizione alle radiazioni UV a onde corte. Nel processo di fotosintesi, la foglia assorbe solo l'1% dell'energia totale della luce che cade su di essa. La sua produttività è di 1 g di composto organico per 1 kmq. m superficie per ora.