Conceptul de fotosinteză, unde și ce se întâmplă în faza de lumină a fotosintezei

Fotosinteza este un set de procese de formare a energiei luminoase în energia legăturilor chimice ale substanțelor organice cu participarea substanțelor colorante fotosintetice.

Acest tip de hrană este caracteristic plantelor, procarioților și anumitor specii de eucariote unicelulare.

În sinteza naturală, carbonul și apa interacționează cu lumina în glucoză și oxigenul liber:

6CO2 + 6H2O + energie luminoasă → C6H12O6 + 6O2

fiziologia modernă a plantelor înțelege sub funcția photoautotrophic termenul de fotosinteză, care este o combinație de procese de absorbție, transformare și aplicarea cuantelor energiei luminii nonspontaneous în diferite reacții, inclusiv conversia de dioxid de carbon la materialul organic.

fază

Cloroplastele sunt umplute cu o stromă incoloră și sunt permeate cu lamele, care, combinate între ele, formează tilacoide. În ele are loc fotosinteza. Cyanobacteriile în sine sunt cloroplaste, astfel încât aparatul pentru sinteza naturală în ele nu este izolat într-o organelle separată.

lumină

Prima fază a fotosintezei caracterizat prin formarea de produse energetice de înaltă calitate, care sunt ATP, o sursă de energie celulară și NADP, un agent reducător. La sfârșitul etapei, oxigenul este format ca produs secundar. Scena luminoasă este neapărat cu lumina soarelui.

Procesul de fotosinteză are loc în membranele tilacoidelor cu participarea proteinelor de transfer de electroni, a sintetazei ATP și a clorofilei (sau a altui pigment).

Funcționarea lanțurilor electrochimice, prin care sunt transferate electronii și protonii parțial hidrogen, se formează în complexe complexe formate din pigmenți și enzime.

Descrierea procesului de fază ușoară:

1. Când lumina soarelui lovește plăcile de frunze ale plantelor, electronii clorofilei sunt excitați în structura plăcii;
2. În starea activă, particulele părăsesc molecula de pigment și intră în partea exterioară a thylacoidului, care este încărcat negativ. Aceasta se produce simultan cu oxidarea și reducerea ulterioară a moleculelor de clorofil, care selectează următorii electroni din apa care a intrat în frunze;
3. Apoi fotoliza apei are loc cu formarea de ioni care dau electroni și sunt transformați în radicali OH, capabili să participe la reacții în viitor;
4. Apoi, acești radicali se combină pentru a forma molecule de apă și oxigen liber, eliberate în atmosferă;
5. Membrana tiacoidică dobândește, pe de o parte, o sarcină pozitivă datorată ionului de hidrogen și, pe de altă parte, o sarcină negativă datorată electronilor;
6. Cu o diferență de 200 mV între laturile membranei, protonii trec prin sintetaza ATP, ceea ce duce la conversia ADP în ATP (procesul de fosforilare);
7. Odată cu eliberarea hidrogenului atomic din apă, NADP + este recuperat în NADP · H2;

În timp ce oxigenul liber în timpul reacției părăsește atmosfera, ATP și NADP · H2 sunt implicați în faza întunecată a sintezei naturale.

întunericul

Componenta obligatorie pentru această etapă este dioxidul de carbon, pe care plantele le absorb constant din mediul extern prin stomatele din frunze. Procesele fazei întunecate trec în stratul cloroplastului. Deoarece în acest stadiu nu necesită multă energie solară și vor exista destule ATP și NADP · H2, care sunt obținute în timpul fazei ușoare, reacțiile în organisme pot să apară atât zi cât și noapte. Procesele din această etapă apar mai repede decât cea anterioară.

Totalitatea tuturor proceselor care apar în faza întunecată este reprezentată sub forma unui lanț de transformări succesive ale dioxidului de carbon, care provine din mediul extern:

1. Prima reacție într-un astfel de lanț este fixarea dioxidului de carbon. enzimă Disponibilitate RiBF carboxilaza promovează o reacție rapidă și netedă, are ca rezultat formarea de compuși cu șase atomi de carbon, care se dezintegrează în 2 molecule de acid phosphoglyceric;
2. Apoi, are loc un ciclu destul de complicat, incluzând un anumit număr de reacții, după care acidul fosfogliceric este transformat în glucoză naturală - glucoză. Acest proces se numește ciclul Calvin;

Împreună cu zahăr, se formează, de asemenea, acizi grași, aminoacizi, glicerol și nucleotide.

Esența fotosintezei

Din tabelul comparațiilor fazelor ușoare și întunecate ale sintezei naturale, putem descrie pe scurt esența fiecăruia. Faza ușoară apare în boabele de cloroplaste cu includerea obligatorie a energiei luminoase în reacție. În reacțiile care implică componente cum ar fi proteinele, electronii care transportă, ATP-sintetaza și clorofilă, care, în contact cu apa pentru a forma oxigen liber, ATP și NADP · H2. Pentru faza întunecată care apare în stratul de cloroplast, lumina soarelui nu este obligatorie. ATP și NADP · H2 obținute în ultima etapă interacționează cu dioxidul de carbon pentru a forma zahăr natural (glucoză).

După cum se poate observa din cele de mai sus, fotosinteza pare a fi un fenomen destul de complex și multistrat care implică multe reacții în care sunt implicate diferite substanțe. Ca urmare a sintezei naturale, se obține oxigen, care este necesar pentru respirația organismelor vii și protejarea lor de radiațiile ultraviolete prin formarea stratului de ozon.