фазы фотосинтеза

Фотосинтез - сложный многоступенчатый процесс, реакции фотосинтеза подразделяют на две группы: реакции световой фазы и реакции темновой фазы.

фазы фотосинтеза

Российский биохимик А. Бах и голландский микробиолог Б. ван Ниль предположили, что первичная фотохимическая реакция фотосинтеза заключается в диссоциации воды. Эта идея была дальше доказана опытами английького физиолога Р. Хилла. В 1937 он показал, что изолированные хлоропласты под действием света разлагают воду и выделяют кислород в присутствии акцепторов е-(бензохиноны) - реакция Хилла. Прямые экспериментальные доказательства того, что О2 при фотосинтезе освобождается собственно из воды, были получены в 40-х годах независимо американскими и советскими учеными. Уравнение ван Ниля включает 2 группы реакций: одна связана с фотодиссоциация воды, выделением О2, и транспортом электронов, это - световая фаза ф / с; а вторая - с восстановлением СО2 до углевода и не зависит от света, это - темновая фаза ф / с.

Световая фаза фотосинтеза

Процессом, в ходе которого появляются энергонасыщенность молекулы и АТФ-соединение, называется световая фаза фотосинтеза. Главным условием и фактором протекания этой фазы является наличие световой энергии. Механизм обеспечения такого преобразования как световая фаза фотосинтеза схематично можно представить следующим образом. Хлорофилл, который находится на мембранах в хлоропластах растений, поглощает световые потоки солнечной энергии. Затем эта энергия способствует соединению элементов фосфорной кислоты с элементами молекул АТФ и АДФ. Однако и на этом работа энергии света не заканчивается. Кроме влияния на процесс слияния молекул, эта энергия дает возможность осуществить реакцию расщепления элементов воды. Здесь световая фаза фотосинтеза протекает в виде реакции 2H20 = 4H + + 4e- + O2. Как видим, результатом этой реакции выступает выделился кислород, который затем в свободной форме просто поступает в природное окружение. Следующим этапом, в ходе которого реализуется световая фаза фотосинтеза, является активизация молекул хлорофилла. В ходе этого процесса под воздействием квантов света электрон молекулы хлорофилла перемещается на более высокий электронный уровень в структуре молекулы. Катализаторами и переносчиками этого электрона выступают элементы белков хлоропласта. Проходя через некоторую последовательность данных белков-переносчиков, электрон молекулы хлорофилла вынужден терять свою энергию, и расходуется она на поддержание окислительно-восстановительного процесса в молекулах АТФ. Потеряли таким образом свою энергию и элементы (электроны), молекулы хлорофилла восстанавливаются за счет присоединения электронов, которые появились в результате протекания уже упоминавшейся выше реакции расщепления молекулы воды. Образованный же водород в процессе этого расщепления синтезируется с другим веществом, которое будет способно выполнять роль его транспортера в пределах хлоропласта.

Суммарное уравнение световой фазы фотосинтеза:

Н2О + 12 НАД + 12 АДФ + 12 Н3РО4 — 12 НАДхН2 + 12 АТФ + 0 2 12 Н2О + 12 НАД + 12 АДФ + 12 Н3РО4 - 12 НАДхН2 + 12 АТФ + 0 2

Темновую фаза фотосинтеза

Темновую фаза фотосинтеза протекает в другой части листа - в строме его хлоропластов. По окончании световой фазы растение успевает запастись большим количеством энергетических молекул - АТФ и НАДФ Н2, следовательно, участие света больше не является необходимым. Именно с помощью этих молекул происходит синтез органических элементов. Логично, что задача энергетической молекулы АТФ - поставка энергии для осуществления процессов синтеза, в то время как роль НАДФ Н2 - восстановление. В начале этой фазы молекула восстановителя окисляется, благодаря чему исчезают два атома водорода, на выходе дает чистую молекулу НАДФ. В то же время АТФ отдает остаток фосфорной кислоты, превращаясь в АДФ. Эти два процесса происходят в матриксе листа. Вновь полученные молекулы после этого возвращаются в пределы листьев, что дает возможность повторить весь процесс световой фазы. Однако и это не является ключевым процессом фотосинтеза, мы только обозначили цикличность и последовательность операций, происходящих в листьях.

Конечным продуктом данной фазы становится глюкоза - органическое соединение, которое относят к простых сахаров. Впервые подробно описать синтез этой молекулы смог Мелвин Кальвин. Выяснилось, что обе молекулы, рассмотрены в рамках световой фазы - энергетическая и восстановитель - участвуют в процессах синтеза. Кроме того, важными элементами для образования простых сахаров является 6 молекул углекислого газа (CO2), 24 атомов водорода, 6 молекул воды:

Конечное уравнение фотосинтеза

6СО2 + 24Н + АТФ С6Н12О6 + 6Н2O.

Темновую фаза фотосинтеза важна растениям том, что кроме глюкозы в этот период образуются различные аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты и глицерин.

Если вам известно больше информвции о том, где происходит световая и темновая фаза фотосинтеза, пишите в комментариях.