- sinteza e substancave organike nga dioksidi i karbonit dhe uji me përdorimin e detyrueshëm të energjisë së dritës:
6CO 2 + 6H 2 O + Q dritë → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Në bimët më të larta organi i fotosintezës është gjethja, kurse organelet e fotosintezës janë kloroplastet (struktura e kloroplasteve - ligjërata nr. 7). Membranat e tilakoideve të kloroplastit përmbajnë pigmente fotosintetike: klorofile dhe karotenoidë. Ka disa lloje të ndryshme klorofil ( a, b, c, d), kryesori është klorofili a. Në molekulën e klorofilit, mund të dallohet një "kokë" porfirine me një atom magnezi në qendër dhe një "bisht" fitoli. “Koka” e porfirinës është një strukturë e sheshtë, është hidrofile dhe për këtë arsye shtrihet në sipërfaqen e membranës që përballet me mjedisin ujor të stromës. "Bishti" i fitolit është hidrofobik dhe për shkak të kësaj ruan molekulën e klorofilit në membranë.
Klorofilet thithin dritën e kuqe dhe blu-vjollcë, reflektojnë jeshile dhe për këtë arsye u japin bimëve ngjyrën e tyre karakteristike jeshile. Molekulat e klorofilit në membranat tilakoid janë të organizuara në fotosistemet. Bimët dhe algat blu-jeshile kanë fotosistemin-1 dhe fotosistemin-2, dhe bakteret fotosintetike kanë fotosistemin-1. Vetëm fotosistemi-2 mund të dekompozojë ujin për të lëshuar oksigjen dhe për të marrë elektrone nga hidrogjeni i ujit.
Fotosinteza është një proces kompleks me shumë hapa; reaksionet e fotosintezës ndahen në dy grupe: reaksione faza e lehtë dhe reagimet faza e errët.
Faza e lehtë
Kjo fazë ndodh vetëm në prani të dritës në membranat tilakoidale me pjesëmarrjen e klorofilit, proteinave të transportit të elektroneve dhe enzimës ATP sintetazë. Nën ndikimin e një sasie drite, elektronet e klorofilit ngacmohen, largohen nga molekula dhe hyjnë në anën e jashtme të membranës tilakoid, e cila në fund ngarkohet negativisht. Molekulat e klorofilit të oksiduar reduktohen, duke marrë elektrone nga uji i vendosur në hapësirën intratilakoidale. Kjo çon në ndarjen ose fotolizën e ujit:
H 2 O + Q drita → H + + OH - .
Jonet hidroksil heqin dorë nga elektronet e tyre, duke u bërë radikale reaktive.OH:
OH - → .OH + e - .
Radikalet OH kombinohen për të formuar ujë dhe oksigjen të lirë:
4 NR. → 2H 2 O + O 2.
Në këtë rast, oksigjeni hiqet në mjedisin e jashtëm dhe protonet grumbullohen brenda tilakoidit në "rezervuarin e protonit". Si rezultat, membrana tilakoid, nga njëra anë, ngarkohet pozitivisht për shkak të H +, dhe nga ana tjetër, për shkak të elektroneve, ngarkohet negativisht. Kur diferenca e mundshme midis anëve të jashtme dhe të brendshme të membranës tilakoidale arrin 200 mV, protonet shtyhen nëpër kanalet e sintetazës ATP dhe ADP fosforilohet në ATP; Hidrogjeni atomik përdoret për të rivendosur bartësin specifik NADP + (nikotinamid adeninë dinukleotid fosfat) në NADPH 2:
2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.
Kështu, në fazën e dritës ndodh fotoliza e ujit, e cila shoqërohet me tre procese të rëndësishme: 1) sinteza e ATP; 2) formimi i NADPH 2; 3) formimi i oksigjenit. Oksigjeni shpërndahet në atmosferë, ATP dhe NADPH 2 transportohen në stromën e kloroplastit dhe marrin pjesë në proceset e fazës së errët.
1 - stroma e kloroplastit; 2 - grana tilakoid.
Faza e errët
Kjo fazë ndodh në stromën e kloroplastit. Reagimet e tij nuk kërkojnë energji drite, kështu që ato ndodhin jo vetëm në dritë, por edhe në errësirë. Reaksionet e fazës së errët janë një zinxhir transformimesh të njëpasnjëshme të dioksidit të karbonit (që vjen nga ajri), duke çuar në formimin e glukozës dhe substancave të tjera organike.
Reagimi i parë në këtë zinxhir është fiksimi i dioksidit të karbonit; Pranuesi i dioksidit të karbonit është një sheqer me pesë karbon. ribuloz bifosfat(RiBF); enzima katalizon reaksionin Ribuloz bifosfat karboksilaza(RiBP karboksilaza). Si rezultat i karboksilimit të bisfosfatit ribuloz, formohet një përbërje e paqëndrueshme me gjashtë karbon, e cila shpërbëhet menjëherë në dy molekula. acid fosfoglicerik(FGK). Më pas ndodh një cikël reaksionesh në të cilin acidi fosfoglicerik shndërrohet në glukozë përmes një serie ndërmjetësesh. Këto reaksione përdorin energjinë e ATP dhe NADPH 2 të formuar në fazën e dritës; Cikli i këtyre reaksioneve quhet "cikli Calvin":
6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.
Përveç glukozës, gjatë fotosintezës formohen edhe monomere të tjera të komponimeve organike komplekse - aminoacide, glicerinë dhe acide yndyrore, nukleotide. Aktualisht, ekzistojnë dy lloje të fotosintezës: fotosinteza C 3 - dhe C 4.
C 3-fotosinteza
Ky është një lloj fotosinteze në të cilën produkti i parë është komponimet me tre karbon (C3). Fotosinteza C 3 u zbulua para fotosintezës C 4 (M. Calvin). Është fotosinteza C 3 ajo që përshkruhet më sipër, nën titullin "Faza e errët". Tiparet karakteristike të fotosintezës C 3: 1) pranuesi i dioksidit të karbonit është RiBP, 2) reaksioni i karboksilimit të RiBP katalizohet nga karboksilaza RiBP, 3) si rezultat i karboksilimit të RiBP, formohet një përbërje me gjashtë karbon, e cila zbërthehet në dy PGA. FGK është rikthyer në triozofosfatet(TF). Një pjesë e TF përdoret për rigjenerimin e RiBP, dhe një pjesë konvertohet në glukozë.
1 - kloroplast; 2 - peroksizome; 3 - mitokondri.
Ky është një absorbim i oksigjenit i varur nga drita dhe lirimi i dioksidit të karbonit. Në fillim të shekullit të kaluar, u vërtetua se oksigjeni shtyp fotosintezën. Siç doli, për karboksilazën RiBP, substrati mund të jetë jo vetëm dioksidi i karbonit, por edhe oksigjeni:
O 2 + RiBP → fosfoglikolat (2C) + PGA (3C).
Enzima quhet RiBP oxygenase. Oksigjeni është një frenues konkurrues i fiksimit të dioksidit të karbonit. Grupi i fosfatit ndahet dhe fosfoglikolati bëhet glikolat, të cilin bima duhet ta përdorë. Ai hyn në peroksizome, ku oksidohet në glicinë. Glicina hyn në mitokondri, ku oksidohet në serinë, me humbjen e karbonit tashmë të fiksuar në formën e CO 2. Si rezultat, dy molekula glikolate (2C + 2C) konvertohen në një PGA (3C) dhe CO 2. Fotorespirimi çon në një ulje të rendimentit të bimëve C3 me 30-40% ( Me 3 bimë- bimë të karakterizuara nga fotosinteza C 3).
Fotosinteza C 4 është fotosintezë në të cilën produkti i parë është përbërës me katër karbon (C 4). Në vitin 1965 u konstatua se në disa bimë (kallam sheqeri, misri, melekuqe, meli) produktet e para të fotosintezës janë acidet me katër karbon. Këto bimë quheshin Me 4 bimë. Në vitin 1966, shkencëtarët australianë Hatch dhe Slack treguan se bimët C4 praktikisht nuk kanë fotorespirim dhe thithin dioksidin e karbonit në mënyrë shumë më efikase. Rruga e transformimeve të karbonit në impiantet C 4 filloi të quhej nga Hatch-Slack.
C 4 bimët karakterizohen nga një e veçantë struktura anatomike fletë. Të gjitha tufat vaskulare janë të rrethuara nga një shtresë e dyfishtë qelizash: shtresa e jashtme është qeliza mezofile, shtresa e brendshme është qeliza mbështjellëse. Dioksidi i karbonit është i fiksuar në citoplazmën e qelizave mezofile, pranuesi është fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), si rezultat i karboksilimit të PEP, formohet oksaloacetati (4C). Procesi është i katalizuar PEP karboksilaza. Ndryshe nga karboksilaza RiBP, karboksilaza PEP ka një afinitet më të madh për CO2 dhe, më e rëndësishmja, nuk ndërvepron me O2. Kloroplastet mezofil kanë shumë kokrriza ku ndodhin në mënyrë aktive reaksionet e fazës së lehtë. Reaksionet e fazës së errët ndodhin në kloroplastet e qelizave të mbështjellësit.
Oxaloacetati (4C) konvertohet në malat, i cili transportohet përmes plazmodesmatave në qelizat e mbështjellësit. Këtu dekarboksilohet dhe dehidrogjenohet për të formuar piruvat, CO 2 dhe NADPH 2 .
Piruvati kthehet në qelizat mezofile dhe rigjenerohet duke përdorur energjinë e ATP në PEP. CO 2 fiksohet përsëri nga karboksilaza RiBP për të formuar PGA. Rigjenerimi i PEP kërkon energji ATP, kështu që kërkon pothuajse dy herë më shumë energji sesa fotosinteza C 3.
Kuptimi i fotosintezës
Falë fotosintezës, miliarda ton dioksid karboni thithen nga atmosfera çdo vit dhe miliarda tonë oksigjen çlirohen; fotosinteza është burimi kryesor i formimit të substancave organike. Oksigjeni formon shtresën e ozonit, e cila mbron organizmat e gjallë nga rrezatimi ultravjollcë me valë të shkurtër.
Gjatë fotosintezës, një gjethe jeshile përdor vetëm rreth 1% të energjisë diellore që bie mbi të, produktiviteti është rreth 1 g lëndë organike për 1 m2 sipërfaqe në orë.
Kemosinteza
Sinteza e përbërjeve organike nga dioksidi i karbonit dhe uji, e kryer jo për shkak të energjisë së dritës, por për shkak të energjisë së oksidimit të substancave inorganike, quhet kemosinteza. Organizmat kemosintetikë përfshijnë disa lloje bakteresh.
Bakteret nitrifikuese amoniaku oksidohet në azot dhe më pas në acid nitrik (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).
Bakteret e hekurit shndërroni hekurin me ngjyra në hekur oksid (Fe 2+ → Fe 3+).
Bakteret e squfurit oksidohet sulfidi i hidrogjenit në squfur ose acid sulfurik (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).
Si rezultat i reaksioneve të oksidimit të substancave inorganike, lirohet energji, e cila ruhet nga bakteret në formën e lidhjeve ATP me energji të lartë. ATP përdoret për sintezën e substancave organike, e cila vazhdon në mënyrë të ngjashme me reaksionet e fazës së errët të fotosintezës.
Bakteret kemosintetike kontribuojnë në akumulimin në tokë minerale, përmirëson pjellorinë e tokës, promovon pastrimin ujërat e zeza etj.
Shkoni në leksionet nr.11“Koncepti i metabolizmit. Biosinteza e proteinave"
Shkoni në leksionet nr.13"Metodat e ndarjes së qelizave eukariote: mitoza, mejoza, amitoza"
Jeta në Tokë është e mundur falë dritës, kryesisht energjisë diellore. Kjo energji shndërrohet në energjinë e lidhjeve kimike të substancave organike të formuara gjatë fotosintezës.
Të gjitha bimët dhe disa prokariote (bakteret fotosintetike dhe algat blu-jeshile) përfshihen në fotosintezë. Organizma të tillë quhen fototrofet . Energjia për fotosintezën vjen nga drita, e cila kapet nga molekula speciale të quajtura pigmente fotosintetike. Meqenëse vetëm një gjatësi vale e caktuar e dritës absorbohet, disa nga valët e dritës nuk absorbohen, por reflektohen. Në varësi të përbërjes spektrale të dritës së reflektuar, pigmentet marrin ngjyrë - jeshile, të verdhë, të kuqe, etj.
Ekzistojnë tre lloje të pigmenteve fotosintetike - klorofilet, karotenoidet dhe fikobilinat . Pigmenti më i rëndësishëm është klorofili. Baza është një bërthamë e sheshtë porfirine e formuar nga katër unaza pirrole të lidhura me ura metil, me një atom magnezi në qendër. Ka klorofile të ndryshme të tipit a. Bimët më të larta, algat jeshile dhe euglena kanë klorofil-B, i cili formohet nga klorofili-A dhe algat diatomike përmbajnë klorofil-C në vend të klorofilit-B, dhe algat e kuqe përmbajnë klorofil-D. Një grup tjetër pigmentesh formohet nga karotenoidet, të cilat variojnë në ngjyrë nga e verdha në të kuqe. Ato gjenden në të gjitha plastidet me ngjyra (kloroplastet, kromoplastet) të bimëve. Për më tepër, në pjesët e gjelbra të bimëve, klorofili maskon karotenoidet, duke i bërë ato të padukshme deri në fillimin e motit të ftohtë. Në vjeshtë, pigmentet e gjelbra shkatërrohen dhe karotenoidet bëhen qartë të dukshme. Karotenoidet sintetizohen nga bakteret fototrofike dhe kërpudhat. Fikobilinat janë të pranishme në algat e kuqe dhe cianobakteret.
Faza e lehtë e fotosintezës
Klorofilet dhe pigmentet e tjera në kloroplaste formohen specifike komplekset e korrjes së dritës . Duke përdorur rezonancën elektromagnetike, ata transferojnë energjinë e mbledhur në molekula speciale të klorofilit. Këto molekula, nën ndikimin e energjisë së ngacmimit, u japin elektrone molekulave të substancave të tjera - vektorët , dhe pastaj hiqni elektronet nga proteinat dhe më pas nga uji. Ndarja e ujit gjatë fotosintezës quhet fotolizë . Kjo ndodh në zgavrat e tilakoidit. Protonet kalojnë përmes kanaleve të veçanta në stromë. Kjo çliron energjinë e nevojshme për sintezën e ATP:
2H 2 O = 4e + 4H + + O 2
ADP + P = ATP
Pjesëmarrja e energjisë së dritës këtu është një parakusht, prandaj kjo fazë quhet faza e dritës. Oksigjeni i prodhuar si nënprodukt hiqet jashtë dhe përdoret nga qeliza për frymëmarrje.
Faza e errët e fotosintezës
Në stromën e kloroplastit ndodhin reaksionet e mëposhtme. Monosakaridet formohen nga dioksidi i karbonit dhe uji. Ky proces në vetvete bie ndesh me ligjet e termodinamikës, por duke qenë se molekulat e ATP janë të përfshira, për shkak të kësaj energjie, sinteza e glukozës është një proces real. Më vonë, polisaharidet krijohen nga molekulat e saj - celuloza, niseshteja dhe molekula të tjera komplekse organike. Ekuacioni i përgjithshëm për fotosintezën mund të përfaqësohet si më poshtë:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Sidomos shumë niseshte depozitohet në kloroplaste gjatë ditës gjatë proceseve intensive fotosintetike gjatë natës, niseshteja zbërthehet në forma të tretshme dhe përdoret nga bima.
Dëshironi të kuptoni më hollësisht këtë ose një temë tjetër të biologjisë Regjistrohuni për mësime në internet me autorin e këtij artikulli, Vladimir Smirnov.
Artikulli është një fragment nga vepra e Vladimir Smirnov "Zanafilla" çdo kopjim dhe përdorim i materialit duhet të përfshijë atribut.
Ne gjithashtu sugjerojmë të shikoni një mësim video rreth fotosintezës nga botanistja jonë Irina:
faqe interneti, kur kopjoni materialin plotësisht ose pjesërisht, kërkohet një lidhje me burimin.
Me ose pa përdorimin e energjisë së dritës. Është karakteristikë e bimëve. Le të shqyrtojmë më pas se cilat janë fazat e errëta dhe të lehta të fotosintezës.
Informacione të përgjithshme
Organi i fotosintezës në bimët më të larta është gjethja. Kloroplastet veprojnë si organele. Pigmentet fotosintetike janë të pranishme në membranat e tilakoideve të tyre. Ato janë karotenoide dhe klorofile. Këto të fundit ekzistojnë në disa forma (a, c, b, d). Kryesorja është a-klorofili. Molekula e saj përmban një "kokë" porfirine me një atom magnezi të vendosur në qendër, si dhe një "bisht" fitoli. Elementi i parë paraqitet si një strukturë e sheshtë. “Koka” është hidrofile, prandaj ndodhet në atë pjesë të membranës që drejtohet drejt mjedisit ujor. "Bishti" i fitolit është hidrofobik. Për shkak të kësaj, ajo ruan molekulën e klorofilit në membranë. Klorofilet thithin dritën blu-vjollce dhe të kuqe. Ato gjithashtu reflektojnë jeshile, duke u dhënë bimëve ngjyrën e tyre karakteristike. Në membranat tilaktoide, molekulat e klorofilit organizohen në fotosisteme. Algat dhe bimët blu-jeshile karakterizohen nga sistemet 1 dhe 2. Bakteret fotosintetike kanë vetëm të parin. Sistemi i dytë mund të dekompozojë H 2 O dhe të lëshojë oksigjen.
Faza e lehtë e fotosintezës
Proceset që ndodhin në bimë janë komplekse dhe me shumë faza. Në veçanti, dallohen dy grupe reagimesh. Ato janë fazat e errëta dhe të lehta të fotosintezës. Kjo e fundit ndodh me pjesëmarrjen e enzimës ATP, proteinave të transferimit të elektroneve dhe klorofilit. Faza e lehtë e fotosintezës ndodh në membranat tilaktoide. Elektronet e klorofilit ngacmohen dhe largohen nga molekula. Pas kësaj, ato përfundojnë në sipërfaqen e jashtme të membranës tilaktoide. Ai, nga ana tjetër, bëhet i ngarkuar negativisht. Pas oksidimit fillon reduktimi i molekulave të klorofilit. Ata marrin elektrone nga uji, i cili është i pranishëm në hapësirën intralakoide. Kështu, faza e dritës e fotosintezës ndodh në membranë gjatë kalbjes (fotolizë): H 2 O + Q dritë → H + + OH -
Jonet hidroksile kthehen në radikale reaktive, duke dhuruar elektronet e tyre:
OH - → .OH + e -
Radikalet OH kombinohen për të formuar oksigjen dhe ujë të lirë:
4 NR. → 2H 2 O + O 2.
Në këtë rast, oksigjeni hiqet në mjedisin përreth (të jashtëm), dhe protonet grumbullohen brenda tilaktoidit në një "rezervuar" të veçantë. Si rezultat, aty ku ndodh faza e dritës së fotosintezës, membrana tilaktoide merr një ngarkesë pozitive për shkak të H + në njërën anë. Në të njëjtën kohë, për shkak të elektroneve, ai ngarkohet negativisht.
Fosfirilimi i ADP
Aty ku ndodh faza e dritës e fotosintezës, ekziston një ndryshim potencial midis sipërfaqeve të brendshme dhe të jashtme të membranës. Kur arrin 200 mV, protonet fillojnë të shtyhen nëpër kanalet e sintetazës ATP. Kështu, faza e lehtë e fotosintezës ndodh në membranë kur ADP fosforilohet në ATP. Në këtë rast, hidrogjeni atomik dërgohet për të rivendosur bartësin special nikotinamid adenine dinukleotid fosfat NADP+ në NADP.H2:
2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2
Faza e lehtë e fotosintezës përfshin kështu fotolizën e ujit. Ai, nga ana tjetër, shoqërohet nga tre reagime më të rëndësishme:
- Sinteza e ATP.
- Formimi i NADP.H 2.
- Formimi i oksigjenit.
Faza e lehtë e fotosintezës shoqërohet me lëshimin e kësaj të fundit në atmosferë. NADP.H2 dhe ATP lëvizin në stromën e kloroplastit. Kjo përfundon fazën e dritës së fotosintezës.
Një grup tjetër reagimesh
Faza e errët e fotosintezës nuk kërkon energji drite. Ai shkon në stromën e kloroplastit. Reaksionet paraqiten në formën e një zinxhiri transformimesh sekuenciale të dioksidit të karbonit që vijnë nga ajri. Si rezultat, formohen glukoza dhe substanca të tjera organike. Reagimi i parë është fiksimi. Bifosfati i ribulozës (sheqeri me pesë karbon) RiBP vepron si një pranues i dioksidit të karbonit. Katalizatori në reaksion është ribuloz bifosfat karboksilaza (enzima). Si rezultat i karboksilimit të RiBP, formohet një përbërje e paqëndrueshme me gjashtë karbon. Ai shpërbëhet pothuajse menjëherë në dy molekula PGA (acidi fosfoglicerik). Pas kësaj, ndodh një cikël reaksionesh ku ajo shndërrohet në glukozë përmes disa produkteve të ndërmjetme. Ata përdorin energjinë e NADP.H 2 dhe ATP, të cilat u konvertuan gjatë fazës së dritës të fotosintezës. Cikli i këtyre reaksioneve quhet "cikli Calvin". Mund të përfaqësohet si më poshtë:
6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O
Përveç glukozës, gjatë fotosintezës formohen edhe monomere të tjera të përbërjeve organike (komplekse). Këto përfshijnë, në veçanti, acide yndyrore, glicerinë, aminoacide dhe nukleotide.
Reaksionet C3
Ato janë një lloj fotosinteze që prodhon komponime me tre karbon si produkti i parë. Është ky që përshkruhet më sipër si cikli i Kalvinit. Karakteristikat karakteristike të fotosintezës C3 janë:
- RiBP është një pranues i dioksidit të karbonit.
- Reaksioni i karboksilimit katalizohet nga karboksilaza RiBP.
- Formohet një substancë me gjashtë karbon, e cila më pas zbërthehet në 2 FHA.
Acidi fosfoglicerik reduktohet në TP (triozofosfate). Disa prej tyre përdoren për rigjenerimin e bifosfatit ribuloz, dhe pjesa tjetër shndërrohet në glukozë.
Reaksionet C4
Ky lloj fotosinteze karakterizohet nga shfaqja e komponimeve me katër karbon si produkt i parë. Në vitin 1965, u zbulua se substancat C4 shfaqen së pari në disa bimë. Për shembull, kjo është vendosur për melin, melekuqe, kallam sheqeri dhe misër. Këto kultura u bënë të njohura si bimë C4. Vitin tjetër, 1966, Slack and Hatch (shkencëtarët australianë) zbuluan se atyre pothuajse plotësisht u mungon fotorespirimi. U zbulua gjithashtu se bimë të tilla C4 thithin dioksidin e karbonit në mënyrë shumë më efikase. Si rezultat, rruga e transformimit të karbonit në kultura të tilla filloi të quhej rruga Hatch-Slack.
konkluzioni
Rëndësia e fotosintezës është shumë e madhe. Falë tij, dioksidi i karbonit absorbohet nga atmosfera në vëllime të mëdha (miliarda tonë) çdo vit. Në vend të kësaj, lirohet jo më pak oksigjen. Fotosinteza vepron si burimi kryesor i formimit të komponimeve organike. Oksigjeni është i përfshirë në formimin e shtresës së ozonit, e cila mbron organizmat e gjallë nga efektet e rrezatimit UV me valë të shkurtër. Gjatë fotosintezës, një gjethe thith vetëm 1% të energjisë totale të dritës që bie mbi të. Produktiviteti i tij është brenda 1 g përbërje organike për 1 sq. m sipërfaqe në orë.
Procesi i fotosintezës përfundon me reaksione të fazës së errët, gjatë të cilave formohen karbohidratet. Për të kryer këto reaksione, përdoret energjia dhe substancat e ruajtura gjatë fazës së dritës: për zbulimin e këtij cikli reaksionesh në vitin 1961, Çmimin Nobel. Do të përpiqemi të flasim shkurt dhe qartë për fazën e errët të fotosintezës.
Lokalizimi dhe kushtet
Reaksionet e fazës së errët zhvillohen në stromën (matricën) e kloroplasteve. Ato nuk varen nga prania e dritës, pasi energjia që ata kërkojnë është ruajtur tashmë në formën e ATP.
Për sintezën e karbohidrateve përdoret hidrogjeni i marrë nga fotoliza e ujit dhe i lidhur në molekulat NADPH2. Është gjithashtu e nevojshme prania e sheqernave, të cilave do t'i bashkohet një atom karboni nga molekula CO2.
Burimi i sheqernave për bimët që mbijnë është endosperma - substanca rezervë që gjenden në farë dhe merren nga bima mëmë.
Duke studiuar
Kompleti i reaksioneve kimike të fazës së errët të fotosintezës që çon në formimin e glukozës u zbulua nga M. Calvin dhe bashkëpunëtorët e tij.
TOP 4 artikujttë cilët po lexojnë së bashku me këtë
Oriz. 1. Melvin Calvin në laborator.
Hapi i parë i fazës është marrja e komponimeve me tre atome karboni.
Për disa bimë, hapi i parë do të jetë formimi i acideve organike me 4 atome karboni. Kjo rrugë u zbulua nga shkencëtarët australianë M. Hatch dhe S. Slack dhe quhet C₄ - fotosinteza.
Rezultati i fotosintezës së C4 është gjithashtu glukoza dhe sheqernat e tjera.
Lidhja e CO2
Për shkak të energjisë së ATP të marrë në fazën e lehtë, molekulat e fosfatit ribuloz aktivizohen në stromë. Ai konvertohet në përbërjen shumë reaktive ribuloz difosfat (RDP), e cila ka 5 atome karboni.
Oriz. 2. Skema e lidhjes së CO₂ me RDF.
Formohen dy molekula të acidit fosfoglicerik (PGA), i cili ka tre atome karboni. Në hapin tjetër, PGA reagon me ATP dhe formon acidin difosfoglicerik. DiPHA reagon me NADPH2 dhe reduktohet në fosfogliceraldehid (PGA).
Të gjitha reagimet ndodhin vetëm nën ndikimin e enzimave të përshtatshme.
PHA formon fosfodioksiaceton.
Formimi i heksozës
Në fazën tjetër, nga kondensimi i PHA dhe fosfodioksiacetonit, formohet difosfati i fruktozës, i cili përmban 6 atome karboni dhe është materiali fillestar për formimin e saharozës dhe polisaharideve.
Oriz. 3. Skema e fazës së errët të fotosintezës.
Difosfati i fruktozës mund të reagojë me PHA dhe produkte të tjera të fazës së errët, duke krijuar zinxhirë të sheqernave 4-, 5-, 6- dhe 7-karbonike. Një nga produktet e qëndrueshme të fotosintezës është fosfati ribuloz, i cili përsëri përfshihet në ciklin e reagimit, duke ndërvepruar me ATP. Për të marrë një molekulë glukoze, ajo i nënshtrohet 6 cikleve të reaksioneve të fazës së errët.
Karbohidratet janë produkti kryesor i fotosintezës, por aminoacidet, acidet yndyrore dhe glikolipidet formohen gjithashtu nga produktet e ndërmjetme të ciklit Calvin.
Kështu, në trupin e bimës, shumë funksione varen nga ajo që ndodh në fazën e errët të fotosintezës. Substancat e marra në këtë fazë përdoren në biosintezën e proteinave, yndyrave, frymëmarrjes dhe proceseve të tjera ndërqelizore. Vlerësimi i raportit
Vlerësimi mesatar: 4. Gjithsej vlerësimet e marra: 90.
Fotosintezaështë procesi i sintezës së substancave organike nga ato inorganike duke përdorur energjinë e dritës. Në shumicën dërrmuese të rasteve, fotosinteza kryhet nga bimët duke përdorur organele qelizore si p.sh kloroplastet që përmban pigment jeshil klorofilit.
Nëse bimët nuk do të ishin në gjendje të sintetizonin lëndë organike, atëherë pothuajse të gjithë organizmat e tjerë në Tokë nuk do të kishin asgjë për të ngrënë, pasi kafshët, kërpudhat dhe shumë baktere nuk mund të sintetizojnë. lëndë organike nga inorganike. Thithin vetëm ato të gatshmet, i zbërthejnë në më të thjeshta, nga të cilat përsëri mbledhin komplekse, por tashmë karakteristike për trupin e tyre.
Ky është rasti nëse flasim për fotosintezën dhe rolin e saj shumë shkurt. Për të kuptuar fotosintezën, duhet të themi më shumë: çfarë substancash specifike inorganike përdoren, si ndodh sinteza?
Fotosinteza kërkon dy substanca inorganike - dioksid karboni (CO 2) dhe ujë (H 2 O). E para thithet nga ajri nga pjesët mbitokësore të bimëve kryesisht përmes stomatave. Uji vjen nga toka, nga ku kalon në qelizat fotosintetike nga sistemi përçues i bimës. Gjithashtu, fotosinteza kërkon energjinë e fotoneve (hν), por ato nuk mund t'i atribuohen materies.
Në total, fotosinteza prodhon lëndë organike dhe oksigjen (O2). Në mënyrë tipike, lënda organike më shpesh nënkupton glukozë (C 6 H 12 O 6).
Komponimet organike kryesisht përbëhet nga atomet e karbonit, hidrogjenit dhe oksigjenit. Ato gjenden në dioksid karboni dhe ujë. Megjithatë, gjatë fotosintezës, oksigjeni lirohet. Atomet e tij merren nga uji.
Shkurtimisht dhe përgjithësisht, ekuacioni për reagimin e fotosintezës zakonisht shkruhet si më poshtë:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Por ky ekuacion nuk pasqyron thelbin e fotosintezës dhe nuk e bën atë të kuptueshëm. Shikoni, megjithëse ekuacioni është i balancuar, në të numri i përgjithshëm i atomeve në oksigjenin e lirë është 12. Por ne thamë se ato vijnë nga uji dhe janë vetëm 6 prej tyre.
Në fakt, fotosinteza ndodh në dy faza. I pari quhet dritë, e dyta - errët. Emra të tillë janë për faktin se drita nevojitet vetëm për fazën e dritës, faza e errët është e pavarur nga prania e saj, por kjo nuk do të thotë se ajo ndodh në errësirë. Faza e dritës ndodh në membranat e tilakoideve të kloroplastit dhe faza e errët ndodh në stromën e kloroplastit.
Gjatë fazës së dritës, lidhja e CO 2 nuk ndodh. Gjithçka që ndodh është se energjia diellore kapet nga komplekset e klorofilit, ruhet në ATP dhe energjia përdoret për të reduktuar NADP në NADP*H2. Rrjedha e energjisë nga klorofila e ngacmuar nga drita sigurohet nga elektronet e transmetuara përgjatë zinxhirit të transportit të elektroneve të enzimave të ndërtuara në membranat tilakoid.
Hidrogjeni për NADP vjen nga uji, i cili zbërthehet nga rrezet e diellit në atome oksigjeni, protone hidrogjeni dhe elektrone. Ky proces quhet fotolizë. Oksigjeni nga uji nuk është i nevojshëm për fotosintezën. Atomet e oksigjenit nga dy molekula uji kombinohen për të formuar oksigjen molekular. Ekuacioni i reagimit për fazën e lehtë të fotosintezës duket shkurtimisht kështu:
H 2 O + (ADP+P) + NADP → ATP + NADP*H 2 + ½O 2
Kështu, çlirimi i oksigjenit ndodh gjatë fazës së lehtë të fotosintezës. Numri i molekulave ATP të sintetizuara nga ADP dhe acidi fosforik për fotolizë të një molekule uji mund të jetë i ndryshëm: një ose dy.
Pra, ATP dhe NADP*H 2 vijnë nga faza e dritës në fazën e errët. Këtu, energjia e të parit dhe fuqia reduktuese e të dytës harxhohen në lidhjen e dioksidit të karbonit. Kjo fazë e fotosintezës nuk mund të shpjegohet thjesht dhe në mënyrë koncize sepse nuk vazhdon në mënyrën që gjashtë molekula CO 2 kombinohen me hidrogjenin e çliruar nga molekulat NADP * H 2 për të formuar glukozë:
6CO 2 + 6NADP*H 2 →C 6 H 12 O 6 + 6NADP
(reaksioni ndodh me shpenzimin e energjisë ATP, e cila zbërthehet në ADP dhe acid fosforik).
Reagimi i dhënë është thjesht një thjeshtim për ta bërë më të lehtë për t'u kuptuar. Në fakt, molekulat e dioksidit të karbonit lidhen një nga një, duke u bashkuar me substancën organike tashmë të përgatitur me pesë karbon. Formohet një substancë organike e paqëndrueshme me gjashtë karbon, e cila zbërthehet në molekula karbohidrate me tre karbon. Disa nga këto molekula përdoren për të risintetizuar substancën origjinale me pesë karbon për të lidhur CO 2 . Kjo risintezë sigurohet Cikli i kalvinit. Një pakicë e molekulave të karbohidrateve që përmbajnë tre atome karboni dalin nga cikli. Të gjitha substancat e tjera organike (karbohidratet, yndyrat, proteinat) sintetizohen prej tyre dhe substancave të tjera.
Kjo është, në fakt, sheqernat me tre karbon, jo glukoza, dalin nga faza e errët e fotosintezës.
