Reacțiile ușoare dependente de fotosinteză

Fotosinteza începe cu excitarea clorofilă datorită absorbției unui foton. Transferurile de electroni Infierbantati orbită de energie mai mare, dar la scurt timp după 10 -9 s revine în poziția inițială. Acest lucru are loc atunci când energia în exces de excitație este transformată parțial în căldură, dar cea mai mare este trecut la alte molecule de clorofilă.

In timpul acestei faze este fotoliza apei se efectuează fosforilare fotosinteză. Fotosintetice fosforilare - procesul de conversie a energiei din energia luminoasă a ATP. Arron american om de știință au descoperit două tipuri de fosforilare: ciclice și non-ciclice.

Atunci când bicicleta are loc conversia energiei luminoase în proces chimic. sinteza ATP-ul este conjugat cu apa de formare, dar nu și cu degajare de oxigen.

fosforilare neciclică are loc în organismele aerobe în conversia energiei luminii la potențialul chimic. Adăugarea de ATP format NADP nicotinamida · H2. care este necesară pentru recuperarea dioxidului de carbon și a oxigenului.

Setul de centru lumină recoltare complex fotochimica reacție și molecule înrudite - purtători de electroni este photosystem. Clorofila în plante și are două forme și diversificat, cu spectre de absorbție diferite și caracteristici fotochimice. Fotosistemul - cele mai importante componente structurale și funcționale ale aparatului fotosintetic. Fotosistemul diferă în compoziția proteinelor, pigmenți și proprietăți optice.

Fotosistemul I cuprinde colectarea de lumină și complex centru de reacție fotochimică I, care include dimerul clorofila absoarbe lumina cu o lungime de undă de 700 nm.

Fotosistemul II complex cuprinde colectarea luminii și centrul de reacție fotochimică II, care include dimerul clorofila absoarbe lumina cu o lungime de undă de 680 nm.

Lumina este absorbită de aceste photosystems separat, fotosinteza normală necesită ambele au participat. Două sisteme pigmentate sunt implicate în transportul de electroni de hidrogen formate ca rezultat al apei pentru intermediarii fotosinteză care apar în timpul conversiei de CO2 în carbon. Transferul circuitului de transfer include o serie de reacții redox. Atomii de hidrogen de la ZH donor intermediar, care se formează în timpul fotoliza apei prin energie asimilat la photosystem II, sunt transmise către citocromul sale asociate B-6 (zhelezoparferin proteid). Fotosistemul II 680 include clorofilă și pigmenți suplimentari. Apoi, electronii sunt transferate citocrom f, și, astfel, există ADP și sinteza ATP. Datorită energiei luminoase, care se acumulează sistemul I, electronii transmise prin acceptor și X feredoxin (proteină conținând fier) ​​este una dintre cofactori reduse, localizate în cloroplaste, NADP este redus. Rezultatul este un ANPH · H2. care este utilizat pentru a restabili acidul phosphoglyceric (PGA).

Astfel, caracteristicile distinctive ale fosforilării fotosintetic aciclică sunt: ​​1) oxidarea a două molecule de apă care apar ca urmare a expunerii la lumină, care este detectată de către cele două photosystems; 2) transferul de electroni de la moleculele de apă prin intermediul lanțului de transport de electroni în NADP. Produse ale procesului sunt fosforilare non-ciclică și ATP nikotamidadenindinukleotidfosfat restaurat. Acești compuși sunt apoi utilizate în faza de întuneric a fotosintezei.

Faza de întunecată a fotosintezei

C3 fotosinteză este o cale. reacţiile enzimatice

Esența reacțiilor întunecate ale fotosintezei a fost descoperita de savantul american M. Calvin în 1961 pentru care a fost distins cu Premiul Nobel.

Ciclul Calvin poate fi împărțit în faze specifice:

1. Karbokslirovanie. Această reacție este catalizată de enzima ribulozo bifosfat carboxilază / oxigenază (carboxilaza RBF). În reacția CO2 cu RBF instabil compus șase carbon se formează, care apoi se imparte in doua molecule PGA.

PGA - este un acid organic și nivelul de energie este sub nivelul de zahăr. Prin urmare, acest compus nu poate fi convertit direct în carbohidrați. Este necesar să se transforme într-un trohuglerodny zahăr - aldehidă fosoglitserinovy ​​(PHA).

2. Vosstanovlenie.Dalneyshee produse de conversie ale PGA necesită participarea a fazei de lumina de fotosinteza: ATP și NADPH · H2. + H +. Această reacție are loc în 2 faze. În primul rând, există o reacție de fosforilare a 3-PGA. donator grup de fosfat este ATP. ATP-ul este necesară aici ca sursă de energie suplimentară. 1,3-a format difosfoglitserinovaya acidă. Această reacție este catalizată de enzima fosfoglitserokinazoy.

Formată în această reacție, compusul - difosfoglitserinovaya Acid - are o reactivitate mai mare, conține legătură bogată în energie derivată din ATP. Apoi, gruparea carboxil a acestui compus redus la aldehidă folosind triozofosfatdegidrogenazy a cărei coenzima este NADPH.

PHA se formează la nivelul de reducere a carbohidraților. Acest compus este supus ultimelor două faze. 5 molecule PGA sunt folosite pentru regenerarea RDB acceptor (ribulozo bifosfat carboxilază) pentru fixarea CO2 poate fi realizată. A sasea molecula rămasă intră într-o fază de „produse de fuziune“, care este transformat în compuși mai complexe (glucide, aminoacizi, etc.).

3. Regeneratsiya.V proces de regenerare molecule acceptor utilizat cinci PHA, având ca rezultat formarea a trei molecule ribulozo-5-fosfat. Acest proces se continuă prin formarea unui compus 4-, 5-, 6-, 7-carbon. În primul rând, prima moleculă PHA izomerizat fosfodioksiatsetona (FDA). Procesul este catalizată de enzima triose fosfat izomerază.

Fosfodioksiatseton interactioneaza cu o a doua moleculă de PHA și forma fruktozodifosfata (FDF).

FDF este clivat de fosfat și FDF este transformată în fructoză 6-fosfat (F-6-P). Apoi, clivate din fragmentul 2-carbon (CO-CH2-OH), care este transferat la următoarea (a treia) triose. Se transcetolază reacția are loc prin transcetolază enzimei. Rezultatul este un prim pentoza- (C5) -ribulozofosfat. Din F-6-P este un eritrozofosfat zahăr 4-carbon, care condensează pentru a forma un al patrulea sedogiptulozodifosfata triose (C7). După scindarea fosfat este transformată în sedogeptulezofosfat sedogeptulezodifosfat. Reacția suplimentară transcetolază are loc din nou, ceea ce a dus la sedogeptulezofosfata clivate din fragmentul 2-carbon, care este transferat la a cincea formând două triose ribulezofosfata o altă moleculă. Astfel, rezultatul obținut prin reacțiile de mai sus 3 molecula ribulezofosfata. Pentru formarea acestor acceptor (RDF) trebuie fosforilare lor. În acest scop, trei molecule de ATP (format prin reacții ușoare).

Fosfatul triose rezultat (PHA) intră în a patra etapă a reacțiilor întunecate - etapa de formare a produselor de fotosinteză.

Procesul de formare a carbonului are o natură ciclică pentru a forma uchtoychivyh produse.

-path fotosinteză C4 (Hatch ciclu - Slack)

In unele plante, în special tropicale și subtropicale (porumb, trestie de zahăr, sorg, mei) fotosinteză merge invers. În acest caz, primul produs al carboxilarea unui compus care conține 4 atomi de carbon. Prin urmare, această cale se numește o cale C4, în contrast cu ciclul Calvin, în care este format PGA, conținând 3 atomi de carbon (C3 cale).

Aceste două tipuri de celule vegetale și cloroplaste: 1) mici plastide granal în celulele mezofil de frunze; 2) plastide mari sunt adesea lipsite gran în celulele mucoasei din jurul fasciculele vasculare. Celulele tecii au ingrosat peretii celulelor conțin un număr mare de cloroplaste și mitocondrii, sunt situate în jurul fasciculele vasculare in 1 sau 2 straturi. Totalitatea acestor caracteristici ale structurii anatomice se numește coroană sau sindromul coroană anatomie.

Cloroplaste de diferite tipuri de celule sunt caracterizate nu numai prin caracteristicile structurale, dar, de asemenea, diferite tipuri de fosforilare. In celulele mezofil are loc fosforilarea predominant neciclică și NADPH formate necesare pentru ciclul Calvin, care vine în BSC. In cloroplaste captuseala celula este doar fosforilare ciclică.

În prima etapă C4 dioxidul de carbon căii dispersează în frunză prin stomatelor, pătrunde în citoplasmă celulelor mezofil cu cloroplaste mici, în care are loc reacția și carboxilarea acidului fosfoenolpiruvic (PEP). Reacția este catalizată de enzima carboxilaza fosfoenolpiruvat (fepkarboksilazoy) pentru a forma acidul oxaloacetică (oxaloacetat). Pikes este transformat în acid malic (malat) sau aspartic (aspartat). Reducerea AZN să aibă loc în prezența NADP * H, și pentru a forma prezența necesară aspartatului NH 4+. Apoi, malic (sau acid aspartic), probabil prin mișcări plasmodesmata in celulele de electrozi. Celulele căptușesc malic enzima malat dehidrogenază acidului decarboxilați piruvic acidului (piruvat) și C02. Intră în cloroplaste mucoasei C02 celule și este inclus în ciclul Calvin, este conectat la RBF. Piruvatul este returnat la celulele mezofil și convertit în acceptor primar C02 - sau acidul fosfoenolpiruvic FEP. Astfel, atunci când reacția căii carbonatare C4 are loc de două ori. Acest lucru permite plantei pentru a produce stocurile de carbon în celule.