Световая и темновая фазы
Световая фаза фотосинтеза — это стадия фотосинтеза, в которой солнечная энергия преобразуется в химическую с образованием АТФ и НАДФН. В этот процесс вовлекаются фотосистемы I и II, а побочным продуктом является кислород.
Темновая фаза фотосинтеза, или цикл Кальвина, — это стадия, в которой происходит фиксация углекислого газа и синтез глюкозы с использованием энергии АТФ и НАДФН, полученных в световой фазе. Хотя эта фаза не требует прямого света, она регулируется продуктами световой фазы.
Описание
Фотосинтез — процесс преобразования энергии света в химическую энергию органических веществ с использованием пигментов, таких как хлорофилл, в растениях, водорослях и некоторых бактериях. В ходе фотосинтеза из углекислого газа и воды синтезируются углеводы, при этом выделяется кислород.
В световой фазе энергия света поглощается хлорофиллом в фотосистемах, что приводит к возбуждению электронов. Эти электроны проходят через цепь переноса электронов, в результате чего синтезируются АТФ и НАДФН.
Основные процессы световой фазы:
- Поглощение света: Хлорофилл в фотосистемах I и II поглощает квант света, переводя свои электроны в возбуждённое состояние.
- Разделение воды: В фотосистеме II вода расщепляется на кислород, протоны и электроны. Кислород выделяется как побочный продукт.
- Синтез АТФ: Перемещение электронов через цепь переносчиков создаёт протонный градиент, который используется ферментом АТФ-синтазой для синтеза АТФ из АДФ и фосфата.
- Образование НАДФН: В фотосистеме I электроны используются для восстановления НАДФ+ до НАДФН, который необходим в темновой фазе.
Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и включает цикл Кальвина, который состоит из трёх основных этапов:
1. Карбоксилирование: Углекислый газ присоединяется к рибулозо-1,5-бисфосфату с образованием 3-фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Эта реакция катализируется ферментом рибулозобисфосфат-карбоксилазой/оксигеназой.
2. Восстановление: ФГК фосфорилируется АТФ и восстанавливается НАДФН до глицеральдегид-3-фосфата (ФГА), который является первым сахаром в цикле.
3. Регенерация акцептора: Часть ФГА используется для восстановления рибулозо-1,5-бисфосфата, что позволяет циклу продолжаться. Остальные молекулы ФГА конденсируются в глюкозу.
Для синтеза одной молекулы глюкозы требуется 6 оборотов цикла Кальвина, 18 молекул АТФ и 12 молекул НАДФН.
Световая и темновая фазы фотосинтеза являются взаимодополняющими этапами преобразования солнечной энергии в химическую энергию органических веществ. Понимание этих процессов важно для раскрытия основ жизнедеятельности организмов и энергии в биологических системах.
Литература
- В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк. родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
- В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов. Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
- В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
- В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
- А. В. Теремов, Р. А. Петросова. Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
- А. В. Теремов, Р. А. Петросова. Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.