Темнова фаза фотосинтезу
Кисень - найважливіша складова існування всього живого на Землі. Дивно, але цей елемент на нашій планеті, хоч його концентрація в повітрі за даними деяких вчених невблаганно зменшується, є восполнима запасом. Ще більш вражаючим здається той факт, що синтезується він з більш ніж доступних ресурсів - води, сонячного світла і вуглекислого газу. І здійснюють цей чудовий процес рослини.
Відео: Лекція 3.1 Світлова і темнова фаза фотосинтезу
Звичайно, мова йде про фотосинтезі - дивовижному витворі природи. Незважаючи на те, що вчені досконально вивчили це питання, повторити етапи фотосинтезу в лабораторних умовах нереально донині.
Цей процес прийнято ділити на два етапи:
Відео: ЄДІ з біології 2013 Відеоурок 11 Фотосинтез Університет Синергія
- Світлова фаза фотосинтезу.
- Темнова фаза фотосинтезу.
З їх назви цілком ясно, що перша частина процесу протікає на світлі, тобто за участю сонячних променів. Відбувається вона тільки в зеленому листі рослин, оскільки ті містять хлоропласти - особливі елементи, в мембранах яких здійснюється синтез АТФ - молекули, в якій запасається енергія.
При попаданні фотонів сонячного світла на листя рослин, що містять хлорофіл, відбувається перетворення енергії сонячного світла в енергетичні молекули АТФ, вже згадані вище. Крім того, завдяки отщеплению двох атомів водню від молекули води (що також відбувається за допомогою сонячного світла) утворюється молекула НАДФ. Розкладена молекула води, позбавлена двох атомів водню, залишається з вільним киснем, який і надходить в атмосферу. Таким чином, продукти фотосинтезу в світловий фазі - це:
- кисень;
- енергетична молекула АТФ;
- атомарний водень НАДФ Н2.
Цікаво, що освіта кисню в цьому процесі зовсім не є кінцевою метою. Швидше, це побічний ефект. Далі відбувається темновая фаза фотосинтезу, або хемосинтез, в якому беруть безпосередню участь продукти першої фази. Розглянемо його детальніше.
Дійсно, метою процесу не є утворення кисню. Темнова фаза фотосинтезу протікає в іншій частині листа - в стромі його хлоропластів. По закінченню світловий фази рослина встигає запастися значною кількістю енергетичних молекул - АТФ і НАДФ Н2, отже, участь світла більше не є необхідним. Саме за допомогою цих молекул відбувається синтез органічних елементів. Логічно, що завдання енергетичної молекули АТФ - поставка енергії для здійснення процесів синтезу, в той час як роль НАДФ Н2 - відновлення.
На початку цієї фази молекула відновника окислюється, завдяки чому зникають два атома водню, що на виході дає чисту молекулу НАДФ. У той же час АТФ віддає залишок фосфорної кислоти, перетворюючись в АДФ. Ці два процеси відбуваються в матриксі листа. Знову отримані молекули після цього повертаються в межі листя, що дає можливість повторити весь процес світловий фази. Однак і це не є ключовим процесом фотосинтезу, ми лише позначили циклічність і послідовність операцій, що відбуваються в листі.
Кінцевим продуктом цієї фази стає глюкоза - органічна сполука, який відносять до простих цукрів. Вперше детально описати синтез цієї молекули зміг Мелвін Кальвін. З`ясувалося, що обидві молекули, розглянуті в рамках світловий фази, - енергетична і відновник - беруть участь в процесах синтезу. Крім того, важливими елементами для утворення простих цукрів є 6 молекул вуглекислого газу (CO2), 24 атомів водню, 6 молекул води:
Відео: Темнова фаза фотосинтезу
6СО2 + 24Н + АТФ С6Н12О6 + 6Н2O.
Темнова фаза фотосинтезу важлива рослинам тому, що крім глюкози в цей період утворюються різні амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти і гліцерин.
Фотосинтез - надзвичайно унікальний природний процес. Він не тільки є запорукою підтримки постійного рівня кисню в атмосфері і озоновому шарі, але і являє собою досконалість природи, коли з неорганічних елементів створюються органічні.
