Фази фотосинтезу та його розташування

Фотосинтез - це процес, за допомогою якого рослини виробляють їжу, використовуючи вуглекислий газ, воду та сонячне світло. Вуглекислий газ потрапляє в рослину через дрібні пори в листі, які називаються продихами. Вода надходить до листя жилками рослини після поглинання корінням.

У процесі фотосинтезу енергія сонячного світла використовується для утворення глюкози з CO₂ та H₂О. Ця глюкоза забезпечує живлення рослини. Оскільки багато вищих форм життя залежать як від їжі рослин, так і від дихання кисню, цей процес життєво важливий для людини виживання екосистем.

Примітка: Фотосинтез також відбувається у водоростях та деяких типах бактерій. Основна увага в цій публікації зосереджена на фотосинтез у рослин.

Фотосинтез відбувається в хлоропластах, що знаходяться в листі та зелених стеблах рослин. Один лист має десятки тисяч клітин, кожна з яких має 40-50 хлоропластів.

Кожен хлоропласт розділений на безліч відділень у формі диска, які називаються тилакоїдами, розташованих вертикально, як стопка млинців. Кожен стос називається гранумом (множина - грана), який суспендований у рідині, яка називається стромою.

Хоча весь процес може зайняти менше хвилини, процес фотосинтезу насправді досить складний.

Є два етапи фотосинтезу: світлові реакції (фото частина) та темні реакції які також відомі як Цикл Кальвіна (частина синтезу), і кожна з фаз фотосинтезу має кілька етапів.

Перший крок використання фотосинтезу світлова енергія створити молекули-носії енергії, які будуть використані у другому процесі. Відомі як світлові реакції, ці реакції безпосередньо використовують енергію сонця. Сотні молекул пігменту містяться у фотоцентрах в тилакоїдна оболонка і діють як антени для поглинання світла та передачі енергії молекулі хлорофілу.

Ці фотосинтетичні пігменти дозволяють рослинам поглинати сонячне світло, необхідне для запуску процесу. Світло збуджує електрони, викликаючи вищий енергетичний стан. Це призводить до перетворення енергії від Сонця до хімічної енергії, яка забезпечує їжа для рослини.

Молекули хлорофілу в рослинах складається реакційний центр, який передає електрони високої енергії акцепторним молекулам, які потім переносяться через ряд мембранних носіїв. Ці електрони високої енергії проходять між молекулами і призводять до поділу молекул води на кисень, іони водню та електрони.

На цьому першому кроці серія реакцій призводить до того, що сонячна енергія перетворюється на хімічну енергію і в дві окремі фотосистем, електрони послідовно переносяться для утворення аденозинтрифосфату (АТФ) та нікотину аденіндинуклеотиду фосфат (НАДФ⁺).

Деякі електрони з високою енергією продовжують зменшувати НАДФ⁺ до НАДФН. Вироблений кисень дифундує з хлоропласту і виходить в атмосферу через пори листя. АТФ і НАДФН, що утворюються на цій першій стадії, використовуються на наступному етапі, де створюється глюкоза.

Другий процес фотосинтезу призводить до біосинтезу вуглеводів із СО₂. У цій незалежній від світла (раніше відомій як темна) фаза НАДФН, створена на першому етапі, забезпечує водень, який буде утворюють глюкозу тоді як АТФ, що утворюється в залежних від світла реакціях, забезпечує енергію, необхідну для його синтезу.

Також відомий як Цикл Кальвіна, ця фаза протікає в стромі і призводить до виробництва сахароза, який потім буде використовуватися як джерело їжі та енергії для рослини. У цій фазі, названій Мельвіном Кальвіном, використовуються АТФ і НАДФН, створені в першій фазі, разом із ферментом рибулозою бісфосфат карбоксилазою, що міститься в хлоропласті.

Тут рибулоза служить каталізатором для «фіксації» молекул вуглецю, які потім перетворюються у вуглеводи, які служать джерелом енергії для рослини.