Темновая фаза фотосинтеза: место и механизмы протекания (7 видео)

Фотосинтез – это самый важный процесс для жизни на Земле, поскольку он обеспечивает растения и другие организмы солнечной энергией, необходимой для жизнедеятельности и роста. Фотосинтез состоит из двух фаз: световой и темновой. Световая фаза происходит при наличии солнечного света и включает в себя поглощение энергии света растительными пигментами, такими как хлорофилл.

Темновая фаза, также известная как цикл Кальвина, является завершающей стадией фотосинтеза и может происходить независимо от наличия света. Она происходит в хлоропластах растительных клеток и включает в себя сложные биохимические реакции, которые превращают углекислый газ и энергию, полученную во время световой фазы, в глюкозу и другие органические соединения.

В ходе темновой фазы происходит циклический процесс, состоящий из ряда реакций, включающих фиксацию углекислого газа, его редукцию и обратную регенерацию в главный молекулярный акцептор растений – рибулозо-1,5-бифосфат (RuBP). Вне зависимости от присутствия света, темновая фаза фотосинтеза обеспечивает продукцию органических соединений и поддерживает жизнедеятельность растений.

Содержание

Темновая фаза фотосинтеза: место протекания и механизмы
Место протекания темновой фазы фотосинтеза
Хлоропласты
Строма
Механизмы темновой фазы фотосинтеза
Фиксация углекислого газа
Карбонизация
Восстановление и синтез органических соединений
🎥 Видео

Видео:Фотосинтез у растений | самое простое объяснениеСкачать

Темновая фаза фотосинтеза: место протекания и механизмы

Работа темновой фазы фотосинтеза начинается с захвата углекислого газа из воздуха растением. Для этого растения используют специальный фермент, называемый РуБисКО. Углекислый газ связывается с реактивным веществом, которое затем превращается во вещество с высокой энергией.

Далее происходит процесс карбонизации, в ходе которого энергетические вещества, полученные из углекислого газа, разлагаются на более простые соединения. Эти соединения в свою очередь используются для синтеза органических веществ, в том числе глюкозы и других сахаров, которые растение использует для своего роста и развития.

Темновая фаза фотосинтеза является очень сложным процессом, который требует большого количества энергии и специализированных ферментов. Однако благодаря ей растения обеспечивают себя не только энергией, но и органическими соединениями, необходимыми для их жизнедеятельности.

Видео:Фотосинтез за 6 минут (даже меньше)Скачать

Место протекания темновой фазы фотосинтеза

Хлоропласты – это специализированные органеллы растительных клеток, ответственные за фотосинтез. Они содержат пигмент хлорофилл, который является ключевым фотосинтетическим пигментом и позволяет поглощать энергию света. В хлоропластах происходит весь процесс фотосинтеза, включая темновую фазу.

Строма – это вещество, заполняющее внутреннюю часть хлоропласта. В строме протекают различные химические реакции, связанные с темновой фазой фотосинтеза. В этой фазе углекислый газ превращается в органические соединения, такие как глюкоза. Темновая фаза фотосинтеза в строме хлоропластов включает несколько специфичных механизмов, таких как фиксация углекислого газа, карбонизация, восстановление и синтез органических соединений.

Темновая фаза фотосинтеза в хлоропластах и их строме имеет критическое значение для образования питательных веществ, необходимых для жизни растений и многих других организмов. Этот процесс позволяет растениям преобразовывать энергию света в химическую энергию, которая затем используется для синтеза органических соединений и роста.

Хлоропласты

У хлоропластов есть две мембраны — внешняя и внутренняя, которые окружают структуру, известную как строма. В строме содержится много различных структур, включая граны, тилакоиды и стомы.

Граны — это стопки мембранных структур, которые содержат хлорофилл и другие пигменты. Они могут быть разной формы и размера, и именно в них происходит первоначальное фотохимическое преобразование света в энергию.

Тилакоиды — это плоские мембранные структуры, связанные с гранами. Они состоят из двух слоев мембраны, между которыми образуется пространство, называемое люменом. Внутри тилакоидов происходят реакции светового цикла фотосинтеза, включая фотосистемы I и II.

Стомы — это маленькие отверстия на поверхности тилакоидов, которые позволяют свету и газам проникать внутрь хлоропласта и выходить из него.

Таким образом, хлоропласты — это структуры, отвечающие за преобразование энергии света в химическую энергию путем фотосинтеза. Благодаря хлорофиллу и другим пигментам, содержащимся в хлоропластах, растения могут производить органические соединения из света, воды и углекислого газа.

Строма

Строма содержит различные ферменты и факторы, необходимые для синтеза органических соединений. В нем находятся ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа, такие как рубиско, а также ферменты, отвечающие за карбонизацию и восстановление органических соединений.

Строма обеспечивает оптимальные условия для проведения реакций темновой фазы фотосинтеза. Он содержит глицин, серин и аспартат, которые являются прекурсорами для синтеза аминокислот. Также строма содержит рибозы и дезоксирибозы, которые используются для синтеза нуклеиновых кислот.

Строма имеет важную роль в обмене веществ и энергии в растительной клетке. В нем происходит синтез глюкозы, которая затем используется для синтеза других органических соединений, таких как крахмал и целлюлоза. Кроме того, строма является местом, где происходит синтез липидов, необходимых для строения мембран хлоропластов и других клеточных органелл.

Таким образом, строма является важным компонентом хлоропластов и играет ключевую роль в проведении реакций темновой фазы фотосинтеза. Она предоставляет необходимые ферменты и факторы для синтеза органических соединений и обеспечивает оптимальные условия для проведения этих реакций.

Видео:ФОТОСИНТЕЗ: процесс, световая и темновая фаза | ЕГЭ биологияСкачать

Механизмы темновой фазы фотосинтеза

Основной целью темновой фазы является фиксация углекислого газа и превращение его в органические соединения, такие как глюкоза и другие углеводы, которые являются основным источником энергии для растений.

Процесс фиксации углекислого газа происходит с помощью ферментов, располагающихся в жидкой матрице стромы хлоропластов. Основным ферментом, участвующим в этом процессе, является рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа (RuBisCO). Она катализирует реакцию объединения углекислого газа с рибулозо-1,5-бисфосфатом (RuBP), который образуется в другой реакции с участием атмосферного кислорода.

Полученные в результате реакции молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты дальше претерпевают ряд преобразований, включая фосфорилирование и регенерацию RuBP. Эти преобразования позволяют продолжить цикл, превратившись в более сложные углеводы, такие как сахароза.

Таким образом, темновая фаза фотосинтеза играет важную роль в синтезе органических соединений и обеспечении энергией жизнедеятельности растений. Этот процесс зависит от эффективной работы ферментов и достаточного доступа к углекислому газу.

Фиксация углекислого газа

Основными ферментами, участвующими в фиксации СО2, являются РуБисКо и ОКСалД. РуБисКо — фермент карбоксилаза, играющий ключевую роль в преобразовании углекислого газа в органические молекулы. ОКСалД — фермент, катализирующий реакцию оксалоацетата и сирацетама.

Процесс фиксации углекислого газа происходит с использованием темнового энергетического запаса, который был накоплен в процессе световой фазы фотосинтеза. В результате этого процесса синтезируются органические вещества, такие как глюкоза, спирт и многие другие.

Фиксация углекислого газа играет важнейшую роль в круговороте углерода на планете. Она позволяет растениям и другим фотосинтезирующим организмам синтезировать необходимые органические соединения для роста и развития. Кроме того, это процесс снижает концентрацию углекислого газа в атмосфере, сохраняя природный баланс климата и способствуя поддержанию жизненных условий на Земле.

Карбонизация

Карбонизация начинается с фиксации углекислого газа, который поглощается хлоропластами в строме растительной клетки. Углекислый газ реагирует с другими молекулами, присутствующими в клетке, и образует промежуточные соединения — карбоновые соединения. Эти соединения подвергаются ряду химических реакций, которые приводят к образованию глюкозы и других сложных углеводов.

Карбонизация осуществляется при участии различных ферментов, которые катализируют химические реакции и ускоряют процесс образования углеводов. Одним из ключевых ферментов, участвующих в карбонизации, является рибулозо-1,5-бифосфаткарбоксилаза/оксигеназа (RuBisCO). Этот фермент взаимодействует с углекислым газом и подготавливает его к последующим реакциям, в результате которых образуются органические соединения.

Карбонизация проходит внутри хлоропластов, органелл клетки, специализированных для фотосинтеза. Хлоропласты содержат многочисленные структуры, называемые тилакоидами, на которых расположены фотосинтетические пигменты, такие как хлорофиллы. Эти пигменты поглощают энергию света и используют ее во время проведения темной фазы фотосинтеза, в том числе во время карбонизации.

В результате карбонизации растения получают необходимую энергию и органические соединения, которые затем могут использоваться для синтеза других веществ, таких как белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Карбонизация является важным процессом, который обеспечивает жизнедеятельность растений и осуществляет переход энергии света в химическую энергию.

Восстановление и синтез органических соединений

В темновой фазе фотосинтеза происходит процесс восстановления и синтеза органических соединений. Этот процесс осуществляется в строме хлоропластов, специализированных органелл внутри клеток растений.

Важной стадией восстановления органических соединений является фиксация углекислого газа. В процессе фиксации углекислого газа молекула СО2 соединяется с другими молекулами, образуя стабильные органические соединения.

Следующий этап процесса называется карбонизацией. В рамках этого этапа, фиксированный углерод используется для синтеза сложных органических соединений, таких как сахара, крахмал и другие углеводы. Карбонизация подразумевает активную работу различных ферментов и белков, которые катализируют эти реакции.

Фотосинтез также предоставляет энергию для синтеза других органических соединений, таких как жиры, белки и нуклеиновые кислоты. В результате этих процессов в темновой фазе фотосинтеза образуется и накапливается органическая масса, необходимая для роста и развития растений.

Восстановление и синтез органических соединений в темновой фазе фотосинтеза являются важными процессами для жизнедеятельности растений. Они позволяют превращать неорганические вещества, такие как углекислый газ и минеральные соли, в органические соединения, необходимые для поддержания обмена веществ и роста растений.