FOTOSYNTEZA:

Jest to proces redukcji dwutlenku węgla, CO2. Prowadzi to do wytworzenia związków organicznych z prostych substancji mineralnych przy udziale energii świetlnej w obecności barwników asymilacyjnych. W przebiegu fotosyntezy wyróżnia się dwie fazy: fazę ciemnościową i fazę świetlną (jasną).

FAZA CIEMNOŚCIOWA:

Ten etap fotosyntezy zachodzi niezależnie od światła. Składa się na niego szereg reakcji biochemicznych zachodzących przy udziale energii chemicznej powstałej kosztem światła. Faza ciemnościowa fotosyntezy przebiega w stromie chloroplastów. Polega ona na redukcji CO2 przy współudziale tzw. siły asymilacyjnej. Przed redukcja CO2 zostaje związany przez akceptor CO2 .

Najczęściej jest nim cukier pięciowęglowy: rybulozo - 1,5 - bifosforan (RuPD). Po dołączeniu CO2 wytwarza on trójwęglowe łańcuch kwasu glicerynowego. Etap ten nazywa się karboksylacją. W następnym etapie kwasy glicerolowi ulegają redukcji do aldehydu glicerolowego (triozy) pod wpływem siły asymilacyjnej. Powstałe w ten sposób triozy wykorzystywane są do zregenerowania akceptora CO2 oraz są substratami do syntezy wielu węglowodanów takich jak: glukozy, sacharozy, skrobi.

CO2 pobrany z atmosfery i przyłączony do rybulozo - 1,5 - bifosforan (RuPD) rozpoczyna cykl Calvina. W wyniku karboksylacją powstaje kwas 3 - fosfoglicerynowy (PGA). Ten trójweglowy kwas pod wpływem siły asymilacyjnej ulega redukcji w wyniku, czego zostaje przekształcony w aldehyd 3 - fosfoglicerynowy (PGAL=GAP). Z powstałych 6 cząsteczek triozy aldehydu 3 - fosfoglicerynowego 5 cząsteczek wykorzystywanych jest regeneracji akceptora CO2 a 1 cząsteczka stanowi produkt fotosyntezy. Jest ona substratem do wytwarzania związków organicznych.

FAZA ŚWIETLNA:

Faza jasna fotosyntezy zachodzi w granach chloroplastów. Polega ona na szeregu reakcji wymagających obecności światła. Istota tej fazy polega na przekształceniu energii świetlnej w energię wiązań chemicznych zawartą w ATP. Energia świetlna, która zostanie zaabsorbowana przez układ barwników przekazywana jest następnie na cząsteczkę chlorofilu, z którego to następuje wybicie elektronu. Elektrony, które zostały wybite są wyłapywane przez akceptory elektronów łatwo ulegające redukcji. Podczas transportu elektron traci stopniowo energię, której część zostaje rozproszona w postaci ciepła a część jest zmagazynowana w ATP. Elektron również może być przekazany z akceptora przez przenośnik wodorowy NADP. Wtedy elektron jest wyizolowany z cząsteczek H2O, która ulega fosforylacji. Wyróżnia się 2 typy fosforyzacji:

  • Cykliczną - gdy wybity z chlorofilu elektron wraca na z powrotem na tą cząsteczkę przez system przenośników oraz przechodzi na pierwotny poziom energetyczny oddając energie magazynowana w ATP,
  • Niecykliczną - gdy wybite elektrony są przenoszone na NADP a do cząsteczki chlorofilu przenoszone są elektrony wybite z innej cząsteczki chlorofilu. Taki proces powoduje fotodysocjację H2O:

2 H2O →4H+ + O2 + 4e