Fotosynteza przebieg - profil ogólny

Fotosynteza jest podstawowym anabolicznym procesem biologicznym, polegającym na wyłapaniu kwantów promieniowania świetlnego przez chlorofil i przekształcenie ich energii w energie chemiczną.

Głównym zadaniem fotosyntezy jest „wyprodukowanie” ze wody i dwutlenku węgla jak najwięcej związków organicznych.
Ogólnie rzecz biorąc równanie fotosyntezy przebiega następująco:

C02 + H2O C6H12O6 + O2

Fotosynteza zachodzi w ciałkach zielonych tzw. chloroplasy u roślin, bakterioplasty u bakterii (bakterie zielone i purpurowe). Fotosynteza zachodzi w dwóch etapach.

1. Nazywany faza jasną fotosyntezy. Zachodzi w granach chloroplastu.

Istotą fazy jasnej jest wytworzenie siły asymilacyjnej w postaci ATP (adenozynotrójfosforan) i NADPH2 (dwu uwodorniony dwu nukleotyd nikotynoamidoadeninowy). Generalne równanie pierwszej fazy fotosyntezy przebiega następująco:

2H20 4H+ + O2 + e

Woda zostaje pobrana przez system korzeniowy.
Tlen zostaje uwolniony do atmosfery natomiast jony wodoru zostaja włączone do siły asymilacyjnej.

Światło pada na fotosystemy: PI700 i PII680.
PI700 - --------------
karoten
------------
chlorofil A

PII680 ----------------------
ksantofil
----------------------
chlorofil B

Światło pada na fotosystem PII680. Elektron wędruje do składnika Q którego nauka jeszcze dobrze nie poznala, następnie na plastochinion (PQ), cytochrom F, plastocyjaninę (PC) i wreszcie trafia na PI700. Do tego miejsca dwukrotnie nastąpiła przemiana ADP ATP. Od tego miejsca elektron może powrócić do PII 680 lub przejść na P420, następnie na ferrodoksynę i w końcu do NADPH+

Drogę krótszą nazywamy fosforylacją cykliczna natomiast dłuższą fosforylacją niecykliczną


2 część procesu (faza ciemna) (zwana też cyklem Calvina) fotosyntezy zachodzi w stromie chloroplastu i jej istotą jest wytworzenie związków organicznych.
Faza ciemna składa się z 3 części.


Karboksylacja

CO2 pobrany z aparatów szparkowych o łącznej liczbie atomów węgla 1 łączy się z RuDP (rybulozodwufosforan) który zawiera 5 atomów węgla.
W wyniku połączenie powstaje 6-cio węglowy związek który rozkłada się na trzy węglowy PGA (kwas fosfoglicerynowy).



SCHEMAT KARBOKSYLACJI

3CO2 + 3RuDP 6 at. weg związek
3PGA 3PGA
3 at. węgla 3 at. węgla

Redukcja

W tej fazie kwas fosfoglicerynowy jest redukowany do aldehydu fosfoglicerynowego (PGAL) przy pomocy siły asymilacyjnej. Ogólnie powstaje sześć atomów PGAL. Pięć z nich przechodzą do następnej fazy a jeden przechodzi do TRIOZY.

SCHEMAT REDUKCJI


NADPH2 ATP
6 at. PGA 6 at. PGAL

5 at. do następnej fazy
1 at. do TRIOZY


Regeneracja

Pięć cząsteczek 5 atomowego RuDP 5 cząstek trzy atomowego PGAL
Pięć cząstek PGAL 3 cząsteczki 5 atomowego RuDP


(TRIOZA C3)
Powstanie:

- ketokwasów aminokwasów białek
- glikoza disacharydy polisacharydy
- glikoza inne monosacharydy
- kwasy tłuszczowe lipidy
- inne związki organiczne


U niektórych roślin faza ciemna fotosyntezy przybiega odmienie:

CO2 + PEP (fosforoenolopirogronian) kw. Szczawiooctowy
(C3) (C4)

Formą transportową CO2 jest kwas jabłkowy (który powstaje w komórkach mezofilu). Następnie w wyniku dekarboksylacji powstaje kwas pirogronowy i CO2 który zostaje włączony do cyklu Calvina.
Proces Calvina zachodzi u roślin C4 w pochwie okołowiązkowej.