Przebieg procesu fotosyntezy - faza świetlna i ciemnościowa

FAZA ŚWIETLNA. Cząsteczki chlorofilu po zaabsorbowaniu kwantów światła przechodzą w stan wzbudzenia, co powoduje wybicie z nich elektronów. Wybite elektrony mają zapas energii wskutek pochłonięcia kwantów światła. Elektrony te są wyłapywane i transportowane przez przenośniki elektronowe, które tworzą łańcuch przenoszenia elektronów, wbudowany w błony gran. Podczas przepływu przez kolejne ogniwa łańcucha elektrony tracą swą energię, która jest przechowywana i wiązana chemicznie w postaci fosforanowych wiązań ATP.
W zależności od losów wybitych z chlorofilu elektronów i w zależności od układu przenośników elektronowych wyróżniamy dwa typy fosforelacji:
1. jeżeli wybity z chlorofilu elektron wraca przez system przenośników na cząsteczkę chlorofilu, z którego został wybity, to przechodząc na swój wyjściowy poziom energetyczny – oddaje energię, która jest akumulowana a ATP. (Fotofosforelacja cykliczna.)
2. gdy wybite z chlorofilu elektrony zostaną przetransportowane na przenośnik wodorowy NADP, to do wytworzonej „dziury” w cząsteczce chlorofilu są przekazywane elektrony wybite z innej cząsteczki chlorofilu, a ta niczym pompa ssąca, „wysysa” elektrony z wody, powodując jej fotodysocjację. (2H2O 4H++O2+4e-)
Zmiany poziomu energetycznego przenoszonych elektronów umożliwia zakumulowanie energii w ATP. (Fotofosforelacja niecykliczna.) W przenoszeniu elektronów uczestniczą dwa systemy barwników PS I i PS II. Wodór z wody zostaje przyłączony do NADP, a tlen jest uwalniany do atmosfery.
Obie drogi fotosyntetycznego transportu elektronów działają jednocześnie, a ich efektem jest wytworzenie siły asymilacyjnej (lub redukcyjnej): ATP i NADPH2, która jest wykorzystywana w reakcjach fazy niezależnej od światła.
FAZA CIEMNOŚCIOWA. Pobrany z atmosfery CO2 jest przyłączany do uaktywnionego pięcioweglowego cukru – rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuDP), który rozpoczyna cykl przemian (cykl Calvina). Produktem karboksylacji jest trójwęglowy związek – kwas 3-fosfoglicerynowy (PGA), który przy udziale siły asymilacyjnej ulega redukcji i przekształca się w aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGAl), wyjściowy związek do dalszych reakcji. Przyłączane są jednocześnie 3 cząsteczki CO2, a z powstających 6 cząsteczek triozy (PGAl) 5 jest wykorzystywanych do odbudowy (regeneracji) akceptora CO2 – RuDP, a tylko 1 stanowi produkt netto fotosyntezy i jest substratem do wytwarzania wszystkich związków organicznych występujących w roślinie, ulegając przekształceniom w heksozy i dalej w inne sacharydy lub dostarczając szkieletu węglowego do budowy białek, lipidów i innych związków organicznych.