Темновая фаза фотосинтезу

Кисень - найважливіша складова існування всього живого на Землі. Дивно, але цей елемент на нашій планеті, хоч його концентрація в повітрі за даними деяких вчених невблаганно зменшується, є восполнима запасом. Ще більш разючим видається той факт, що синтезується він із понад доступних ресурсів - води, сонячного світла і вуглекислого газу. І здійснюють цей чудовий процес рослини.

Звичайно, мова йде про фотосинтезі - дивовижний витвір природи. Незважаючи на те, що вчені досконально вивчили це питання, повторити етапи фотосинтезу в лабораторних умовах нереально донині.

Цей процес прийнято ділити на два етапи:

• Світлова фаза фотосинтезу.
• Темновая фаза фотосинтезу.

З їх назви цілком ясно, що перша частина процесу протікає на світлі, тобто за участю сонячних променів. Відбувається вона тільки в зелених листах рослин, оскільки ті містять хлоропласти - особливі елементи, в мембранах яких здійснюється синтез АТФ - молекули, в якій запасається енергія.

При попаданні фотонів сонячного світла на листя рослин, що містять хлорофіл, відбувається перетворення енергії сонячного світла в енергетичні молекули АТФ, вже згадані вище. Крім того, завдяки отщеплению двох атомів водню від молекули води (що також відбувається за допомогою сонячного світла) утворюється молекула НАДФ. Розкладена молекула води, позбавлена двох атомів водню, залишається з вільним киснем, який і надходить в атмосферу. Таким чином, продукти фотосинтезу в світловий фазі - це:

• кисень;
• енергетична молекула АТФ
• атомарний водень НАДФ Н2.

Цікаво, що освіта кисню в цьому процесі зовсім не є кінцевою метою. Скоріше, це побічний ефект. Далі відбувається темновая фаза фотосинтезу, або хемосинтез, в якому беруть безпосередню участь продукти першої фази. Розглянемо його детальніше.

Дійсно, метою процесу не є освіту кисню. Темновая фаза фотосинтезу протікає в іншій частині аркуша - в стромі його хлоропластів. По закінченню світлової фази рослина встигає запастися значною кількістю енергетичних молекул - АТФ і НАДФ Н2, отже, участь світла більше не є необхідним. Саме за допомогою цих молекул відбувається синтез органічних елементів. Логічно, що завдання енергетичної молекули АТФ - поставка енергії для здійснення процесів синтезу, в той час як роль НАДФ Н2 - відновлення.

На початку цієї фази молекула восстановителя окислюється, завдяки чому зникають два атоми водню, що на виході дає чисту молекулу НАДФ. У той же час АТФ віддає залишок фосфорної кислоти, перетворюючись на АДФ. Ці два процеси відбуваються в матриксі листа. Знову отримані молекули після цього повертаються в межі листя, що дає можливість повторити весь процес світлової фази. Однак і це не є ключовим процесом фотосинтезу, ми лише позначили циклічність і послідовність операцій, що відбуваються в листках.

Кінцевим продуктом даної фази стає глюкоза - органічна сполука, який відносять до простих цукрів. Вперше докладно описати синтез цієї молекули зміг Мелвін Кальвін. З'ясувалося, що обидві молекули, розглянуті в рамках світлової фази, - енергетична і відновник - беруть участь у процесах синтезу. Крім того, важливими елементами для утворення простих цукрів є 6 молекул вуглекислого газу (CO2), 24 атомів водню, 6 молекул води:

6СО2 + 24Н + АТФ С6Н12О6 + 6Н2O.

Темновая фаза фотосинтезу важлива рослинам тому, що крім глюкози в цей період утворюються різні амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти і гліцерин.

Фотосинтез - найвищою мірою унікальний природний процес. Він не тільки є запорукою підтримки постійного рівня кисню в атмосфері і озоновому шарі, але й являють собою досконалість природи, коли з неорганічних елементів створюються органічні.