Fotosynteza jest procesem , podczas którego następuje synteza związków organicznych z dwutlenku węgla i wody. Charakterystyczna jest tylko dla organizmów roślinnych, w wyniku wykorzystania energii światła w specjalnie do tego przystosowanych organellach – chloroplastach. Fotosynteza składa się z dwóch oddzielnych, ale powiązanych ze sobą faz: fazy jasnej i fazy ciemnej. W fazie jasnej zachodzą reakcje fotochemiczne, czyli wymagające obecności światła, lokalizują się w błonach tylakoidów, czyli spłaszczonych pęcherzyków wewnątrz chloroplastów. W błonach tych występują barwniki fotosyntetyczne, tzw. chlorofile oraz przenośniki elektronowe. Procesy zachodzące w tej fazie określane są jako fosforyzacja fotosyntetyczna . Foton światła padający na cząstkę chlorofilu wybija z niego elektron. Wraz z przechodzeniem ze stanu ujemnego na dodatni oddaje on energię, która wykorzystywana jest do przeniesienia protonów do wnętrza tylakoidów. Zjawisko to może zachodzić w sposób cykliczny lub niecykliczny. W sposobie cyklicznym produktem jest ATP – elektron przepływający przez łańcuch elektronów, pochodzi z chlorofilu i do niego wraca. W fosforyzacji niecyklicznej, tzw.” dziura elektronowa” w chlorofilu uzupełniana jest elektronami pochodzącymi z rozpadu( fotolizy), czyli wody. Produkty powstałe w fazie jasnej nazywa się mianem siły asymilacyjnej, a produktem ubocznym tej fazy jest tlen.
Wyróżniamy kilka odmian chlorofilu:
- Chlorofil a – najintensywniej pochłania światło czerwone i fioletowe
- Chlorofil b – najintensywniej pochłania światło pomarańczowoczerwone i niebieskie
- Chlorofil P- 700- najintensywniej pochłania światło purpurowe
Druga faza fotosyntezy, tzw. ciemna zwana też cyklem Calvina, składa się z zespołu reakcji biochemicznych zlokalizowanych w stromie chloroplastów. Dwutlenek węgla zostaje wbudowany w cząsteczki związków organicznych w czasie licznych reakcji, prowadzących do powstania cząstek triozy. Rośliny asymilujące CO2 w taki sposób, to rośliny typu C 3.
Wyróżniamy cztery fazy cyklu Calvina:
- Karboksylacji – proces ten polega na połączeniu CO2 do akceptora rybulozobisfosforanu w wyniku czego powstaje kwas 3- fosfoglicerynowy. Kwas ten jest pierwszym trwałym produktem tego procesu.
- Redukcji – w trakcie tego etapu dzięki sile asymilacyjnej redukowany jest kwas do aldehydu 3 – fosfoglicerynowego. Jest to związek trójwęglowy.
- Regeneracja- czyli odtworzenie cząstek rybulozobisfosforanu.
- Synteza – tj. produkcja cukrów i wielocukrów z aldehydu 3 – fosfoglicerynowego.
U gatunków roślin z obszarów o wysokiej temp. i intensywnym nasłonecznieniu faza ciemna przebiega inaczej. Ten typ roślin nazywa się C4. Rośliny te ze względu na funkcjonowanie mechanizmu podwójnej karboksylacji i specyficznym właściwością fizjologicznym w tym niskiemu foto oddychaniu charakteryzują się wyższą aktywnością fotosyntetyczną niż rośliny typu C3.
Literatura:
- „Zarys fizjologii roślin” –Zenon Krzywański , Danuta Wójcik – Wojtkowiak
- Strona internetowa –„ Ściąga”
- Strona internetowa – „ Bryk.pl”
Opracowanie: Barbara Skrzypniak – główny doradca , PZDR nr. 7