Você já se perguntou quantos organismos vivos existem no planeta?! E, afinal, todos eles precisam inalar oxigênio para gerar energia e exalar dióxido de carbono. É o dióxido de carbono que é a principal causa de um fenômeno como o abafamento na sala. Ocorre quando há muitas pessoas e a sala não é ventilada por um longo tempo. Além disso, instalações industriais, automóveis particulares e transportes públicos enchem o ar de substâncias tóxicas.
Em vista do exposto, surge uma pergunta completamente lógica: como não sufocamos então, se toda a vida é fonte de dióxido de carbono venenoso? O salvador de todos os seres vivos nesta situação é a fotossíntese. O que é esse processo e por que é necessário?
Seu resultado é o ajuste do balanço de dióxido de carbono e a saturação do ar com oxigênio. Tal processo é conhecido apenas por representantes do mundo da flora, ou seja, plantas, pois ocorre apenas em suas células.
A própria fotossíntese é um procedimento extremamente complexo, dependendo de certas condições e ocorrendo em diversasestágios.
Definição do conceito
De acordo com a definição científica, as substâncias orgânicas são convertidas em substâncias orgânicas durante a fotossíntese no nível celular em organismos autotróficos devido à exposição à luz solar.
Para simplificar, a fotossíntese é o processo pelo qual ocorre o seguinte:
- A planta está saturada de umidade. A fonte de umidade pode ser água do solo ou ar tropical úmido.
- Clorofila (uma substância especial encontrada nas plantas) reage à energia solar.
- A formação do alimento necessário para os representantes da flora, que eles não conseguem obter sozinhos de forma heterotrófica, mas eles próprios são seus produtores. Em outras palavras, as plantas comem o que produzem. Este é o resultado da fotossíntese.
Estágio um
Praticamente todas as plantas contêm uma substância verde, graças à qual podem absorver a luz. Essa substância nada mais é do que clorofila. Sua localização é cloroplastos. Mas os cloroplastos estão localizados na parte do caule da planta e seus frutos. Mas a fotossíntese das folhas é especialmente comum na natureza. Como este último é bastante simples em sua estrutura e possui uma superfície relativamente grande, o que significa que a quantidade de energia necessária para o processo de resgate prosseguir será muito maior.
Quando a luz é absorvida pela clorofila, esta fica em estado de excitação e suatransmite mensagens de energia para outras moléculas orgânicas da planta. A maior quantidade dessa energia vai para os participantes no processo de fotossíntese.
Estágio Dois
A formação da fotossíntese no segundo estágio não requer a participação obrigatória da luz. Consiste na formação de ligações químicas usando dióxido de carbono venenoso formado a partir de massas de ar e água. Há também uma síntese de muitas substâncias que garantem a atividade vital dos representantes da flora. Estes são amido, glicose.
Nas plantas, esses elementos orgânicos atuam como uma fonte de nutrição para partes individuais da planta, ao mesmo tempo em que garantem o curso normal dos processos de vida. Tais substâncias também são obtidas por representantes da fauna que comem plantas como alimento. O corpo humano é saturado com essas substâncias através da alimentação, que é incluída na dieta diária.
O quê? Onde? Quando?
Para que as substâncias orgânicas se tornem orgânicas, é necessário fornecer condições adequadas para a fotossíntese. Para o processo em consideração, antes de tudo, é necessária luz. Estamos falando de artificial e luz solar. Na natureza, a atividade vegetal costuma ser caracterizada pela intensidade na primavera e no verão, ou seja, quando há necessidade de grande quantidade de energia solar. O que não pode ser dito sobre a estação do outono, quando há cada vez menos luz, o dia está ficando mais curto. Como resultado, a folhagem fica amarela e depois cai completamente. Mas assim que os primeiros raios de sol da primavera brilharem, a grama verde subirá, eles imediatamente retomarão suas atividades.clorofilas, e a produção ativa de oxigênio e outros nutrientes vitais começará.
As condições para a fotossíntese incluem mais do que apenas luz. A umidade também deve ser suficiente. Afinal, a planta primeiro absorve a umidade e, em seguida, começa uma reação com a participação da energia solar. A ração vegetal é o resultado desse processo.
Somente na presença de matéria verde ocorre a fotossíntese. O que são clorofilas, já dissemos acima. Atuam como uma espécie de condutor entre a luz ou energia solar e a própria planta, garantindo o bom andamento de sua vida e atividade. As substâncias verdes têm a capacidade de absorver muitos dos raios solares.
Oxigênio também desempenha um papel significativo. Para que o processo de fotossíntese seja bem-sucedido, as plantas precisam muito disso, pois contém apenas 0,03% de ácido carbônico. Então, de 20.000 m3 de ar, você pode obter 6 m3 de ácido. É esta última substância que é a principal fonte de glicose, que, por sua vez, é uma substância necessária à vida.
Existem dois estágios de fotossíntese. O primeiro é chamado de luz, o segundo é escuro.
Qual é o mecanismo do fluxo do estágio de luz
O estágio de luz da fotossíntese tem outro nome - fotoquímico. Os principais participantes desta fase são:
- energia solar;
- variedade de pigmentos.
Com o primeiro componente, tudo fica claro, é a luz do sol. MASé isso que os pigmentos são, nem todo mundo sabe. Eles são verdes, amarelos, vermelhos ou azuis. As clorofilas dos grupos "A" e "B" pertencem ao verde, as ficobilinas ao amarelo e vermelho/azul, respectivamente. A atividade fotoquímica entre os participantes desta etapa do processo é mostrada apenas pelas clorofilas "A". Os demais desempenham um papel complementar, cuja essência é a coleta de quanta de luz e seu transporte para o centro fotoquímico.
Como a clorofila é dotada da capacidade de absorver efetivamente a energia solar em um determinado comprimento de onda, os seguintes sistemas fotoquímicos foram identificados:
- Centro fotoquímico 1 (substâncias verdes do grupo "A") - o pigmento 700 está incluído na composição, absorvendo raios de luz, cujo comprimento é de aproximadamente 700 nm. Este pigmento desempenha um papel fundamental na criação de produtos do estágio de luz da fotossíntese.
- Centro fotoquímico 2 (substâncias verdes do grupo "B") - a composição inclui o pigmento 680, que absorve os raios de luz, cujo comprimento é de 680 nm. Ele tem um papel secundário, que consiste na função de repor os elétrons perdidos pelo centro fotoquímico 1. Isso é conseguido devido à hidrólise do líquido.
Para 350–400 moléculas de pigmento que concentram fluxos de luz nos fotossistemas 1 e 2, há apenas uma molécula de pigmento, que é fotoquimicamente ativa - clorofila do grupo “A”.
O que está acontecendo?
1. A energia luminosa absorvida pela planta afeta o pigmento 700 nela contido, que passa do estado normal para o estado excitado. Perda de pigmentoelétron, resultando na formação do chamado buraco do elétron. Além disso, a molécula de pigmento que perdeu um elétron pode atuar como seu aceptor, ou seja, o lado que recebe o elétron, e retornar à sua forma.
2. O processo de decomposição líquida no centro fotoquímico do pigmento absorvente de luz 680 do fotossistema 2. Durante a decomposição da água, os elétrons são formados, que são inicialmente aceitos por uma substância como o citocromo C550 e são indicados pela letra Q. Então, a partir do citocromo, os elétrons entram na cadeia transportadora e são transportados para o centro fotoquímico 1 para reabastecer o buraco do elétron, resultado da penetração dos quanta de luz e do processo de redução do pigmento 700.
Há casos em que tal molécula recebe de volta um elétron idêntico ao anterior. Isso resultará na liberação de energia luminosa na forma de calor. Mas quase sempre, um elétron com carga negativa combina com proteínas especiais ferro-enxofre e é transferido ao longo de uma das cadeias para o pigmento 700, ou entra em outra cadeia transportadora e se reúne com um aceptor permanente.
Na primeira variante, há um transporte cíclico de elétrons do tipo fechado, na segunda - não cíclico.
Ambos os processos são catalisados pela mesma cadeia de transportadores de elétrons no primeiro estágio da fotossíntese. Mas deve-se notar que durante a fotofosforilação do tipo cíclico, o ponto inicial e ao mesmo tempo o ponto final do transporte é a clorofila, enquanto o transporte não cíclico implica a transição da substância verde do grupo "B" paraclorofila "A".
Características do transporte cíclico
A fosforilação cíclica também é chamada de fotossintética. Como resultado desse processo, as moléculas de ATP são formadas. Este transporte baseia-se no retorno de elétrons em estado excitado ao pigmento 700 através de várias etapas sucessivas, resultando na liberação de energia, que participa do trabalho do sistema enzimático fosforilante para posterior acúmulo em ATP fosfato títulos. Ou seja, a energia não é dissipada.
A fosforilação cíclica é a reação primária da fotossíntese, que se baseia na tecnologia de geração de energia química nas superfícies das membranas dos tilactóides do cloroplasto usando a energia da luz solar.
Sem fosforilação fotossintética, as reações de assimilação na fase escura da fotossíntese são impossíveis.
As nuances do transporte do tipo não cíclico
O processo consiste na restauração do NADP+ e na formação do NADPH. O mecanismo é baseado na transferência de um elétron para a ferredoxina, sua reação de redução e a subsequente transição para NADP+ com posterior redução para NADPH.
Como resultado, os elétrons que perderam o pigmento 700 são repostos graças aos elétrons da água, que se decompõe sob os raios de luz no fotossistema 2.
O caminho não cíclico dos elétrons, cujo fluxo também implica a fotossíntese da luz, é realizado através da interação de ambos os fotossistemas entre si, ligando suas cadeias de transporte de elétrons. LuminosoA energia direciona o fluxo de elétrons de volta. Ao transportar do centro fotoquímico 1 para o centro 2, os elétrons perdem parte de sua energia devido ao acúmulo como potencial de prótons na superfície da membrana dos tilactóides.
Na fase escura da fotossíntese, o processo de criação de um potencial do tipo próton na cadeia de transporte de elétrons e sua exploração para a formação de ATP nos cloroplastos é quase completamente idêntico ao mesmo processo nas mitocôndrias. Mas os recursos ainda estão presentes. Tilactóides nesta situação são mitocôndrias viradas do avesso. Esta é a principal razão pela qual elétrons e prótons se movem através da membrana na direção oposta em relação ao fluxo de transporte na membrana mitocondrial. Os elétrons são transportados para o exterior, enquanto os prótons são acumulados no interior da matriz tiláctica. Este último aceita apenas uma carga positiva e a membrana externa do tilactóide é negativa. Segue-se que o caminho do gradiente do tipo próton é oposto ao seu caminho nas mitocôndrias.
A próxima característica pode ser chamada de um grande nível de pH no potencial dos prótons.
A terceira característica é a presença de apenas dois sítios de conjugação na cadeia tilactóide e, como resultado, a proporção da molécula de ATP para prótons é 1:3.
Conclusão
No primeiro estágio, a fotossíntese é a interação da energia luminosa (artificial e não artificial) com uma planta. Substâncias verdes reagem aos raios - clorofilas, a maioria das quais são encontradas nas folhas.
A formação de ATP e NADPH é o resultado de tal reação. Esses produtos são essenciais para que ocorram reações escuras. Portanto, o estágio claro é um processo obrigatório, sem o qual o segundo estágio - o estágio escuro - não ocorrerá.
Dark stage: essência e características
A fotossíntese escura e suas reações são o procedimento do dióxido de carbono em substâncias de origem orgânica com a produção de carboidratos. A implementação de tais reações ocorre no estroma do cloroplasto e os produtos do primeiro estágio da fotossíntese - a luz participa ativamente deles.
O mecanismo do estágio escuro da fotossíntese é baseado no processo de assimilação do dióxido de carbono (também chamado de carboxilação fotoquímica, o ciclo de Calvin), que é caracterizado pela ciclicidade. Consiste em três fases:
- Carboxilação - adição de CO2.
- Fase de recuperação.
- Fase de regeneração do difosfato de ribulose.
Ribulofosfato, um açúcar com cinco átomos de carbono, é fosforilado pelo ATP, resultando em difosfato de ribulose, que é ainda mais carboxilado pela combinação com o produto CO2 com seis carbonos, que instantaneamente se decompõem ao interagir com uma molécula de água, criando duas partículas moleculares de ácido fosfoglicérico. Em seguida, esse ácido sofre um curso de redução completa na implementação de uma reação enzimática, para a qual é necessária a presença de ATP e NADP para formar um açúcar com três carbonos - um açúcar de três carbonos, triose ou aldeídofosfoglicerol. Quando duas dessas trioses se condensam, é obtida uma molécula de hexose, que pode se tornar parte integrante da molécula de amido e ser depurada em reserva.
Esta fase termina com a absorção de uma molécula de CO durante o processo de fotossíntese2 e o uso de três moléculas de ATP e quatro átomos de H. A hexose fosfato presta-se às reações do ciclo da pentose fosfato, o fosfato de ribulose resultante é regenerado, que pode se recombinar com outra molécula de ácido carbônico.
Reações de carboxilação, restauração, regeneração não podem ser chamadas de específicas exclusivamente para a célula na qual ocorre a fotossíntese. Você também não pode dizer o que é um curso “homogêneo” de processos, pois a diferença ainda existe - durante o processo de recuperação, NADPH é usado e não OVERH.
A adição de CO2 pela ribulose difosfato é catalisada pela ribulose difosfato carboxilase. O produto da reação é o 3-fosfoglicerato, que é reduzido por NADPH2 e ATP a gliceraldeído-3-fosfato. O processo de redução é catalisado pela gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. Este último é facilmente convertido em fosfato de diidroxiacetona. bifosfato de frutose é formado. Algumas de suas moléculas participam do processo de regeneração do difosfato de ribulose, fechando o ciclo, e a segunda parte é usada para criar reservas de carboidratos nas células da fotossíntese, ou seja, ocorre a fotossíntese de carboidratos.
A energia luminosa é necessária para a fosforilação e síntese de substâncias orgânicasorigem, e a energia de oxidação de substâncias orgânicas é necessária para a fosforilação oxidativa. É por isso que a vegetação dá vida a animais e outros organismos heterotróficos.
A fotossíntese em uma célula vegetal ocorre dessa maneira. Seu produto são os carboidratos, necessários para criar os esqueletos de carbono de muitas substâncias dos representantes do mundo da flora, que são de origem orgânica.
Substâncias do tipo nitrogênio-orgânico são assimiladas em organismos fotossintéticos devido à redução de nitratos inorgânicos, e enxofre - devido à redução de sulfatos a grupos sulfidrila de aminoácidos. Proporciona a formação de proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, hidratos de carbono, cofactores, nomeadamente a fotossíntese. O que é uma "variedade" de substâncias é vital para as plantas já foi enfatizado, mas nem uma palavra foi dita sobre os produtos de síntese secundária, que são substâncias medicinais valiosas (flavonóides, alcalóides, terpenos, polifenóis, esteróides, ácidos orgânicos e outros). Portanto, sem exagero, podemos dizer que a fotossíntese é a chave para a vida das plantas, animais e pessoas.
