Тъмната фаза на фотосинтеза

Кислородът е най-важният компонент от съществуването на целия живот на Земята. Изненадващо, този елемент на нашата планета, макар концентрацията му във въздуха според някои учени неизбежно да намалява, е резервен фонд. Още по-учудващо е фактът, че той се синтезира от повече от достъпни ресурси - вода, слънчева светлина и въглероден диоксид. И те извършват този прекрасен процес на растението.

Разбира се, ние говорим за фотосинтеза - невероятно творение на природата. Въпреки факта, че учените са проучили подробно този въпрос, е невъзможно да се повторят стадиите на фотосинтеза в лабораторията до ден днешен.

Този процес обикновено се разделя на два етапа:

• Леката фаза на фотосинтеза.
• Тъмната фаза на фотосинтеза.

От името им е съвсем ясно, че първата част на процеса протича в светлината, т.е. с участието на слънчевите лъчи. Той се среща само в зелените листа на растенията, защото те съдържат хлоропласти - специални елементи, в мембраните на които синтезата на АТР - молекулата, в която се съхранява енергията.

Когато слънчевите фотони удари листата на растенията, съдържащи хлорофил, енергията на слънчевата светлина се трансформира в енергийни молекули на АТР, които вече бяха споменати по-горе. В допълнение, поради отделянето на два водородни атома от водната молекула (което се случва и с помощта на слънчева светлина) се образува NADP молекула. Разградената водна молекула, лишена от два водородни атома, остава с свободен кислород, който навлиза в атмосферата. По този начин продуктите на фотосинтезата в леката фаза са:

• кислород;
• енергийната молекула на АТР;
• атомен водород NADP Н2.

Любопитно е, че образуването на кислород в този процес изобщо не е крайната цел. По-скоро това е нежелан ефект. След това има тъмна фаза на фотосинтеза или хемосинтеза, при която продуктите от първата фаза са пряко включени. Нека я разгледаме по-подробно.

Всъщност целта на процеса не е образуването на кислород. Тъмната фаза на фотосинтеза протича в друга част на листа - в стромата на нейните хлоропласти. В края на светлата фаза централата успява да натрупа впечатляващ брой енергийни молекули - ATP и NADP H2, поради което участието на светлината вече не е необходимо. С помощта на тези молекули е синтез на органични елементи. Логично е, че задачата на енергийната молекула на ATP е доставката на енергия за процесите на синтез, докато ролята на NADPH е намаляването.

В началото на тази фаза молекулата на редуктанта се окислява, поради което изчезват два водородни атома, което дава на изхода чиста NADP молекула. В същото време АТФ оставя останалата част от фосфорната киселина, превръщайки се в ADP. Тези два процеса се появяват в матрицата на листа. Новопридобитите молекули се връщат към ръбовете на листата, което прави възможно да се повтаря целия процес на светлата фаза. Това обаче не е ключът процес на фотосинтеза, ние посочихме само цикличността и последователността на операциите, настъпили в листата.

Крайният продукт на тази фаза е глюкозата, органично съединение, което се дължи на прости захари. Мелвин Калвин е първият, който описва подробно синтеза на тази молекула. Установено е, че и двете молекули, разглеждани в рамките на светлата фаза, енергия и редуктор, участват в синтезните процеси. В допълнение, 6 молекули въглероден диоксид (CO2), 24 водородни атома, 6 водни молекули са важни елементи за образуването на прости захари:

6CO2 + 24Н + АТРС6Н12О6 + 6Н20.

Тъмната фаза на фотосинтезата е важна за растенията, тъй като в допълнение към глюкозата през този период се образуват различни аминокиселини, нуклеотиди, мастни киселини и глицерин.