Ιστορία της μελέτης της φωτοσύνθεσης. Εν ολίγοις. Τι είναι η φωτοσύνθεση; Εφαρμογές της φωτοσύνθεσης Τι είναι η φωτοσύνθεση
Φωτοσύνθεση χωρίς χλωροφύλλη
Χωρικός εντοπισμός
Η φωτοσύνθεση των φυτών λαμβάνει χώρα σε χλωροπλάστες: απομονωμένα οργανίδια διπλής μεμβράνης του κυττάρου. Οι χλωροπλάστες μπορούν να βρεθούν στα κύτταρα των καρπών και των στελεχών, αλλά το κύριο όργανο της φωτοσύνθεσης, ανατομικά προσαρμοσμένο για τη διεξαγωγή του, είναι το φύλλο. Στο φύλλο, ο ιστός του παρεγχύματος του πασσαλιού είναι πλουσιότερος σε χλωροπλάστες. Σε ορισμένα παχύφυτα με εκφυλισμένα φύλλα (όπως οι κάκτοι), η κύρια φωτοσυνθετική δραστηριότητα συνδέεται με το στέλεχος.
Το φως για τη φωτοσύνθεση συλλαμβάνεται πληρέστερα λόγω του σχήματος του επίπεδου φύλλου, το οποίο παρέχει υψηλή αναλογία επιφάνειας προς όγκο. Το νερό παρέχεται από τη ρίζα μέσω ενός ανεπτυγμένου δικτύου αγγείων (φλέβες φύλλων). Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται εν μέρει με διάχυση μέσω της επιδερμίδας και της επιδερμίδας, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του διαχέεται στο φύλλο μέσω των στομάτων και μέσω του φύλλου μέσω του μεσοκυττάριου χώρου. Τα φυτά που πραγματοποιούν φωτοσύνθεση CAM έχουν αναπτύξει ειδικούς μηχανισμούς για την ενεργό αφομοίωση του διοξειδίου του άνθρακα.
Ο εσωτερικός χώρος του χλωροπλάστη είναι γεμάτος με άχρωμα περιεχόμενα (στρώματα) και διαπερνάται από μεμβράνες (lamellae), οι οποίες όταν συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζουν θυλακοειδή, τα οποία με τη σειρά τους ομαδοποιούνται σε στοίβες που ονομάζονται grana. Ο ενδοθυλακοειδής χώρος διαχωρίζεται και δεν επικοινωνεί με το υπόλοιπο στρώμα· θεωρείται επίσης ότι ο εσωτερικός χώρος όλων των θυλακοειδών επικοινωνεί μεταξύ τους. Τα ελαφρά στάδια της φωτοσύνθεσης περιορίζονται σε μεμβράνες· η αυτοτροφική καθήλωση του CO 2 εμφανίζεται στο στρώμα.
Οι χλωροπλάστες έχουν το δικό τους DNA, RNA, ριβοσώματα (τύπου δεκαετίας του '70) και λαμβάνει χώρα η πρωτεϊνοσύνθεση (αν και αυτή η διαδικασία ελέγχεται από τον πυρήνα). Δεν συντίθενται ξανά, αλλά σχηματίζονται με διαίρεση των προηγούμενων. Όλα αυτά κατέστησαν δυνατό να θεωρηθούν ως απόγονοι των ελεύθερων κυανοβακτηρίων που έγιναν μέρος του ευκαρυωτικού κυττάρου κατά τη διαδικασία της συμβιογένεσης.
Φωτοσύστημα Ι
Το σύμπλεγμα συγκομιδής φωτός Ι περιέχει περίπου 200 μόρια χλωροφύλλης.
Στο κέντρο αντίδρασης του πρώτου φωτοσυστήματος υπάρχει ένα διμερές χλωροφύλλης α με μέγιστη απορρόφηση στα 700 nm (P700). Μετά από διέγερση από ένα ελαφρύ κβάντο, αποκαθιστά τον πρωτεύοντα δέκτη - χλωροφύλλη α, ο οποίος αποκαθιστά τον δευτερεύοντα δέκτη (βιταμίνη K 1 ή φυλλοκινόνη), μετά τον οποίο το ηλεκτρόνιο μεταφέρεται στη φερρεδοξίνη, η οποία μειώνει το NADP χρησιμοποιώντας το ένζυμο φερρεδοξίνη-NADP αναγωγάση.
Η πρωτεΐνη πλαστοκυανίνης, ανάγεται στο σύμπλεγμα b 6 f, μεταφέρεται στο κέντρο αντίδρασης του πρώτου φωτοσυστήματος από την πλευρά του ενδοθυλακοειδούς χώρου και μεταφέρει ένα ηλεκτρόνιο στο οξειδωμένο P700.
Κυκλική και ψευδοκυκλική μεταφορά ηλεκτρονίων
Εκτός από την πλήρη μη κυκλική διαδρομή ηλεκτρονίων που περιγράφηκε παραπάνω, έχει ανακαλυφθεί μια κυκλική και ψευδοκυκλική διαδρομή.
Η ουσία της κυκλικής οδού είναι ότι η φερρεδοξίνη, αντί για NADP, μειώνει την πλαστοκινόνη, η οποία τη μεταφέρει πίσω στο σύμπλεγμα b 6 f. Αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη κλίση πρωτονίων και περισσότερο ATP, αλλά όχι NADPH.
Στην ψευδοκυκλική οδό, η φερρεδοξίνη μειώνει το οξυγόνο, το οποίο μετατρέπεται περαιτέρω σε νερό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο φωτοσύστημα II. Σε αυτή την περίπτωση, δεν σχηματίζεται επίσης NADPH.
Σκοτεινή σκηνή
Στο σκοτεινό στάδιο, με τη συμμετοχή του ATP και του NADPH, το CO 2 ανάγεται σε γλυκόζη (C 6 H 12 O 6). Αν και δεν απαιτείται φως για αυτή τη διαδικασία, εμπλέκεται στη ρύθμισή της.
C 3 φωτοσύνθεση, κύκλος Calvin
Το τρίτο στάδιο περιλαμβάνει 5 μόρια PHA, τα οποία, μέσω του σχηματισμού ενώσεων 4-, 5-, 6- και 7-άνθρακα, συνδυάζονται σε 3 5-ανθρακική ριβουλόζη-1,5-διφωσφορική, η οποία απαιτεί 3ATP.
Τέλος, δύο PHAs απαιτούνται για τη σύνθεση γλυκόζης. Για να σχηματιστεί ένα από τα μόριά του, απαιτούνται 6 περιστροφές κύκλου, 6 CO 2, 12 NADPH και 18 ATP.
C 4 φωτοσύνθεση
Κύρια άρθρα: Κύκλος Hatch-Slack-Karpilov, C4 φωτοσύνθεση
Σε χαμηλή συγκέντρωση CO 2 διαλυμένου στο στρώμα, η διφωσφορική καρβοξυλάση ριβουλόζης καταλύει την αντίδραση οξείδωσης της 1,5-διφωσφορικής ριβουλόζης και τη διάσπασή της σε 3-φωσφογλυκερικό οξύ και φωσφογλυκολικό οξύ, το οποίο αναγκάζεται να χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία της φωτοαναπνοής .
Για να αυξηθεί η συγκέντρωση CO 2, τα φυτά τύπου 4 C άλλαξαν την ανατομία των φύλλων τους. Ο κύκλος Calvin εντοπίζεται στα κύτταρα του ελύτρου της αγγειακής δέσμης· στα κύτταρα μεσόφυλλου, υπό τη δράση της PEP καρβοξυλάσης, το φωσφοενολοπυροσταφυλικό οξύ καρβοξυλιώνεται για να σχηματίσει οξαλοξικό οξύ, το οποίο μετατρέπεται σε μηλικό ή ασπαρτικό και μεταφέρεται στα κύτταρα του θηκαριού, όπου αποκαρβοξυλιώνεται για να σχηματίσει πυροσταφυλικό, το οποίο επιστρέφει στα κύτταρα της μεσοφύλλης.
Με το 4, η φωτοσύνθεση πρακτικά δεν συνοδεύεται από απώλειες 1,5-διφωσφορικής ριβουλόζης από τον κύκλο του Calvin και επομένως είναι πιο αποτελεσματική. Ωστόσο, απαιτεί όχι 18, αλλά 30 ATP για τη σύνθεση 1 μορίου γλυκόζης. Αυτό δικαιολογείται στις τροπικές περιοχές, όπου το ζεστό κλίμα απαιτεί τη διατήρηση της στομίας κλειστή, η οποία εμποδίζει την είσοδο CO 2 στο φύλλο, καθώς και με μια αγενή στρατηγική ζωής.
η ίδια η φωτοσύνθεση
Αργότερα διαπιστώθηκε ότι εκτός από την απελευθέρωση οξυγόνου, τα φυτά απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και, με τη συμμετοχή του νερού, συνθέτουν οργανική ύλη στο φως. Με βάση το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, ο Robert Mayer υπέθεσε ότι τα φυτά μετατρέπουν την ενέργεια του ηλιακού φωτός σε ενέργεια χημικών δεσμών. Ο W. Pfeffer ονόμασε αυτή τη διαδικασία φωτοσύνθεση.
Οι χλωροφύλλες απομονώθηκαν για πρώτη φορά από τους P. J. Peltier και J. Caventou. Ο M. S. Tsvet κατάφερε να διαχωρίσει τις χρωστικές και να τις μελετήσει ξεχωριστά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο χρωματογραφίας που δημιούργησε. Τα φάσματα απορρόφησης της χλωροφύλλης μελετήθηκαν από τον K. A. Timiryazev, ο οποίος, αναπτύσσοντας τις αρχές του Mayer, έδειξε ότι είναι οι απορροφημένες ακτίνες που καθιστούν δυνατή την αύξηση της ενέργειας του συστήματος, δημιουργώντας δεσμούς C-C υψηλής ενέργειας αντί για ασθενείς δεσμούς C-O και O-H ( πριν από αυτό πίστευαν ότι στη φωτοσύνθεση χρησιμοποιεί κίτρινες ακτίνες που δεν απορροφώνται από τις χρωστικές των φύλλων). Αυτό έγινε χάρη στη μέθοδο που δημιούργησε για τον υπολογισμό της φωτοσύνθεσης με βάση το απορροφημένο CO 2: κατά τη διάρκεια πειραμάτων φωτισμού φυτού με φως διαφορετικών μηκών κύματος (διαφορετικά χρώματα), αποδείχθηκε ότι η ένταση της φωτοσύνθεσης συμπίπτει με το φάσμα απορρόφησης της χλωροφύλλης .
Η οξειδοαναγωγική φύση της φωτοσύνθεσης (τόσο οξυγονική όσο και ανοξυγονική) υποστηρίχθηκε από τον Cornelis van Niel. Αυτό σήμαινε ότι το οξυγόνο στη φωτοσύνθεση σχηματίζεται εξ ολοκλήρου από νερό, κάτι που επιβεβαιώθηκε πειραματικά από τον A.P. Vinogradov σε πειράματα με μια ετικέτα ισοτόπου. Ο Robert Hill διαπίστωσε ότι η διαδικασία της οξείδωσης του νερού (και της απελευθέρωσης οξυγόνου) και της αφομοίωσης του CO 2 μπορούν να διαχωριστούν. Ο W. D. Arnon καθιέρωσε τον μηχανισμό των φωτεινών σταδίων της φωτοσύνθεσης και η ουσία της διαδικασίας αφομοίωσης του CO 2 αποκαλύφθηκε από τον Melvin Calvin χρησιμοποιώντας ισότοπα άνθρακα στα τέλη της δεκαετίας του 1940, για τα οποία του απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ.
Αλλες αλήθειες
δείτε επίσης
Βιβλιογραφία
- Hall D., Rao K.Φωτοσύνθεση: Μετάφρ. από τα Αγγλικά - Μ.: Μιρ, 1983.
- Φυσιολογία φυτών / επιμ. καθ. Ermakova I. P. - M.: Ακαδημία, 2007
- Μοριακή βιολογία κυττάρων / Albertis B., Bray D. et al. Σε 3 τόμοι. - Μ.: Μιρ, 1994
- Ρούμπιν Α. Μπ.Βιοφυσική. Σε 2 τόμους. - Μ.: Εκδοτικός οίκος. Πανεπιστήμιο και Επιστήμη της Μόσχας, 2004.
- Chernavskaya N. M.,
ΟΡΙΣΜΟΣ: Φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία σχηματισμού οργανικών ουσιών από διοξείδιο του άνθρακα και νερό, στο φως, με την απελευθέρωση οξυγόνου.
Σύντομη εξήγηση της φωτοσύνθεσηςΗ διαδικασία της φωτοσύνθεσης περιλαμβάνει:
1) χλωροπλάστες,
3) διοξείδιο του άνθρακα,
5) θερμοκρασία.
Στα ανώτερα φυτά, η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα σε χλωροπλάστες - πλαστίδια οβάλ σχήματος (ημιαυτόνομα οργανίδια) που περιέχουν τη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, χάρη στο πράσινο χρώμα της οποίας μέρη του φυτού έχουν επίσης πράσινο χρώμα.
Στα φύκια, η χλωροφύλλη περιέχεται στα χρωματοφόρα (κύτταρα που περιέχουν χρωστική και αντανακλούν το φως). Τα καφέ και τα κόκκινα φύκια, που ζουν σε σημαντικά βάθη όπου το ηλιακό φως δεν φτάνει καλά, έχουν άλλες χρωστικές ουσίες.
Αν κοιτάξετε την τροφική πυραμίδα όλων των ζωντανών όντων, οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί βρίσκονται στον πάτο, ανάμεσα στους αυτότροφους (οργανισμούς που συνθέτουν οργανικές ουσίες από ανόργανες). Ως εκ τούτου, αποτελούν πηγή τροφής για όλη τη ζωή στον πλανήτη.
Κατά τη φωτοσύνθεση, απελευθερώνεται οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, το όζον σχηματίζεται από αυτό. Η ασπίδα του όζοντος προστατεύει την επιφάνεια της Γης από τη σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία, επιτρέποντας στη ζωή να αναδύεται από τη θάλασσα στη στεριά.
Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την αναπνοή των φυτών και των ζώων. Όταν η γλυκόζη οξειδώνεται με τη συμμετοχή οξυγόνου, τα μιτοχόνδρια αποθηκεύουν σχεδόν 20 φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι χωρίς αυτό. Αυτό καθιστά τη χρήση της τροφής πολύ πιο αποτελεσματική, γεγονός που έχει οδηγήσει σε υψηλούς μεταβολικούς ρυθμούς σε πτηνά και θηλαστικά.
Μια πιο λεπτομερής περιγραφή της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης στα φυτά
Πρόοδος της φωτοσύνθεσης:
Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης ξεκινά με το φως να χτυπά τους χλωροπλάστες - ενδοκυτταρικά ημιαυτόνομα οργανίδια που περιέχουν πράσινη χρωστική ουσία. Όταν εκτίθενται στο φως, οι χλωροπλάστες αρχίζουν να καταναλώνουν νερό από το έδαφος, χωρίζοντάς το σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Μέρος του οξυγόνου απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, το άλλο μέρος πηγαίνει σε οξειδωτικές διεργασίες στο φυτό.
Η ζάχαρη συνδυάζεται με άζωτο, θείο και φώσφορο που προέρχονται από το έδαφος, με αυτόν τον τρόπο τα πράσινα φυτά παράγουν άμυλο, λίπη, πρωτεΐνες, βιταμίνες και άλλες σύνθετες ενώσεις απαραίτητες για τη ζωή τους.
Η φωτοσύνθεση γίνεται καλύτερα υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, αλλά ορισμένα φυτά μπορεί να είναι ικανοποιημένα με τεχνητό φωτισμό.
Μια σύνθετη περιγραφή των μηχανισμών της φωτοσύνθεσης για τον προχωρημένο αναγνώστη
Μέχρι τη δεκαετία του '60 του 20ου αιώνα, οι επιστήμονες γνώριζαν μόνο έναν μηχανισμό για τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα - μέσω της οδού C3-φωσφορικής πεντόζης. Ωστόσο, πρόσφατα μια ομάδα Αυστραλών επιστημόνων μπόρεσε να αποδείξει ότι σε ορισμένα φυτά η μείωση του διοξειδίου του άνθρακα συμβαίνει μέσω του κύκλου του C4-δικαρβοξυλικού οξέος.
Στα φυτά με αντίδραση C3, η φωτοσύνθεση γίνεται πιο ενεργά σε συνθήκες μέτριας θερμοκρασίας και φωτός, κυρίως σε δάση και σκοτεινά μέρη. Τέτοια φυτά περιλαμβάνουν σχεδόν όλα τα καλλιεργούμενα φυτά και τα περισσότερα λαχανικά. Αποτελούν τη βάση της ανθρώπινης διατροφής.
Στα φυτά με αντίδραση C4, η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα πιο ενεργά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και φωτός. Τέτοια φυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, το καλαμπόκι, το σόργο και το ζαχαροκάλαμο, που αναπτύσσονται σε ζεστά και τροπικά κλίματα.
Ο ίδιος ο μεταβολισμός των φυτών ανακαλύφθηκε πολύ πρόσφατα, όταν ανακαλύφθηκε ότι σε ορισμένα φυτά που έχουν ειδικούς ιστούς για την αποθήκευση νερού, το διοξείδιο του άνθρακα συσσωρεύεται με τη μορφή οργανικών οξέων και στερεώνεται στους υδατάνθρακες μόνο μετά από μια μέρα. Αυτός ο μηχανισμός βοηθά τα φυτά να εξοικονομούν νερό.
Πώς συμβαίνει η διαδικασία της φωτοσύνθεσης;
Το φυτό απορροφά το φως χρησιμοποιώντας μια πράσινη ουσία που ονομάζεται χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη βρίσκεται στους χλωροπλάστες, οι οποίοι βρίσκονται στους μίσχους ή στους καρπούς. Υπάρχει ιδιαίτερα μεγάλη ποσότητα από αυτά στα φύλλα, επειδή λόγω της πολύ επίπεδης δομής του, το φύλλο μπορεί να προσελκύσει πολύ φως και επομένως να λάβει πολύ περισσότερη ενέργεια για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.
Μετά την απορρόφηση, η χλωροφύλλη βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση και μεταφέρει ενέργεια σε άλλα μόρια του φυτικού σώματος, ειδικά σε αυτά που εμπλέκονται άμεσα στη φωτοσύνθεση. Το δεύτερο στάδιο της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης λαμβάνει χώρα χωρίς την υποχρεωτική συμμετοχή του φωτός και συνίσταται στη λήψη χημικού δεσμού με τη συμμετοχή διοξειδίου του άνθρακα που λαμβάνεται από τον αέρα και το νερό. Σε αυτό το στάδιο συντίθενται διάφορες πολύ χρήσιμες για τη ζωή ουσίες, όπως το άμυλο και η γλυκόζη.
Αυτές οι οργανικές ουσίες χρησιμοποιούνται από τα ίδια τα φυτά για να θρέψουν τα διάφορα μέρη του, καθώς και για να διατηρήσουν τις φυσιολογικές λειτουργίες της ζωής. Επιπλέον, αυτές οι ουσίες λαμβάνονται επίσης από τα ζώα τρώγοντας φυτά. Οι άνθρωποι παίρνουν επίσης αυτές τις ουσίες τρώγοντας τρόφιμα ζωικής και φυτικής προέλευσης.
Προϋποθέσεις φωτοσύνθεσης
Η φωτοσύνθεση μπορεί να συμβεί τόσο υπό την επίδραση του τεχνητού φωτός όσο και του ηλιακού φωτός. Κατά κανόνα, τα φυτά «εργάζονται» εντατικά στη φύση την άνοιξη και το καλοκαίρι, όταν υπάρχει πολύ απαραίτητο ηλιακό φως. Το φθινόπωρο έχει λιγότερο φως, οι μέρες μικραίνουν, τα φύλλα πρώτα κιτρινίζουν και μετά πέφτουν. Αλλά μόλις εμφανιστεί ο ζεστός ανοιξιάτικος ήλιος, το πράσινο φύλλωμα θα επανεμφανιστεί και τα πράσινα «εργοστάσια» θα ξαναρχίσουν τη δουλειά τους για να παρέχουν το τόσο απαραίτητο οξυγόνο για τη ζωή, καθώς και πολλά άλλα θρεπτικά συστατικά.
Εναλλακτικός ορισμός της φωτοσύνθεσης
Η φωτοσύνθεση (από τα αρχαία ελληνικά photo-light and synthesis - σύνδεση, δίπλωμα, δέσμευση, σύνθεση) είναι η διαδικασία μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ουσιών στο φως από φωτοαυτοτροφικά με τη συμμετοχή φωτοσυνθετικών χρωστικών (χλωροφύλλη στα φυτά , βακτηριοχλωροφύλλη και βακτηριοροδοψίνη στα βακτήρια). Στη σύγχρονη φυτική φυσιολογία, η φωτοσύνθεση γίνεται πιο συχνά κατανοητή ως φωτοαυτοτροφική λειτουργία - ένα σύνολο διαδικασιών απορρόφησης, μετασχηματισμού και χρήσης της ενέργειας των κβαντών φωτός σε διάφορες ενεργονικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα σε οργανικές ουσίες.
Φάσεις φωτοσύνθεσης
Η φωτοσύνθεση είναι μια αρκετά περίπλοκη διαδικασία και περιλαμβάνει δύο φάσεις: το φως, που εμφανίζεται πάντα αποκλειστικά στο φως και το σκοτάδι. Όλες οι διεργασίες συμβαίνουν μέσα στους χλωροπλάστες σε ειδικά μικρά όργανα - θυλακωδία. Κατά τη φάση του φωτός, ένα κβάντο φωτός απορροφάται από τη χλωροφύλλη, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίων ATP και NADPH. Το νερό στη συνέχεια διασπάται, σχηματίζοντας ιόντα υδρογόνου και απελευθερώνοντας ένα μόριο οξυγόνου. Τίθεται το ερώτημα, ποιες είναι αυτές οι ακατανόητες μυστηριώδεις ουσίες: ATP και NADH;
Το ATP είναι ένα ειδικό οργανικό μόριο που βρίσκεται σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς και συχνά ονομάζεται «ενεργειακό» νόμισμα. Αυτά τα μόρια είναι που περιέχουν δεσμούς υψηλής ενέργειας και αποτελούν την πηγή ενέργειας σε κάθε οργανική σύνθεση και χημικές διεργασίες στο σώμα. Λοιπόν, το NADPH είναι στην πραγματικότητα μια πηγή υδρογόνου, χρησιμοποιείται απευθείας στη σύνθεση υψηλού μοριακών οργανικών ουσιών - υδατανθράκων, η οποία συμβαίνει στη δεύτερη, σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα.
Η ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης
Οι χλωροπλάστες περιέχουν πολλά μόρια χλωροφύλλης και όλα απορροφούν το ηλιακό φως. Ταυτόχρονα, το φως απορροφάται από άλλες χρωστικές, αλλά δεν μπορούν να πραγματοποιήσουν φωτοσύνθεση. Η ίδια η διαδικασία εμφανίζεται μόνο σε ορισμένα μόρια χλωροφύλλης, από τα οποία είναι πολύ λίγα. Άλλα μόρια χλωροφύλλης, καροτενοειδών και άλλων ουσιών σχηματίζουν ειδικά σύμπλοκα κεραίας και συγκομιδής φωτός (LHC). Όπως και οι κεραίες, απορροφούν κβάντα φωτός και μεταδίδουν διέγερση σε ειδικά κέντρα αντίδρασης ή παγίδες. Αυτά τα κέντρα βρίσκονται σε φωτοσυστήματα, από τα οποία τα φυτά έχουν δύο: το φωτοσύστημα II και το φωτοσύστημα I. Περιέχουν ειδικά μόρια χλωροφύλλης: αντίστοιχα, στο φωτοσύστημα II - P680, και στο φωτοσύστημα I - P700. Απορροφούν φως ακριβώς αυτού του μήκους κύματος (680 και 700 nm).
Το διάγραμμα καθιστά πιο σαφές πώς όλα φαίνονται και συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της φωτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης.
Στο σχήμα βλέπουμε δύο φωτοσυστήματα με χλωροφύλλες P680 και P700. Το σχήμα δείχνει επίσης τους φορείς μέσω των οποίων γίνεται η μεταφορά ηλεκτρονίων.
Άρα: και τα δύο μόρια χλωροφύλλης δύο φωτοσυστημάτων απορροφούν ένα κβάντο φωτός και διεγείρονται. Το ηλεκτρόνιο e- (κόκκινο στο σχήμα) κινείται σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο.
Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια έχουν πολύ υψηλή ενέργεια· αποκόπτονται και εισέρχονται σε μια ειδική αλυσίδα μεταφορέων, η οποία βρίσκεται στις μεμβράνες των θυλακοειδών - τις εσωτερικές δομές των χλωροπλαστών. Το σχήμα δείχνει ότι από το φωτοσύστημα II από τη χλωροφύλλη P680 ένα ηλεκτρόνιο πηγαίνει στην πλαστοκινόνη και από το φωτοσύστημα Ι από τη χλωροφύλλη P700 στη φερρεδοξίνη. Στα ίδια τα μόρια της χλωροφύλλης, στη θέση των ηλεκτρονίων μετά την απομάκρυνσή τους, σχηματίζονται μπλε τρύπες με θετικό φορτίο. Τι να κάνω?
Για να αντισταθμιστεί η έλλειψη ηλεκτρονίου, το μόριο χλωροφύλλης P680 του φωτοσυστήματος II δέχεται ηλεκτρόνια από το νερό και σχηματίζονται ιόντα υδρογόνου. Επιπλέον, λόγω της διάσπασης του νερού απελευθερώνεται οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Και το μόριο χλωροφύλλης P700, όπως φαίνεται από το σχήμα, αναπληρώνει την έλλειψη ηλεκτρονίων μέσω ενός συστήματος φορέων από το φωτοσύστημα II.
Γενικά, όσο δύσκολο κι αν είναι, έτσι ακριβώς προχωρά η φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης· η κύρια ουσία της είναι η μεταφορά ηλεκτρονίων. Μπορείτε επίσης να δείτε από το σχήμα ότι παράλληλα με τη μεταφορά ηλεκτρονίων, ιόντα υδρογόνου H+ κινούνται μέσω της μεμβράνης και συσσωρεύονται μέσα στο θυλακοειδή. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλά από αυτά εκεί, κινούνται προς τα έξω με τη βοήθεια ενός ειδικού παράγοντα σύζευξης, ο οποίος είναι πορτοκαλί στην εικόνα, που φαίνεται στα δεξιά και μοιάζει με μανιτάρι.
Τέλος, βλέπουμε το τελικό στάδιο της μεταφοράς ηλεκτρονίων, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό της προαναφερθείσας ένωσης NADH. Και λόγω της μεταφοράς ιόντων Η+, συντίθεται ενεργειακό νόμισμα - ATP (βλέπεται στα δεξιά στο σχήμα).
Έτσι, η φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης ολοκληρώνεται, το οξυγόνο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, σχηματίζονται ATP και NADH. Τι έπεται? Πού είναι η οργανική ύλη που υποσχέθηκε; Και μετά έρχεται το σκοτεινό στάδιο, το οποίο αποτελείται κυρίως από χημικές διεργασίες.
Σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης
Για τη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης, το διοξείδιο του άνθρακα – CO2 – είναι απαραίτητο συστατικό. Επομένως, το φυτό πρέπει να το απορροφά συνεχώς από την ατμόσφαιρα. Για το σκοπό αυτό υπάρχουν ειδικές δομές στην επιφάνεια του φύλλου - στομάτων. Όταν ανοίγουν, το CO2 εισέρχεται στο φύλλο, διαλύεται στο νερό και αντιδρά με την ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης.
Κατά τη διάρκεια της ελαφριάς φάσης στα περισσότερα φυτά, το CO2 συνδέεται με μια οργανική ένωση πέντε άνθρακα (η οποία είναι μια αλυσίδα πέντε μορίων άνθρακα), με αποτέλεσμα τον σχηματισμό δύο μορίων μιας ένωσης τριών άνθρακα (3-φωσφογλυκερικό οξύ). Επειδή Το πρωταρχικό αποτέλεσμα είναι ακριβώς αυτές οι ενώσεις τριών άνθρακα· τα φυτά με αυτό το είδος φωτοσύνθεσης ονομάζονται φυτά C3.
Περαιτέρω σύνθεση σε χλωροπλάστες συμβαίνει μάλλον περίπλοκα. Σχηματίζει τελικά μια ένωση έξι άνθρακα, από την οποία μπορεί στη συνέχεια να συντεθεί γλυκόζη, σακχαρόζη ή άμυλο. Με τη μορφή αυτών των οργανικών ουσιών, το φυτό συσσωρεύει ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, μόνο ένα μικρό μέρος τους παραμένει στο φύλλο, το οποίο χρησιμοποιείται για τις ανάγκες του, ενώ οι υπόλοιποι υδατάνθρακες ταξιδεύουν σε όλο το φυτό, φτάνοντας εκεί που χρειάζεται περισσότερο ενέργεια - για παράδειγμα, στα σημεία ανάπτυξης.
Πώς να εξηγήσετε μια τόσο περίπλοκη διαδικασία όπως η φωτοσύνθεση εν συντομία και με σαφήνεια; Τα φυτά είναι οι μόνοι ζωντανοί οργανισμοί που μπορούν να παράγουν την τροφή τους. Πώς το κάνουν; Για την ανάπτυξη, λαμβάνουν όλες τις απαραίτητες ουσίες από το περιβάλλον: διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα, το νερό και το έδαφος. Χρειάζονται επίσης ενέργεια, την οποία παίρνουν από τις ακτίνες του ήλιου. Αυτή η ενέργεια πυροδοτεί ορισμένες χημικές αντιδράσεις κατά τις οποίες το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό μετατρέπονται σε γλυκόζη (τροφή) και αποτελεί φωτοσύνθεση. Η ουσία της διαδικασίας μπορεί να εξηγηθεί σύντομα και ξεκάθαρα ακόμη και σε παιδιά σχολικής ηλικίας.
«Μαζί με το φως»
Η λέξη "φωτοσύνθεση" προέρχεται από δύο ελληνικές λέξεις - "φωτογραφία" και "σύνθεση", ο συνδυασμός των οποίων σημαίνει "μαζί με το φως". Η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια. Χημική εξίσωση φωτοσύνθεσης:
6CO 2 + 12H 2 O + φως = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.
Αυτό σημαίνει ότι 6 μόρια διοξειδίου του άνθρακα και δώδεκα μόρια νερού χρησιμοποιούνται (μαζί με το ηλιακό φως) για την παραγωγή γλυκόζης, με αποτέλεσμα έξι μόρια οξυγόνου και έξι μόρια νερού. Εάν το αντιπροσωπεύετε ως λεκτική εξίσωση, λαμβάνετε τα εξής:
Νερό + ήλιος => γλυκόζη + οξυγόνο + νερό.
Ο ήλιος είναι μια πολύ ισχυρή πηγή ενέργειας. Οι άνθρωποι προσπαθούν πάντα να το χρησιμοποιούν για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, να μονώνουν σπίτια, να ζεσταίνουν νερό κ.λπ. Τα φυτά «ανακάλυψαν» πώς να χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια πριν από εκατομμύρια χρόνια, επειδή ήταν απαραίτητη για την επιβίωσή τους. Η φωτοσύνθεση μπορεί να εξηγηθεί σύντομα και με σαφήνεια ως εξής: τα φυτά χρησιμοποιούν τη φωτεινή ενέργεια του ήλιου και τη μετατρέπουν σε χημική ενέργεια, το αποτέλεσμα της οποίας είναι η ζάχαρη (γλυκόζη), η περίσσεια της οποίας αποθηκεύεται ως άμυλο στα φύλλα, τις ρίζες, τους μίσχους. και τους σπόρους του φυτού. Η ενέργεια του ήλιου μεταφέρεται στα φυτά, καθώς και στα ζώα που τρώνε αυτά τα φυτά. Όταν ένα φυτό χρειάζεται θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη και άλλες διαδικασίες ζωής, αυτά τα αποθέματα είναι πολύ χρήσιμα.
Πώς τα φυτά απορροφούν ενέργεια από τον ήλιο;
Μιλώντας για τη φωτοσύνθεση εν συντομία και σαφήνεια, αξίζει να αναφερθούμε στο ερώτημα πώς τα φυτά καταφέρνουν να απορροφούν την ηλιακή ενέργεια. Αυτό συμβαίνει λόγω της ειδικής δομής των φύλλων, η οποία περιλαμβάνει πράσινα κύτταρα - χλωροπλάστες, που περιέχουν μια ειδική ουσία που ονομάζεται χλωροφύλλη. Αυτό είναι που δίνει στα φύλλα το πράσινο χρώμα τους και είναι υπεύθυνο για την απορρόφηση ενέργειας από το ηλιακό φως.
Γιατί τα περισσότερα φύλλα είναι πλατιά και επίπεδα;
Η φωτοσύνθεση συμβαίνει στα φύλλα των φυτών. Το εκπληκτικό γεγονός είναι ότι τα φυτά είναι πολύ καλά προσαρμοσμένα για να αιχμαλωτίζουν το ηλιακό φως και να απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα. Χάρη στη φαρδιά επιφάνεια, θα αιχμαλωτιστεί πολύ περισσότερο φως. Αυτός είναι ο λόγος που οι ηλιακοί συλλέκτες, που μερικές φορές τοποθετούνται στις στέγες των σπιτιών, είναι επίσης φαρδιά και επίπεδα. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια, τόσο καλύτερη είναι η απορρόφηση.
Τι άλλο είναι σημαντικό για τα φυτά;
Όπως οι άνθρωποι, τα φυτά χρειάζονται επίσης ωφέλιμα θρεπτικά συστατικά για να παραμείνουν υγιή, να αναπτυχθούν και να εκτελούν καλά τις ζωτικές τους λειτουργίες. Λαμβάνουν ορυκτά διαλυμένα στο νερό από το έδαφος μέσω των ριζών τους. Εάν το έδαφος δεν έχει μεταλλικά θρεπτικά συστατικά, το φυτό δεν θα αναπτυχθεί κανονικά. Οι αγρότες συχνά δοκιμάζουν το έδαφος για να εξασφαλίσουν ότι έχει αρκετά θρεπτικά συστατικά για να αναπτυχθούν οι καλλιέργειες. Διαφορετικά, καταφύγετε στη χρήση λιπασμάτων που περιέχουν απαραίτητα μέταλλα για τη θρέψη και την ανάπτυξη των φυτών.
Γιατί είναι τόσο σημαντική η φωτοσύνθεση;
Για να εξηγήσουμε συνοπτικά και ξεκάθαρα τη φωτοσύνθεση για τα παιδιά, αξίζει να πούμε ότι αυτή η διαδικασία είναι μια από τις πιο σημαντικές χημικές αντιδράσεις στον κόσμο. Ποιοι λόγοι υπάρχουν για μια τόσο ηχηρή δήλωση; Πρώτον, η φωτοσύνθεση τροφοδοτεί τα φυτά, τα οποία με τη σειρά τους τρέφουν κάθε άλλο ζωντανό ον στον πλανήτη, συμπεριλαμβανομένων των ζώων και των ανθρώπων. Δεύτερον, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, το οξυγόνο που είναι απαραίτητο για την αναπνοή απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Όλα τα ζωντανά όντα εισπνέουν οξυγόνο και εκπνέουν διοξείδιο του άνθρακα. Ευτυχώς, τα φυτά κάνουν το αντίθετο, επομένως είναι πολύ σημαντικά για τον άνθρωπο και τα ζώα, καθώς τους δίνουν την ικανότητα να αναπνέουν.
Καταπληκτική διαδικασία
Τα φυτά, αποδεικνύεται, ξέρουν επίσης πώς να αναπνέουν, αλλά, σε αντίθεση με τους ανθρώπους και τα ζώα, απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και όχι οξυγόνο. Τα φυτά πίνουν επίσης. Γι' αυτό πρέπει να τα ποτίσετε, διαφορετικά θα πεθάνουν. Με τη βοήθεια του ριζικού συστήματος, το νερό και τα θρεπτικά συστατικά μεταφέρονται σε όλα τα μέρη του σώματος του φυτού και το διοξείδιο του άνθρακα απορροφάται μέσω μικρών οπών στα φύλλα. Το έναυσμα για την έναρξη μιας χημικής αντίδρασης είναι το ηλιακό φως. Όλα τα μεταβολικά προϊόντα που λαμβάνονται χρησιμοποιούνται από τα φυτά για διατροφή, το οξυγόνο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Έτσι μπορείτε να εξηγήσετε σύντομα και ξεκάθαρα πώς συμβαίνει η διαδικασία της φωτοσύνθεσης.
Φωτοσύνθεση: φωτεινές και σκοτεινές φάσεις της φωτοσύνθεσης
Η υπό εξέταση διαδικασία αποτελείται από δύο κύρια μέρη. Υπάρχουν δύο φάσεις της φωτοσύνθεσης (περιγραφή και πίνακας παρακάτω). Η πρώτη ονομάζεται φάση φωτός. Εμφανίζεται μόνο με την παρουσία φωτός στις μεμβράνες των θυλακοειδών με τη συμμετοχή της χλωροφύλλης, των πρωτεϊνών μεταφοράς ηλεκτρονίων και του ενζύμου συνθετάση ATP. Τι άλλο κρύβει η φωτοσύνθεση; Φωτίστε και αντικαταστήστε το ένα το άλλο καθώς προχωρούν η ημέρα και η νύχτα (κύκλοι Calvin). Κατά τη σκοτεινή φάση, λαμβάνει χώρα η παραγωγή της ίδιας γλυκόζης, τροφής για τα φυτά. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης αντίδραση ανεξάρτητη από το φως.
| Φάση φωτός | Σκοτεινή φάση |
1. Οι αντιδράσεις που συμβαίνουν στους χλωροπλάστες είναι δυνατές μόνο με την παρουσία φωτός. Σε αυτές τις αντιδράσεις, η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια 2. Η χλωροφύλλη και άλλες χρωστικές απορροφούν ενέργεια από το ηλιακό φως. Αυτή η ενέργεια μεταφέρεται στα φωτοσυστήματα που είναι υπεύθυνα για τη φωτοσύνθεση 3. Το νερό χρησιμοποιείται για ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου και συμμετέχει επίσης στην παραγωγή οξυγόνου 4. Τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα υδρογόνου χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ATP (αποθηκευτικό μόριο ενέργειας), το οποίο χρειάζεται στην επόμενη φάση της φωτοσύνθεσης | 1. Στο στρώμα των χλωροπλαστών συμβαίνουν αντιδράσεις υπερβολικού κύκλου 2. Το διοξείδιο του άνθρακα και η ενέργεια από το ATP χρησιμοποιούνται με τη μορφή γλυκόζης |
συμπέρασμα
Από όλα τα παραπάνω προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα:
- Η φωτοσύνθεση είναι μια διαδικασία που παράγει ενέργεια από τον ήλιο.
- Η φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο μετατρέπεται σε χημική ενέργεια από τη χλωροφύλλη.
- Η χλωροφύλλη δίνει στα φυτά το πράσινο χρώμα τους.
- Η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες των κυττάρων των φύλλων των φυτών.
- Το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό είναι απαραίτητα για τη φωτοσύνθεση.
- Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται στο φυτό μέσω μικροσκοπικών οπών, στομάτων και εξέρχεται οξυγόνο μέσω αυτών.
- Το νερό απορροφάται στο φυτό μέσω των ριζών του.
- Χωρίς τη φωτοσύνθεση δεν θα υπήρχε τροφή στον κόσμο.
Φωτοσύνθεσηείναι η διαδικασία σύνθεσης οργανικών ουσιών από ανόργανες με χρήση φωτεινής ενέργειας. Στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων, η φωτοσύνθεση πραγματοποιείται από φυτά χρησιμοποιώντας κυτταρικά οργανίδια όπως π.χ χλωροπλάστεςπου περιέχει πράσινη χρωστική ουσία χλωροφύλλη.
Εάν τα φυτά δεν ήταν ικανά να συνθέσουν οργανική ύλη, τότε σχεδόν όλοι οι άλλοι οργανισμοί στη Γη δεν θα είχαν τίποτα να φάνε, αφού τα ζώα, οι μύκητες και πολλά βακτήρια δεν μπορούν να συνθέσουν οργανικές ουσίες από ανόργανες. Απορροφούν μόνο τα έτοιμα, τα χωρίζουν σε πιο απλά, από τα οποία πάλι συναρμολογούν πολύπλοκα, αλλά ήδη χαρακτηριστικά του σώματός τους.
Αυτό συμβαίνει αν μιλήσουμε πολύ σύντομα για τη φωτοσύνθεση και τον ρόλο της. Για να κατανοήσουμε τη φωτοσύνθεση, πρέπει να πούμε περισσότερα: ποιες συγκεκριμένες ανόργανες ουσίες χρησιμοποιούνται, πώς γίνεται η σύνθεση;
Η φωτοσύνθεση απαιτεί δύο ανόργανες ουσίες - διοξείδιο του άνθρακα (CO 2) και νερό (H 2 O). Το πρώτο απορροφάται από τον αέρα από τα υπέργεια μέρη των φυτών κυρίως μέσω των στομάτων. Το νερό προέρχεται από το έδαφος, από όπου παραδίδεται στα φωτοσυνθετικά κύτταρα από το αγώγιμο σύστημα του φυτού. Επίσης, η φωτοσύνθεση απαιτεί την ενέργεια των φωτονίων (hν), αλλά δεν μπορούν να αποδοθούν στην ύλη.
Συνολικά, η φωτοσύνθεση παράγει οργανική ύλη και οξυγόνο (Ο2). Τυπικά, οργανική ύλη σημαίνει πιο συχνά γλυκόζη (C 6 H 12 O 6).
Οι οργανικές ενώσεις αποτελούνται κυρίως από άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου. Βρίσκονται στο διοξείδιο του άνθρακα και στο νερό. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, απελευθερώνεται οξυγόνο. Τα άτομά του λαμβάνονται από το νερό.
Συνοπτικά και γενικά, η εξίσωση για την αντίδραση της φωτοσύνθεσης συνήθως γράφεται ως εξής:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Αλλά αυτή η εξίσωση δεν αντικατοπτρίζει την ουσία της φωτοσύνθεσης και δεν την κάνει κατανοητή. Κοιτάξτε, αν και η εξίσωση είναι ισορροπημένη, σε αυτήν ο συνολικός αριθμός ατόμων στο ελεύθερο οξυγόνο είναι 12. Αλλά είπαμε ότι προέρχονται από το νερό, και υπάρχουν μόνο 6 από αυτά.
Στην πραγματικότητα, η φωτοσύνθεση γίνεται σε δύο φάσεις. Το πρώτο λέγεται φως, δεύτερο - σκοτάδι. Τέτοια ονόματα οφείλονται στο γεγονός ότι το φως χρειάζεται μόνο για ελαφριά φάση , σκοτεινή φάσηανεξάρτητα από την παρουσία του, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι περπατά στο σκοτάδι. Η φωτεινή φάση εμφανίζεται στις θυλακοειδή μεμβράνες χλωροπλάστης, σκούρο - στο στρώμα του χλωροπλάστη.
Κατά τη φάση του φωτός, δεν λαμβάνει χώρα δέσμευση CO 2. Μόνο η ηλιακή ενέργεια δεσμεύεται από σύμπλοκα χλωροφύλλης και αποθηκεύεται μέσα ATP, η χρήση ενέργειας για τη μείωση του NADP σε NADP*H 2. Η ροή ενέργειας από τη διεγερμένη από το φως χλωροφύλλη παρέχεται από ηλεκτρόνια που μεταδίδονται κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων των ενζύμων που είναι ενσωματωμένα στις θυλακοειδή μεμβράνες.
Το υδρογόνο για το NADP προέρχεται από το νερό, το οποίο αποσυντίθεται από το ηλιακό φως σε άτομα οξυγόνου, πρωτόνια υδρογόνου και ηλεκτρόνια. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωτόλυση. Το οξυγόνο από το νερό δεν χρειάζεται για τη φωτοσύνθεση. Τα άτομα οξυγόνου από δύο μόρια νερού συνδυάζονται για να σχηματίσουν μοριακό οξυγόνο. Η εξίσωση αντίδρασης για την ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης μοιάζει εν συντομία ως εξής:
H 2 O + (ADP+P) + NADP → ATP + NADP*H 2 + ½O 2
Έτσι, η απελευθέρωση οξυγόνου συμβαίνει κατά την ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης. Ο αριθμός των μορίων ATP που συντίθενται από ADP και φωσφορικό οξύ ανά φωτόλυση ενός μορίου νερού μπορεί να είναι διαφορετικός: ένα ή δύο.
Έτσι, το ATP και το NADP*H 2 προέρχονται από τη φάση του φωτός στη σκοτεινή φάση. Εδώ, η ενέργεια του πρώτου και η αναγωγική ισχύς του δεύτερου ξοδεύονται στη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό το στάδιο της φωτοσύνθεσης δεν μπορεί να εξηγηθεί απλά και συνοπτικά επειδή δεν προχωρά με τέτοιο τρόπο ώστε έξι μόρια CO 2 να συνδυάζονται με υδρογόνο που απελευθερώνεται από τα μόρια NADP*H 2 για να σχηματίσουν γλυκόζη:
6CO 2 + 6NADP*H 2 →C 6 H 12 O 6 + 6NADP
(η αντίδραση συμβαίνει με τη δαπάνη ενέργειας ATP, η οποία διασπάται σε ADP και φωσφορικό οξύ).
Η δεδομένη αντίδραση είναι απλώς μια απλοποίηση για να γίνει πιο κατανοητή. Στην πραγματικότητα, τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα συνδέονται ένα-ένα, ενώνοντας την ήδη παρασκευασμένη οργανική ουσία πέντε άνθρακα. Σχηματίζεται μια ασταθής οργανική ουσία έξι άνθρακα, η οποία διασπάται σε μόρια υδατανθράκων τριών ανθράκων. Μερικά από αυτά τα μόρια χρησιμοποιούνται για την επανασύνθεση της αρχικής ουσίας πέντε άνθρακα για τη δέσμευση του CO 2 . Αυτή η επανασύνθεση είναι εξασφαλισμένη Κύκλος Calvin. Μια μειοψηφία μορίων υδατανθράκων που περιέχουν τρία άτομα άνθρακα εξέρχονται από τον κύκλο. Όλες οι άλλες οργανικές ουσίες (υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες) συντίθενται από αυτές και άλλες ουσίες.
Δηλαδή, στην πραγματικότητα, τα σάκχαρα τριών άνθρακα, όχι η γλυκόζη, βγαίνουν από τη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης.