MECANISMUL FOTOSINTEZEI
FAZA DE LUMINA A FOTOSINTEZEI
Este numita faza Robin Hill si consta dintr-un lant de transformari fotofizice si reactii fotochimice desfasurate in granele cloroplastelor , caracterizate prin urmatoarele procese de prima importanta : captarea CO in cloroplastele celulelor asimilatoare , stimularea clorofilei pentru fixarea energiei luminoase , fosforilarea ADP in ATP , fotoliza apei cu fixarea H+ in NADP redus si eliminarea O2 . Toate aceste procese necesita in mod obligatoriu , prezenta luminii si sunt grupate in trei etape distincte : patrunderea CO2 in cloroplaste , absorbtia energiei luminoase si transformarea in energie chimica .
ABSORBTIA CO2 IN CLOROPLASTE . In aceasta prima etapa a fazei de lumina , aerul din mediul inconjurator patrunde prin osteolele stomatelor , deschise prin reactie fiziologica fotoactiva si trece in camera substomatica , de unde difuzeaza in spatiile initercelulare , ajungand 20420p1523u in contact direct cu membranele celulozice ale celulelor asimilatoare din tesutul palisadic , situat spre fata superioara a limbului sau din tesutul lacunar , situat spre fata inferioara . Daca membranele celulelor asimilatoare sunt umede , permanent irigate cu apa absorbita sin sol , CO2 din aerul circulant in spatiile intercelulare , cu o mare capacitate de hidrosolubilitate , se dizolva in apa si trece in acid carbonic (H2CO3) care , dupa disociere da forme ionice HCO3 - CO3- ce patrund in citoplasma celulara pana la cloroplaste .
Ca atare , rezulta ca o prima conditie a fotosintezei este deschiderea osteolelor stomatelor si prezenta apei in cantitati suficiente ini tesuturile foliare . Noaptea cand stomatele sun inchise prin reactia fiziologica fotoactiva precum si in perioadele de seceta , cand stomatele sunt inchise prin reactia hidroactiva , iar membranele celulare din mezofilul frunzei sunt uscate , fotosinteza este blocata ;cresterea plantelor stagneaza din lipsa asimilatelor noi sintetizate .
ABSORBTIA ENERGIEI LUMINOASE . Etapa a doua a fazei Hill din desfasurarea fotosintezei consta din captarea luminii de catre pigmentii asimilatorii sub forma de fotoni . Intensitatea acestui proces fotofizic este proportionala cu numarul de fotoni absorbiti , ceea ce face ca necesarul de lumina pentru fotosintezaa se exprime prin numarul de cuante/molecule (Einstein ) .
In captarea energiei luminoase rolul principal il prezinta clorofila a683 din sistemul I de pigmenti , care actioneaza ca un sensibilizator optic si participa direct la captarea cuantelor de lumina , indeosebi a fotonilor rosii si albastri . Energia luminoasa , fixata de clorofila a683 , este transferata pe moleculele de clorofila a700 , intr-un timp foarte scurt , dupa principiul rezonantei inductive . Acest transfer de energie este posibil numai atunci cand distanta dintre moleculele de clorofila este sub 50- 100 A , conditie realizata in cuantozomi . Se considera ca in acest proces , 200 molecule de clorofila a683 , aranjate intr-un fascicul , au functia asemanatoare unei lentile , care capteaza fotonii si ii concentreaza intr-un punct focal , respectiv pe molecula de clorofila a700, cu rol de depozit primar al energiei luminoase.
Pigmentii din sistemul II de pigmenti participa indirect la aceasta etapa fotofizica , prin captarea unei cantitati reduse de fotoni pe care il transfera pe clorofila a683 prin inductie moleculara sau prin fenomene de rezonanta .
TRANSFORMAREA ENERGIEI LUMINOASE IN ENERGIE CHIMICA . Cea de-a treia etapa a fazei Hill din procesul fotosintezei cuprinde trei subetape : fotofosforilarea acilica , fotofosfilarea ciclicasi fotoliza apei , reactii descoperite de D. I. Arnon (1954) in cloroplaste izolate
Prin procesele de fosforilare , plantele verzi inmagazineaza o parte din energia libera care provine din activitatea metabolica proprie sau de la soare si conserva un anumit potential energetic sub forma de molecule stabile , bogate in energie de ATP , care , prin hidroliza este utilizat in satisfacerea nevoilor termodinamice ale reactiilor endergonice din metabolism . In aceste procese ATP-ul este intr-o continua sinteza si hidroliza .
La animale cea mai mare parte a energiei este produsa din sinteza ATP in procesul de fosforilare oxidativa , la care are loc la nivelul mitocondriilor . La plante verzi fotoautotrofe exista , pe langa fosforilarea oxidativa , procese de sinteza a ATP prin fosforilarea fotosintetica sau fotofosforilare . Notiune de fosforilare a fost data de S. Ruben ( 1943 ) , intelegand procesul prin care se creaza un compus fosforilat , bogat in energie , de origine fotochimica independenta de oxidarile respiratorii .
FOTOFOSFORILAREA ACIELICA. In momentul transferului de energie de pe molecula de clorofila a683 pe molecula de clorofila a700 are loc o exitare de scutra durata a electonilor din atomul de Mg++ , care determina ca doi electroni sa se desprinda de pe clorofila si sa se cupleze cu fotonii de lumina . In aceasta stare de excitatie , electronii liberi , cu un nivel enrgetic ridicat , sunt transportati de anumite substante , si trece , impreuna cu fotonii pe diferite sisteme de oxidoreducere .
Feredoxina este o heteroproteina cu greutate moleculara de 10500 si 13000 avand 95100 aminoacizi si o grupare prostetica ferosulfurica care ii dau culoare rosie . Biosinteza feredoxinei are loc in ribozomii citoplasmatici , prin reactii dependente de lumina . Feredoxina prezinta absorbtii maxime din spectrul de lumina la 227 nm , 330 nm si 420 nm , cu variatii functie de modul de legare a atomilor de Fe++ pe molecula proteica . Indeplineste rolul unei pile electrice , impreuna cu cuantozomii si lamelele granelor , fiind activa in fluxul electronic acilic care implica fotoreducerea moleculelor de NADP+ .
CLASA a-X-a E
COLEGIUL TEHNIC PIATRA NEAMT
|
