Световые реакции

Мы уже убедились, что в процессе фотосинтеза из диоксида углерода и водорода (из воды) в растениях образуются сахара. Этот процесс требует затрат энергии. Энергия и водород поставляются световыми реакциями, в которых синтезируется АТФ (аденозинтрифосфат) — носитель энергии — и восстановленный НАДФ. АТФ является носителем энергии в клетке.

Его строение описывается в разд. 9.2.1, а значение — в конце разд. 9.2.2. НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) известен как переносчик водорода, который работает так же, как и НАД. Строение НАД и НАДФ приведены на рис. 4.17, а их роль как переносчиков водорода — в разд. 4.5.2. Будет полезно, если вы вначале ознакомитесь с указанным материалом.

АТФ образуется из АДФ путем присоединения к нему еще одного фосфата. Этот процесс носит название фосфорилирования (разд. 9.5.4) и требует затраты энергии. При фотосинтезе источником энергии является свет, поэтому процесс называется фотофосфорилированием.

Водород для восстановления НАДФ получается из воды. Кроме воды, для протекания этого процесса требуется еще и энергия, которую поставляет свет. Роль АТФ и восстановленного НАДФ состоит просто в поставке энергии и водорода для темновых реакций.

Раннее (разд. 7.5.5) мы уже видели, что при освещении фотосистем I и II из молекул хлорофилла, входящих в эти системы, высвобождаются высокоэнергетические электроны. Именно их энергия используется для получения АТФ и восстановленного НАДФ. Механизм этого процесса представлен на рис. 7.14.

Схема содержит большой объем информации, поэтому требует внимательного изучения. Обратите внимание, что вертикальная ось отражает энергетический уровень электронов. Процесс зависит от потока электронов от P680 и P700. Поток вызывается энергией, источником которой служит свет. Запомните следующее выражение:

Во-первых, электрон от P680 или P700 переходит на более высокий энергетический уровень за счет энергии возбуждения. Вместо того чтобы скатиться обратно в фотосистему и потерять при этом энергию, электрон захватывается акцептором электронов (X или Y на рис. 7.14). Этот процесс представляет собой важное превращение энергии света в энергию химических связей.

Таким образом, акцептор электронов восстанавливается, а положительно заряженная (окисленная) молекула хлорофилла остается в фотосистеме. Далее электрон, образно говоря, «путешествует» вниз, т. е. с уменьшением энергии, от одного акцептора электронов к другому, принимая участие в целой серии окислительно-восстановительных реакций.

Потеря энергии во время этого перехода сопряжена с синтезом АТФ. Путь, проходимый электроном, может быть циклическим (с возвращением на исходную позицию) или нециклическим, заканчиваясь на образовании НАДФ. Взаимодействие электронов с НАДФ приводит к его восстановлению.

Литература. Биология : в 3 т. Т. 1 / Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут ; под ред. Р. Сопера

AOF | 08.01.2021 15:35:33