Связь между световой и темновой фазами фотосинтеза является прямой и функциональной. Хотя реакции темновой фазы (цикл Кальвина) непосредственно не нуждаются в фотонах света, они полностью зависят от продуктов, которые образуются в световой фазе. Ниже приведены основные причины, по которым темновая фаза прекращается или замедляется при нарушении световой. 1. Дефицит энергетических ресурсов (АТФ) В световой фазе энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию связей АТФ (аденозинтрифосфата). Темновая фаза требует огромных затрат энергии для фиксации углекислого газа и последующего восстановления углерода. При нарушении световой фазы синтез АТФ прекращается, и у растения исчезает «топливо» для проведения химических реакций синтеза глюкозы. 2. Отсутствие восстановительной силы (НАДФН) Для превращения углекислого газа ( ) в органические вещества необходимы электроны и протоны водорода. Их переносчиком является молекула НАДФН ( ), которая образуется в световой фазе в процессе фотолиза воды и работы электрон-транспортной цепи. Без световой фазы:
- Прекращается фотолиз воды.
- НАДФ не восстанавливается до НАДФН.
- Цикл Кальвина останавливается, так как некому отдавать электроны для восстановления промежуточных соединений.
3. Регуляция ферментов (Светозависимая активация) Многие ферменты темновой фазы, включая ключевой фермент Рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза), активируются только в условиях, создаваемых световой фазой.
- Изменение pH: При работе световой фазы протоны перекачиваются внутрь тилакоидов, что делает среду стромы хлоропласта более щелочной. Именно в щелочной среде ферменты темновой фазы наиболее активны.
- Магний: При освещении ионы выходят из тилакоидов в строму, работая как кофактор для активации ферментов цикла Кальвина.
4. Истощение запасов акцепторов Темновая фаза — это циклический процесс. Для его продолжения необходимо постоянно регенерировать рибулозо-1,5-бисфосфат (акцептор ). Регенерация этого вещества требует участия АТФ, полученного в световой фазе. Таким образом, даже если в клетке есть небольшой запас АТФ, он быстро истощается, цикл разрывается, и фиксация углерода становится невозможной. Резюме: Темновая фаза не может протекать автономно, так как она потребляет «краткоживущие» продукты световой фазы — АТФ и НАДФН. Как только их приток прекращается из-за нарушения световых процессов, биохимический конвейер темновой фазы останавливается в течение нескольких секунд или минут. Я могу составить для вас сравнительную таблицу процессов, происходящих в обеих фазах, чтобы наглядно показать их взаимосвязь. Хотите, чтобы я это сделал?
Форма ответа
Ответы и вопросы пользователей