§ 24. Фотосинтез: темнова фаза. Хемосинтез

• До змісту відповідей

Чи можлива темнова фаза фотосинтезу без світлової?

Темнова фаза не може відбуватися без світлової, оскільки для протікання реакцій циклу Кальвіна необхідні молекули $\text{АТФ}$ (джерело енергії) та відновлений $\text{НАДФ}\cdot\text{Н}$ (джерело атомів Гідрогену), які синтезуються винятково під час світлової фази.

Поміркуйте, з якою саме фотосистемою водоростей і рослин – І чи ІІ – можна порівняти фотосистему в цих прокаріотів.

Фотосистему пурпурових і зелених сірчаних бактерій можна порівняти з фотосистемою І (ФС І) рослин, оскільки вона функціонує автономно без здійснення фотолізу води та не супроводжується виділенням вільного молекулярного кисню.

Установіть зв’язки між світловою та темновою фазами фотосинтезу.

Світлова і темнова фази є нерозривно взаємопов’язаними:

1. Світлова фаза перетворює енергію світла на хімічну енергію макроергічних зв’язків $\text{АТФ}$ та утворює відновник $\text{НАДФ}\cdot\text{Н}$ (завдяки фотолізу води).
2. Темнова фаза використовує накопичені в світловій фазі $\text{АТФ}$ і $\text{НАДФ}\cdot\text{Н}$ для фіксації $\text{CO}_2$ та синтезу глюкози.
3. У процесі фіксації вуглецю $\text{АТФ}$ перетворюється на $\text{АДФ}$ і залишок ортофосфатної кислоти, а $\text{НАДФ}\cdot\text{Н}$ окиснюється до $\text{НАДФ}^+$. Вони повертаються у тилакоїди для повторного використання у світловій фазі.

Поміркуйте, що спільного й відмінного між процесами хемосинтезу і фотосинтезу.

Спільне: обидва процеси є типами автотрофного живлення (пластичного обміну), за яких органічні сполуки синтезуються з неорганічних речовин.

Відмінне: у фотосинтезі використовується енергія сонячного випромінювання та пігменти (хлорофіли), а в хемосинтезі — хімічна енергія окиснення мінеральних речовин без участі пігментів світлозбирання.

ПОМІРКУЙТЕ

1. Яке значення має світло для перебігу темнової фази фотосинтезу?

Реакції темнової фази не потребують світла безпосередньо, але повністю залежать від його присутності на попередньому етапі, оскільки використовують продукти світлової фази — молекули $\text{АТФ}$ і відновлений $\text{НАДФ}\cdot\text{Н}$.

2. Яке біологічне значення хемосинтезу в природі?

Хемосинтез забезпечує утворення первинної органічної речовини в тих куточках біосфери, куди не проникає сонячне світло (глибини океану, ґрунт), а також відіграє вирішальну роль у біогеохімічних циклах Нітрогену, Феруму, Сульфуру та утворенні покладів корисних копалин (зокрема залізних руд).

3. Чи обов’язкова наявність світла для здійснення хемосинтезу?

Ні, наявність світла не є обов’язковою, оскільки хемотрофні бактерії отримують усю необхідну енергію винятково в результаті хімічних реакцій окиснення неорганічних сполук.