В процесі фотосинтезу з діоксиду вуглецю і води утворюється цукор. Світло забезпечує реакцію енергією, і вона запасається у вигляді високоенергетичної молекули цукру. Важливо зрозуміти, що енергія, запасена в цукрі, - це та ж світлова енергія, але в іншій формі. У процесі фотосинтезу відбуваєтьсятрансформація енергії світла в хімічну енергію цукру. Перетворення світлової енергії в хімічну здійснюється хлорофілом, які працюють разом з іншими молекулами, розташованими на мембранах хлоропластів. Весь процес складається з двох стадій: світлових і темнових реакцій. У світлових реакціях електрони переходять від одного з'єднання до іншого вздовж електронтранспортной ланцюга, з кожним кроком знижуючи свій енергетичний рівень. Вивільняється енергія спрямовується на виробництво АТФ івідновлення НАДФ. Вода розщеплюється на водень і кисень, причому останній є побічний продукт. В темнових реакціях водень (пов'язаний з НАДФ) і АТФ використовуються для відновлення діоксиду вуглецю до 3С-цукру. Сумарне рівняння цього процесу має такий вигляд:
Додаткові відомості про процес фотосинтезу представлені в таблиці.
Метаболізм фосфогліцерата і тріозофосфата
Незважаючи на те, що тріозофосфат є кінцевим продуктом в циклі Кальвіна, він не накопичується у великих кількостях, оскільки негайно перетвориться в інші продукти. Найбільш відомі з них - глюкоза, сахароза та крохмаль; крім того, швидко утворюються жири, жирні кислоти та амінокислоти. Строго кажучи, можна вважати, що фотосинтез закінчується з утворенням тріозофосфата, оскільки подальші реакції протікають і у нефотосінтезірующіх організмів, таких як тварини та гриби. Однак саме тут важливо показати, яким чином фосфогліцерат і три-озофосфат використовуються для виробництва основних необхідних рослинам поживних речовин. На малюнку підсумовані деякі з основних шляхів метаболізму, а також показано, яке важливе місце в метаболізмі займають реакції гліколізу і циклу Кребса. Останні реакції обговорюються в нашій статті. Обидва з'єднання - і фосфогліцерат, і тріозофос-фат - є проміжними продуктами гліколізу.
Синтез вуглеводів
Вуглеводи синтезуються в результаті процесу, який по суті є зверненим гликолизом. Два найбільш загальних вуглеводу - сахароза та крохмаль. У вигляді цукрози вуглеводи надходять з листя під флоему. Крохмаль - це запасається продукт, і саме наявність крохмалю як продукту фотосинтезу найлегше визначити.
Синтез ліпідів
Ліпіди утворюються з гліцеролу і жирних кислот. Гліцерин виходить з тріозофосфата. Для синтезу жирних кислот фосфогліцерат вступає на шлях гліколізу, де перетворюється в ацетильную групу, яка, з'єднуючись з коферментом А, утворює ацетилкофермента А. ацетильним групи перетворюються на жирні кислоти і в цитоплазмі, і в хлоропластах (але не в мітохондріях, де відбувається розщеплення жирних кислот).
Синтез білків
До складу фосфогліцерата і тріозофосфата входять вуглець, водень і кисень. Для синтезу амінокислот і білків потрібні ще азот і сірка. Рослини отримують ці елементи з грунту, а якщо рослини водні - то з навколишнього їх води. Азот надходить у вигляді нітратів або аміаку, сірка - у вигляді сульфатів.
Спочатку через ацетилкофермента А фосфогліцерат перетворюється в одну з кислот циклу Кребса. Реакції синтезу амінокислот наведені нижче.
Реакція 2 являє собою головний шлях включення аміаку в амінокислоти. В результаті процесу, званого трансамінування, тобто перенесення аміногрупи (-NH) від однієї амінокислоти до іншої, можуть утворюватися інші амінокислоти. Наприклад, Біосинтез амінокислот може здійснюватися і іншими шляхами. Деякі амінокислоти утворюються в хлоропластах. У біосинтезі амінокислот безпосередньо використовується близько однієї третини фіксованої вуглецю і двох третин поглинається рослинами азоту.
Біосинтез амінокислот може здійснюватися і іншими шляхами. Деякі амінокислоти утворюються в хлоропластах. У біосинтезі амінокислот безпосередньо використовується близько однієї третини фіксованої вуглецю і двох третин поглинається рослинами азоту.