Jaká je správná rovnice pro proces fotosyntézy. Obecné a parciální rovnice fotosyntézy. Obecná rovnice Calvinova cyklu

Fotosyntéza je proces přeměny energie světla absorbovaného tělem na chemickou energii organických (a anorganických) sloučenin.

Proces fotosyntézy je vyjádřen celkovou rovnicí:

6C02 + 6H20® C6H12O6 + 602.

Na světle v zelené rostlině vznikají organické látky z extrémně oxidovaných látek - oxidu uhličitého a vody a uvolňuje se molekulární kyslík. V procesu fotosyntézy se redukuje nejen CO 2, ale také dusičnany nebo sírany a energie může být směrována do různých endergonických procesů včetně transportu látek.

Obecná rovnice pro fotosyntézu může být reprezentována jako:

12 H 2 O → 12 [H 2] + 6 O 2 (reakce světla)

6 CO 2 + 12 [H 2] → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O (tmavá reakce)

6 CO 2 + 12 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 O 2

nebo v přepočtu na 1 mol CO2:

C02 + H20 CH20 + O2

Veškerý kyslík uvolněný během fotosyntézy pochází z vody. Voda na pravé straně rovnice nemůže být redukována, protože její kyslík pochází z CO 2 . Metodami značených atomů bylo zjištěno, že H 2 O v chloroplastech je heterogenní a skládá se z vody pocházející z vnějšího prostředí a vody vzniklé při fotosyntéze. Oba druhy vody se používají v procesu fotosyntézy. Důkazem vzniku O 2 v procesu fotosyntézy je práce nizozemského mikrobiologa Van Niela, který studoval bakteriální fotosyntézu, a dospěl k závěru, že primární foto chemická reakce fotosyntéza spočívá v disociaci H 2 O, a ne v rozkladu CO 2. Bakterie (kromě sinic) schopné fotosyntetické asimilace CO 2 se používají jako redukční činidla H 2 S, H 2, CH 3 a další a neemitují O 2 . Tento typ fotosyntézy se nazývá fotoredukce:

CO 2 + H 2 S → [CH 2 O] + H 2 O + S 2 nebo

CO 2 + H 2 A → [CH 2 O] + H 2 O + 2A,

kde H 2 A - oxiduje substrát, donor vodíku (u vyšších rostlin je to H 2 O) a 2A je O 2. Primárním fotochemickým aktem při fotosyntéze rostlin by pak měl být rozklad vody na oxidační činidlo [OH] a redukční činidlo [H]. [H] obnovuje CO 2 a [OH] se účastní reakcí uvolňování O 2 a tvorby H 2 O.

Sluneční energie za účasti zelených rostlin a fotosyntetických bakterií se přeměňuje na volnou energii organických sloučenin. Pro realizaci tohoto unikátního procesu byl v průběhu evoluce vytvořen fotosyntetický aparát obsahující: I) sadu fotoaktivních pigmentů schopných absorbovat elektromagnetické záření určitých spektrálních oblastí a tuto energii uchovat ve formě elektronické excitační energie a 2) speciální aparát pro přeměnu elektronické excitační energie na různé formy chemické energie. Za prvé, tohle redoxní energie , spojené s tvorbou vysoce redukovaných sloučenin, elektrochemická potenciální energie, v důsledku tvorby elektrických a protonových gradientů na konjugační membráně (Δμ H +), energie fosfátové vazby ATP a dalších makroergických sloučenin, které se následně přeměňují na volnou energii organických molekul.

Všechny tyto druhy chemické energie lze využít v procesu života pro absorpci a transmembránový transport iontů a ve většině metabolických reakcí, tzn. v konstruktivní výměně.

Schopnost využívat sluneční energii a zavádět ji do biosférických procesů určuje „kosmickou“ roli zelených rostlin, o které psal velký ruský fyziolog K.A. Timiryazev.

Proces fotosyntézy je velmi komplexní systém z hlediska prostorové a časové organizace. Použití vysokorychlostních metod pulzní analýzy umožnilo zjistit, že proces fotosyntézy zahrnuje reakce různých rychlostí - od 10 -15 s (procesy absorpce a migrace energie probíhají ve femtosekundovém časovém intervalu) do 10 4 s (tvorba produktů fotosyntézy). Fotosyntetický aparát zahrnuje struktury o velikostech od 10 -27 m 3 na nejnižší molekulární úrovni do 10 5 m 3 na úrovni plodin.

Koncepce fotosyntézy. Lze znázornit celý komplexní soubor reakcí, které tvoří proces fotosyntézy Kruhový diagram, který zobrazuje hlavní fáze fotosyntézy a jejich podstatu. V moderní schéma Fotosyntézu lze rozdělit do čtyř fází, které se liší povahou a rychlostí reakcí, jakož i významem a podstatou procesů probíhajících v každé fázi:

* - SSC - light harvesting anténní komplex fotosyntézy - soubor fotosyntetických pigmentů - chlorofyly a karotenoidy; RC - reakční centrum fotosyntézy - dimer chlorofylu A; ETC - elektronový transportní řetězec fotosyntézy - je lokalizován v membránách chloroplastových tylakoidů (konjugované membrány), zahrnuje chinony, cytochromy, železno-sírové klastrové proteiny a další elektronové nosiče.

Fáze I - fyzická. Zahrnuje reakce fotofyzikálního charakteru absorpce energie pigmenty (P), její ukládání ve formě elektronové excitační energie (P *) a migrace do reakčního centra (RC). Všechny reakce jsou extrémně rychlé a probíhají rychlostí 10 -15 - 10 -9 s. Primární reakce absorpce energie jsou lokalizovány ve světlosběrných anténních komplexech (LSC).

Stupeň II - fotochemický. Reakce jsou lokalizovány v reakčních centrech a probíhají rychlostí 10-9 s. V této fázi fotosyntézy se energie elektronové excitace pigmentu reakčního centra (P (RC)) využívá k separaci náboje. V tomto případě je elektron s vysokým energetickým potenciálem přenesen na primární akceptor A a výsledný systém s oddělenými náboji (P (RC) - A) obsahuje určité množství energie již v chemické formě. Oxidovaný pigment P (RC) obnovuje svou strukturu díky oxidaci donoru (D).

Transformace jednoho typu energie na jiný, ke které dochází v reakčním centru, je ústřední událostí procesu fotosyntézy, která vyžaduje náročné podmínky pro strukturální organizaci systému. V současnosti jsou obecně známy molekulární modely reakčních center v rostlinách a bakteriích. Byla prokázána jejich podobnost ve strukturní organizaci, což ukazuje na vysoký stupeň konzervatismu primárních procesů fotosyntézy.

Primární produkty vzniklé ve fotochemickém stadiu (P*, A-) jsou velmi labilní a elektron se může vrátit do oxidovaného pigmentu P* (proces rekombinace) se zbytečnou ztrátou energie. Proto je nutná rychlá další stabilizace vzniklých redukovaných produktů s vysokým energetickým potenciálem, která se provádí v dalším, III. stupni fotosyntézy.

Stupeň III - reakce transportu elektronů.Řetězec nosičů s různým redoxním potenciálem (E n ) tvoří tzv. elektronový transportní řetězec (ETC). Redoxní složky ETC jsou organizovány v chloroplastech ve formě tří hlavních funkčních komplexů - fotosystém I (PSI), fotosystém II (PSII), cytochrom b 6 f-komplex, který poskytuje vysokou rychlost toku elektronů a možnost jeho regulace. V důsledku práce ETC vznikají vysoce redukované produkty: redukovaný ferredoxin (PD restore) a NADPH a také energeticky bohaté molekuly ATP, které se používají při temných reakcích redukce CO 2 tvořících IV. fázi fotosyntézy.

Stupeň IV - "temné" reakce absorpce a redukce oxidu uhličitého. Reakce probíhají za vzniku sacharidů, konečných produktů fotosyntézy, v jejichž podobě se sluneční energie ukládá, absorbuje a přeměňuje ve „světelné“ reakce fotosyntézy. Rychlost "temných" enzymatických reakcí je 10 -2 - 10 4 s.

Celý průběh fotosyntézy se tedy uskutečňuje za interakce tří toků - toku energie, toku elektronů a toku uhlíku. Konjugace tří proudů vyžaduje přesnou koordinaci a regulaci jejich základních reakcí.

Planetární role fotosyntézy

Fotosyntéza, která vznikla v prvních fázích evoluce života, zůstává nejdůležitějším procesem biosféry. Právě zelené rostliny prostřednictvím fotosyntézy zajišťují kosmické spojení života na Zemi s Vesmírem a určují ekologický blahobyt biosféry až po možnost existence lidské civilizace. Fotosyntéza je nejen zdrojem potravinových zdrojů a minerálů, ale také faktorem rovnováhy biosférických procesů na Zemi, včetně stálosti obsahu kyslíku a oxidu uhličitého v atmosféře, stavu ozonové clony, obsahu humus v půdě, skleníkový efekt atd.

Celosvětová čistá produktivita fotosyntézy je 7–8 10 8 tun uhlíku za rok, z čehož 7 % je přímo využito pro potraviny, palivo a Konstrukční materiály. V současné době se spotřeba fosilních paliv přibližně rovná tvorbě biomasy na planetě. Ročně se v průběhu fotosyntézy dostane do atmosféry 70–120 miliard tun kyslíku, který zajišťuje dýchání všech organismů. Jedním z nejdůležitějších důsledků uvolňování kyslíku je tvorba ozónové clony v horních vrstvách atmosféry ve výšce 25 km. Ozón (O 3) vzniká jako výsledek fotodisociace molekul O 2 působením slunečního záření a zachycuje většinu ultrafialových paprsků, které mají škodlivý vliv na vše živé.

Stabilizace obsahu CO 2 v atmosféře je rovněž zásadním faktorem fotosyntézy. V současnosti je obsah CO 2 0,03–0,04 % objemu vzduchu, tedy 711 miliard tun v přepočtu na uhlík. Dýchání organismů, Světový oceán, v jehož vodách je rozpuštěno 60x více CO 2 než je v atmosféře, výrobní činnost lidí na jedné straně fotosyntéza na straně druhé udržují relativně stálou úroveň CO 2 v atmosféře. Oxid uhličitý v atmosféře, stejně jako voda, absorbují infračervené paprsky a zadržují na Zemi značné množství tepla, čímž poskytují nezbytné podmínky pro život.

V posledních desetiletích se však v důsledku narůstajícího lidského spalování fosilních paliv, odlesňování a rozkladu humusu vyvinula situace, kdy technologický pokrok způsobil negativní bilanci atmosférických jevů. Situaci zhoršují demografické problémy: každý den se na Zemi narodí 200 tisíc lidí, kterým je třeba poskytnout životně důležité zdroje. Tyto okolnosti řadí studium fotosyntézy ve všech jejích projevech, od molekulární organizace procesu až po biosférické jevy, do řady hlavních problémů moderní přírodní vědy. Nejdůležitějšími úkoly je zvýšení fotosyntetické produktivity zemědělských plodin a plantáží a také vytvoření účinných biotechnologií pro fototrofní syntézy.

K.A. Timiryazev byl první, kdo studoval vesmírná role zelené rostliny. Fotosyntéza je jediný proces na Zemi, který probíhá ve velkolepém měřítku a je spojen s přeměnou energie slunečního světla na energii chemických sloučenin. Tato kosmická energie, uložená v zelených rostlinách, tvoří základ životní činnosti všech ostatních heterotrofních organismů na Zemi, od bakterií po lidi. Existuje 5 hlavních aspektů vesmírné a planetární aktivity zelených rostlin.

1. Akumulace organické hmoty. V procesu fotosyntézy tvoří suchozemské rostliny 100-172 miliard tun. biomasy za rok (v přepočtu sušina), a rostliny moří a oceánů - 60-70 miliard tun. Celková hmotnost rostlin na Zemi je v současnosti 2402,7 miliard tun a 90 % této hmoty tvoří celulóza. Asi 2402,5 miliardy tun. padá na podíl suchozemské rostliny a 0,2 miliardy tun. - na rostlinách hydrosféry (nedostatek světla!). Celková hmotnost zvířat a mikroorganismů na Zemi je 23 miliard tun, tedy 1 % hmotnosti rostlin. Z tohoto množství ~ 20 miliard tun. tvoří obyvatelé země a ~ 3 miliardy tun. - na obyvatele hydrosféry. Během existence života na Zemi se hromadily a upravovaly organické zbytky rostlin a živočichů (podestýlka, humus, rašelina a v litosféře - uhlí; v mořích a oceánech - usazené horniny). Při sestupu do hlubších oblastí litosféry se z těchto zbytků působením mikroorganismů, zvýšených teplot a tlaku vytvořil plyn a ropa. Hmotnost organické hmoty v podestýlce je ~ 194 miliard tun; rašelina - 220 miliard tun; humus ~ 2500 miliard tun. Ropa a plyn - 10 000 - 12 000 miliard tun. Obsah organické hmoty v sedimentárních horninách v přepočtu na uhlík je ~ 2 10 16 t. Zvláště intenzivní akumulace organické hmoty probíhala v r. paleozoikum(~ před 300 miliony let). Uložená organická hmota je člověkem intenzivně využívána (dřevo, minerály).

2. Zajištění stálosti obsahu CO 2 v atmosféře. Tvorba humusu, sedimentárních hornin, hořlavých minerálů odstranila významná množství CO 2 z koloběhu uhlíku. V zemské atmosféře bylo CO 2 stále méně a méně a v současnosti je jeho obsah ~ 0,03–0,04 % objemu, neboli ~ 711 miliard tun. z hlediska uhlíku. V kenozoické éře se obsah CO 2 v atmosféře stabilizoval a docházelo pouze k denním, sezónním a geochemickým výkyvům (stabilizace rostlin na moderní úrovni). Stabilizace obsahu CO 2 v atmosféře se dosahuje vyváženým vázáním a uvolňováním CO 2 v celosvětovém měřítku. Vazba CO 2 při fotosyntéze a tvorba uhličitanů (usazených hornin) je kompenzována uvolňováním CO 2 v důsledku jiných procesů: Roční příjem CO 2 do atmosféry (z hlediska uhlíku) je způsoben: dýcháním rostlin - ~ 10 miliard tun; ~ 25 miliard tun; dýchání lidí a zvířat - ~ 1,6 miliardy tun. ekonomické aktivity lidí ~ 5 miliard tun; geochemických procesů ~ 0,05 miliardy tun. Celkem ~ 41,65 miliard tun Pokud by se CO 2 do atmosféry nedostal, celá jeho dostupná zásoba by byla vázána za 6–7 let Světový oceán je silnou zásobárnou CO 2, v jeho vodách je rozpuštěno 60x více CO 2 než v atmosféře. Takže fotosyntéza, dýchání a uhličitanový systém oceánu udržují relativně konstantní hladinu CO 2 v atmosféře. Vlivem lidské ekonomické aktivity (spalování hořlavých nerostů, odlesňování, rozklad humusu) se obsah CO 2 v atmosféře začal zvyšovat o ~ 0,23 % ročně. Tato okolnost může mít globální důsledky, protože obsah CO 2 v atmosféře ovlivňuje tepelný režim planety.

3. Skleníkový efekt. Povrch Země přijímá teplo především ze Slunce. Část tohoto tepla se vrací ve formě infračervených paprsků. CO 2 a H 2 O obsažené v atmosféře absorbují infračervené paprsky a zadržují tak na Zemi značné množství tepla (skleníkový efekt). Mikroorganismy a rostliny v procesu dýchání nebo fermentace dodávají ~ 85 % z celkového množství CO 2, které se ročně dostane do atmosféry a v důsledku toho ovlivňují tepelný režim planety. Vzestupný trend obsahu CO 2 v atmosféře může vést ke zvýšení průměrné teploty na povrchu Země tání ledovců (hory a polární led) záplavy pobřežních zón. Je však možné, že zvýšení koncentrace CO 2 v atmosféře posílí fotosyntézu rostlin, což povede k fixaci přebytečného množství CO 2 .

4. Akumulace O 2 v atmosféře. Zpočátku byl O 2 přítomen v zemské atmosféře ve stopových množstvích. V současnosti představuje ~21 % objemu vzduchu. Vzhled a akumulace O 2 v atmosféře je spojena s životně důležitou činností zelených rostlin. Každý rok se do atmosféry dostane ~ 70–120 miliard tun. O 2 vzniká při fotosyntéze. Lesy v tom hrají zvláštní roli: 1 hektar lesa za 1 hodinu dává O 2, což stačí na dýchání 200 lidí.

5. Tvorba ozónového štítu v nadmořské výšce ~ 25 km. O 3 vzniká při disociaci O 2 působením slunečního záření. O 3 vrstva zadržuje většinu UV (240-290 nm), které je škodlivé pro živé organismy. Zničení ozónové clony planety je jedním z globálních problémů naší doby.

Fotosyntéza je přeměna světelné energie na energii chemické vazby organické sloučeniny.

Fotosyntéza je charakteristická pro rostliny, včetně všech řas, řady prokaryot včetně sinic a některých jednobuněčných eukaryot.

Ve většině případů fotosyntéza produkuje kyslík (O2) jako vedlejší produkt. To však není vždy případ, protože existuje několik různých cest pro fotosyntézu. V případě uvolňování kyslíku je jeho zdrojem voda, ze které se odštěpují atomy vodíku pro potřeby fotosyntézy.

Fotosyntéza se skládá z mnoha reakcí, kterých se účastní různé pigmenty, enzymy, koenzymy atd. Hlavními pigmenty jsou chlorofyly, kromě nich karotenoidy a fykobiliny.

V přírodě jsou běžné dva způsoby fotosyntézy rostlin: C3 a C4. Jiné organismy mají své vlastní specifické reakce. Vše, co spojuje tyto různé procesy pod pojmem "fotosyntéza" - ve všech z nich celkový energie fotonu se přemění na chemickou vazbu. Pro srovnání: při chemosyntéze se energie chemické vazby některých sloučenin (anorganických) přeměňuje na jiné - organické.

Fotosyntéza má dvě fáze – světlo a tmu. První závisí na světelném záření (hν), které je nezbytné pro průběh reakcí. Temná fáze je nezávislá na světle.

U rostlin probíhá fotosyntéza v chloroplastech. V důsledku všech reakcí vznikají primární organické látky, ze kterých se pak syntetizují sacharidy, aminokyseliny, mastné kyseliny atd. Obvykle se celková reakce fotosyntézy zapisuje ve vztahu k glukóza – nejběžnější produkt fotosyntézy:

6CO2 + 6H20 → C6H12O6 + 6O2

Atomy kyslíku, které tvoří molekulu O 2, se neberou z oxidu uhličitého, ale z vody. Oxid uhličitý je zdrojem uhlíku což je důležitější. Díky jeho vazbě mají rostliny možnost syntetizovat organickou hmotu.

Výše uvedená chemická reakce je zobecněná a úplná. Je to daleko od podstaty procesu. Glukóza tedy nevzniká ze šesti jednotlivých molekul oxidu uhličitého. K vazbě CO 2 dochází v jedné molekule, která se nejprve naváže na již existující pětiuhlíkový cukr.

Prokaryota mají své vlastní charakteristiky fotosyntézy. Takže u bakterií je hlavním pigmentem bakteriochlorofyl a kyslík se neuvolňuje, protože vodík se nebere z vody, ale často ze sirovodíku nebo jiných látek. U modrozelených řas je hlavním pigmentem chlorofyl a při fotosyntéze se uvolňuje kyslík.

Světelná fáze fotosyntézy

Ve světelné fázi fotosyntézy dochází k syntéze ATP a NADP·H 2 díky energii záření. Stalo se to na tylakoidy chloroplastů, kde pigmenty a enzymy tvoří složité komplexy pro fungování elektrochemických obvodů, kterými se přenášejí elektrony a částečně protony vodíku.

Elektrony končí u koenzymu NADP, který je záporně nabitý, přitahuje část protonů a mění se na NADP H 2 . Také akumulace protonů na jedné straně thylakoidní membrány a elektronů na druhé vytváří elektrochemický gradient, jehož potenciál využívá enzym ATP syntetáza k syntéze ATP z ADP a kyseliny fosforečné.

Hlavními pigmenty fotosyntézy jsou různé chlorofyly. Jejich molekuly zachycují záření určitých, částečně odlišných spekter světla. V tomto případě se některé elektrony molekul chlorofylu přesunou na vyšší energetickou hladinu. Toto je nestabilní stav a teoreticky by elektrony prostřednictvím stejného záření měly odevzdat energii přijatou zvenčí do prostoru a vrátit se na předchozí úroveň. Ve fotosyntetických buňkách jsou však excitované elektrony zachycovány akceptory a s postupným snižováním jejich energie jsou přenášeny po řetězci přenašečů.

Na thylakoidních membránách existují dva typy fotosystémů, které při vystavení světlu emitují elektrony. Fotosystémy jsou komplexním komplexem převážně chlorofylových pigmentů s reakčním centrem, ze kterého se odtrhávají elektrony. Ve fotosystému sluneční světlo zachytí spoustu molekul, ale veškerá energie se shromáždí v reakčním centru.

Elektrony fotosystému I, které prošly řetězcem nosičů, obnovují NADP.

Energie elektronů uvolněných z fotosystému II se využívá k syntéze ATP. A elektrony fotosystému II vyplňují elektronové díry fotosystému I.

Otvory druhého fotosystému jsou vyplněny elektrony vzniklými jako výsledek fotolýza vody. Fotolýza probíhá také za účasti světla a spočívá v rozkladu H 2 O na protony, elektrony a kyslík. V důsledku fotolýzy vody vzniká volný kyslík. Protony se podílejí na tvorbě elektrochemického gradientu a redukci NADP. Elektrony jsou přijímány chlorofylem fotosystému II.

Přibližná souhrnná rovnice světelné fáze fotosyntézy:

H2O + NADP + 2ADP + 2P → ½O2 + NADP H2 + 2ATP

Cyklický transport elektronů

Takzvaný necyklická světelná fáze fotosyntézy. Je tam ještě nějaké cyklický transport elektronů, když nedochází k redukci NADP. V tomto případě elektrony z fotosystému I jdou do nosného řetězce, kde se syntetizuje ATP. To znamená, že tento elektronový transportní řetězec přijímá elektrony z fotosystému I, nikoli II. První fotosystém jakoby implementuje cyklus: emitované elektrony se do něj vracejí. Na cestě vynakládají část své energie na syntézu ATP.

Fotofosforylace a oxidativní fosforylace

Světelnou fázi fotosyntézy lze přirovnat ke fázi buněčného dýchání – oxidativní fosforylace, která probíhá na mitochondriálních kristách. I tam dochází k syntéze ATP v důsledku přenosu elektronů a protonů podél nosného řetězce. V případě fotosyntézy se však energie neukládá do ATP pro potřeby buňky, ale především pro potřeby temné fáze fotosyntézy. A pokud při dýchání slouží organické látky jako výchozí zdroj energie, pak při fotosyntéze je to sluneční světlo. Syntéza ATP během fotosyntézy se nazývá fotofosforylace spíše než oxidativní fosforylace.

Temná fáze fotosyntézy

Poprvé byla temná fáze fotosyntézy podrobně studována Calvinem, Bensonem, Bassemem. Jimi objevený cyklus reakcí byl později nazván Calvinův cyklus neboli C 3 -fotosyntéza. U určitých skupin rostlin je pozorována modifikovaná dráha fotosyntézy - C 4, nazývaná také Hatch-Slackův cyklus.

V temných reakcích fotosyntézy je CO 2 fixován. Tmavá fáze probíhá ve stromatu chloroplastu.

K obnově CO 2 dochází díky energii ATP a redukční síle NADP·H 2 vznikající při lehkých reakcích. Bez nich nedochází k fixaci uhlíku. I když tedy temná fáze nezávisí přímo na světle, obvykle probíhá také ve světle.

Calvinův cyklus

První reakcí tmavé fáze je přidání CO 2 ( karboxylaceE) na 1,5-ribulóza bifosfát ( ribulóza 1,5-difosfát) – RiBF. Posledně jmenovaná je dvojnásobně fosforylovaná ribóza. Tato reakce je katalyzována enzymem ribulóza-1,5-difosfátkarboxylázou, tzv. rubisco.

V důsledku karboxylace vzniká nestabilní šestiuhlíková sloučenina, která se v důsledku hydrolýzy rozloží na dvě tříuhlíkové molekuly kyselina fosfoglycerová (PGA) je prvním produktem fotosyntézy. FHA se také nazývá fosfoglycerát.

RiBP + CO2 + H20 → 2FGK

FHA obsahuje tři atomy uhlíku, z nichž jeden je součástí kyselé karboxylové skupiny (-COOH):

FHA se přeměňuje na tříuhlíkový cukr (glyceraldehyd fosfát) triosa fosfát (TF), který již obsahuje aldehydovou skupinu (-CHO):

FHA (3-kyselina) → TF (3-cukry)

Tato reakce spotřebovává energii ATP a redukční sílu NADP · H 2 . TF je první sacharid fotosyntézy.

Poté se většina triosafosfátu spotřebuje na regeneraci ribulosabisfosfátu (RiBP), který se opět používá k vázání CO 2 . Regenerace zahrnuje řadu reakcí spotřebovávajících ATP zahrnujících fosfáty cukru se 3 až 7 atomy uhlíku.

Právě v tomto cyklu RiBF je uzavřen Calvinův cyklus.

Menší část v něm vzniklé TF opouští Calvinův cyklus. V přepočtu na 6 vázaných molekul oxidu uhličitého jsou výtěžkem 2 molekuly triosafosfátu. Celková reakce cyklu se vstupními a výstupními produkty:

6C02 + 6H20 -> 2TF

Zároveň se na vazbě podílí 6 molekul RiBP a vzniká 12 molekul FHA, které se přemění na 12 TF, z toho 10 molekul zůstává v cyklu a přemění se na 6 molekul RiBP. Protože TF je tříuhlíkový cukr a RiBP je pětiuhlíkový, ve vztahu k atomům uhlíku máme: 10 * 3 = 6 * 5. Počet atomů uhlíku, které zajišťují cyklus, se nemění, všechny nezbytné RiBP se regeneruje. A šest molekul oxidu uhličitého obsažených v cyklu se spotřebuje na tvorbu dvou molekul triosafosfátu opouštějících cyklus.

Calvinův cyklus, založený na 6 vázaných molekulách CO 2, spotřebuje 18 molekul ATP a 12 molekul NADP · H 2, které byly syntetizovány v reakcích světelné fáze fotosyntézy.

Výpočet se provádí pro dvě molekuly triosafosfátu opouštějící cyklus, protože později vytvořená molekula glukózy obsahuje 6 atomů uhlíku.

Triosafosfát (TF) je konečným produktem Calvinova cyklu, ale lze jej jen stěží nazvat konečným produktem fotosyntézy, protože se téměř nehromadí, ale při reakci s jinými látkami se mění na glukózu, sacharózu, škrob, tuky, mastné kyseliny, aminokyseliny. Kromě TF hraje důležitou roli FHA. K takovým reakcím však dochází nejen u fotosyntetických organismů. V tomto smyslu je temná fáze fotosyntézy stejná jako Calvinův cyklus.

PHA se přeměňuje na šestiuhlíkový cukr postupnou enzymatickou katalýzou. fruktóza-6-fosfát, který se promění v glukóza. V rostlinách může být glukóza polymerována na škrob a celulózu. Syntéza sacharidů je podobná zpětnému procesu glykolýzy.

fotorespirace

Kyslík inhibuje fotosyntézu. Čím více O 2 in životní prostředí tím méně účinný je proces vázání CO 2 . Faktem je, že enzym ribulózabisfosfátkarboxyláza (rubisco) může reagovat nejen s oxidem uhličitým, ale také s kyslíkem. V tomto případě jsou temné reakce poněkud odlišné.

Fosfoglykolát je kyselina fosfoglykolová. Okamžitě se z něj odštěpí fosfátová skupina, která se změní na kyselinu glykolovou (glykolát). K jeho „využití“ je opět potřeba kyslík. Čím více kyslíku je v atmosféře, tím více bude stimulovat fotorespiraci a tím více kyslíku bude rostlina potřebovat, aby se zbavila reakčních produktů.

Fotorespirace je spotřeba kyslíku závislá na světle a uvolňování oxidu uhličitého. To znamená, že k výměně plynů dochází jako při dýchání, ale probíhá v chloroplastech a závisí na světelném záření. Fotorespirace závisí pouze na světle, protože ribulóza bifosfát vzniká pouze při fotosyntéze.

Během fotorespirace se atomy uhlíku vracejí z glykolátu do Calvinova cyklu ve formě kyseliny fosfoglycerové (fosfoglycerátu).

2 Glykolát (C 2) → 2 Glyoxylát (C 2) → 2 Glycin (C 2) - CO 2 → Serin (C 3) → Hydroxypyruvát (C 3) → Glycerát (C 3) → FGK (C 3)

Jak vidíte, návrat není úplný, protože jeden atom uhlíku je ztracen, když se dvě molekuly glycinu přemění na jednu molekulu aminokyseliny serin, zatímco se uvolňuje oxid uhličitý.

Kyslík je potřeba ve fázích přeměny glykolátu na glyoxylát a glycinu na serin.

Přeměna glykolátu na glyoxylát a poté na glycin probíhá v peroxisomech a serin je syntetizován v mitochondriích. Serin opět vstupuje do peroxisomů, kde nejprve produkuje hydroxypyruvát a poté glycerát. Glycerát se již dostává do chloroplastů, kde se z něj syntetizuje FHA.

Fotorespirace je typická hlavně pro rostliny s fotosyntézou typu C3. Může být považován za škodlivý, protože se plýtvá energií na přeměnu glykolátu na FHA. Fotorespirace zjevně vznikla kvůli skutečnosti, že staré rostliny nebyly připraveny velký počet kyslíku v atmosféře. Zpočátku jejich vývoj probíhal v atmosféře bohaté na oxid uhličitý a byl to právě on, kdo zachytil hlavně reakční centrum enzymu rubisco.

C 4 -fotosyntéza nebo Hatch-Slackův cyklus

Pokud je při fotosyntéze C3 prvním produktem temné fáze kyselina fosfoglycerová, která obsahuje tři atomy uhlíku, pak v dráze C4 jsou prvními produkty kyseliny obsahující čtyři atomy uhlíku: jablečná, oxalooctová, asparagová.

C4-fotosyntéza je pozorována u mnoha tropických rostlin, například cukrové třtiny, kukuřice.

C 4 -rostliny absorbují oxid uhelnatý efektivněji, nemají téměř žádnou fotorespiraci.

Rostliny, u kterých probíhá tmavá fáze fotosyntézy po C 4 dráze, mají zvláštní strukturu listů. V něm jsou vodivé svazky obklopeny dvojitou vrstvou buněk. Vnitřní vrstva je obložením vodivého paprsku. Vnější vrstvou jsou mezofylové buňky. Buněčné vrstvy chloroplastu se od sebe liší.

Mezofilní chloroplasty se vyznačují velkými zrny, vysokou aktivitou fotosystémů, absencí enzymu RiBP karboxylázy (rubisco) a škrobu. To znamená, že chloroplasty těchto buněk jsou přizpůsobeny hlavně pro světelnou fázi fotosyntézy.

V chloroplastech buněk vodivého svazku nejsou grana téměř vyvinuty, ale koncentrace RiBP karboxylázy je vysoká. Tyto chloroplasty jsou přizpůsobeny pro temnou fázi fotosyntézy.

Oxid uhličitý nejprve vstupuje do buněk mezofylu, váže se s organickými kyselinami, je v této formě transportován do buněk pochvy, uvolňuje se a poté se váže stejným způsobem jako u rostlin C3. To znamená, že C4-cesta spíše doplňuje než nahrazuje C3.

V mezofylu se CO2 přidává k fosfoenolpyruvátu (PEP) za vzniku oxaloacetátu (kyseliny), který obsahuje čtyři atomy uhlíku:

Reakce probíhá za účasti enzymu PEP-karboxylázy, který má vyšší afinitu k CO 2 než rubisco. Kromě toho PEP-karboxyláza neinteraguje s kyslíkem, a proto se nevynakládá na fotorespiraci. Výhoda C 4 fotosyntézy tedy spočívá v efektivnější fixaci oxidu uhličitého, zvýšení jeho koncentrace ve výstelkových buňkách a následně i více efektivní práce RiBP-karboxyláza, která se téměř nespotřebovává pro fotorespiraci.

Oxalacetát se přeměňuje na 4-uhlíkovou dikarboxylovou kyselinu (malát nebo aspartát), která je transportována do chloroplastů buněk vystýlajících cévní svazky. Zde se kyselina dekarboxyluje (odstranění CO2), oxiduje (odstranění vodíku) a přemění na pyruvát. Vodík obnovuje NADP. Pyruvát se vrací do mezofylu, kde se z něj za spotřebování ATP regeneruje PEP.

Odtržený CO 2 v chloroplastech výstelkových buněk jde do obvyklé C 3 cesty temné fáze fotosyntézy, tedy do Calvinova cyklu.

Fotosyntéza podél Hatch-Slack dráhy vyžaduje více energie.

Předpokládá se, že dráha C4 se vyvinula později než dráha C3 a je v mnoha ohledech adaptací proti fotorespiraci.

Fotosyntéza je proces syntézy organických látek z anorganických látek pomocí světelné energie. V drtivé většině případů provádějí fotosyntézu rostliny pomocí buněčných organel jako např chloroplasty obsahující zelený pigment chlorofyl.

Pokud by rostliny nebyly schopny syntetizovat organickou hmotu, pak by téměř všechny ostatní organismy na Zemi neměly co jíst, protože zvířata, houby a mnoho bakterií nedokážou syntetizovat organické látky z anorganických. Pohlcují pouze hotové, rozdělují je na jednodušší, ze kterých opět sestavují složité, ale již charakteristické pro jejich tělo.

To je případ, pokud o fotosyntéze a její roli mluvíme velmi stručně. Abyste pochopili fotosyntézu, musíte si říci více: jaké konkrétní anorganické látky se používají, jak k syntéze dochází?

Fotosyntéza vyžaduje dvě anorganické látky – oxid uhličitý (CO 2) a vodu (H 2 O). První je absorbován ze vzduchu vzdušnými částmi rostlin především průduchy. Voda - z půdy, odkud je vodivým systémem rostlin dodávána do fotosyntetických buněk. Fotosyntéza také vyžaduje energii fotonů (hν), ale nelze je připsat hmotě.

Celkem se v důsledku fotosyntézy tvoří organická hmota a kyslík (O 2). Obvykle se pod organickou hmotou nejčastěji myslí glukóza (C 6 H 12 O 6).

Organické sloučeniny jsou většinou tvořeny atomy uhlíku, vodíku a kyslíku. Nacházejí se v oxidu uhličitém a vodě. Fotosyntéza však uvolňuje kyslík. Jeho atomy pocházejí z vody.

Stručně a obecně se rovnice pro reakci fotosyntézy obvykle píše takto:

6CO2 + 6H20 → C6H12O6 + 6O2

Ale tato rovnice neodráží podstatu fotosyntézy, nečiní ji srozumitelnou. Podívejte, i když je rovnice vyvážená, má ve volném kyslíku celkem 12 atomů. Ale my jsme řekli, že pocházejí z vody a je jich jen 6.

Ve skutečnosti probíhá fotosyntéza ve dvou fázích. První se jmenuje světlo, druhý - temný. Takové názvy jsou způsobeny tím, že světlo je potřeba pouze pro světlou fázi, tmavá fáze je nezávislá na jeho přítomnosti, ale to neznamená, že jde ve tmě. Světlá fáze proudí na membránách thylakoidů chloroplastu, tmavá fáze - ve stromatu chloroplastu.

Ve fázi světla nedochází k vazbě CO 2 . Existuje pouze zachycení solární energie chlorofylové komplexy, jeho ukládání do ATP, využití energie k redukci NADP na NADP * H 2. Tok energie z chlorofylu excitovaného světlem zajišťují elektrony přenášené přes elektronový transportní řetězec enzymů zabudovaných do thylakoidních membrán.

Vodík pro NADP se bere z vody, která se působením slunečního záření rozkládá na atomy kyslíku, protony vodíku a elektrony. Tento proces se nazývá fotolýza. Pro fotosyntézu není potřeba kyslík z vody. Atomy kyslíku ze dvou molekul vody se spojí a vytvoří molekulární kyslík. Reakční rovnice pro světelnou fázi fotosyntézy stručně vypadá takto:

H 2 O + (ADP + F) + NADP → ATP + NADP * H 2 + ½ O 2

K uvolňování kyslíku tedy dochází ve světelné fázi fotosyntézy. Počet molekul ATP syntetizovaných z ADP a kyseliny fosforečné na fotolýzu jedné molekuly vody může být různý: jedna nebo dvě.

Takže ATP a NADP * H 2 vstupují do tmavé fáze ze světlé fáze. Zde se energie prvního a vratná síla druhého vynaloží na vazbu oxidu uhličitého. Tento krok fotosyntézy nelze jednoduše a stručně vysvětlit, protože neprobíhá tak, že se šest molekul CO 2 spojí s vodíkem uvolněným z molekul NADP * H 2 a vznikne glukóza:

6CO2 + 6NADP * H2 → C6H12O6 + 6NADP
(reakce probíhá za výdeje energie z ATP, který se rozkládá na ADP a kyselinu fosforečnou).

Výše uvedená reakce je pouze zjednodušením pro snadnější pochopení. Ve skutečnosti se molekuly oxidu uhličitého vážou jedna po druhé a spojují již připravenou organickou hmotu s pěti uhlíky. Vzniká nestabilní šestiuhlíková organická látka, která se rozkládá na tříuhlíkové molekuly sacharidů. Některé z těchto molekul se používají k resyntéze výchozí pětiuhlíkové látky pro vazbu CO 2 . Tato resyntéza je poskytována Calvinův cyklus. Menší část molekul sacharidů, která zahrnuje tři atomy uhlíku, opouští cyklus. Již z nich a dalších látek se syntetizují všechny ostatní organické látky (sacharidy, tuky, bílkoviny).

To znamená, že z temné fáze fotosyntézy vycházejí tříuhlíkové cukry, nikoli glukóza.

1. Uveďte definice pojmů.
Fotosyntéza- proces tvorby organických látek z oxidu uhličitého a vody na světle za účasti fotosyntetických pigmentů.
Autotrofy organismy, které syntetizují organické látky z anorganických látek.
Heterotrofové - organismy, které nejsou schopny syntetizovat organické látky z anorganických látek fotosyntézou nebo chemosyntézou.
Mixotrofy- organismy, které mohou využívat různé zdroje uhlíku a energie.

2. Vyplňte tabulku.

3. Vyplňte tabulku.

4. Vysvětlete podstatu výroku velkého ruského vědce K. A. Timiryazeva: "Kulatina je konzervovaná sluneční energie."
Poleno je součástí stromu, jeho pletiva se skládají z nahromaděných organických sloučenin (celulóza, cukr atd.), které vznikly při fotosyntéze.

5. Napište celkovou rovnici fotosyntézy. Nezapomeňte specifikovat požadované podmínky, za kterých reakce proběhnou.

12. Vyberte termín a vysvětlete, jak jeho moderní význam odpovídá původnímu významu jeho kořenů.
Zvolený termín je mixotrofy.
Shoda. Pojem byl upřesněn, jak se nazývají organismy se smíšeným typem výživy, které jsou schopny využívat různé zdroje uhlíku a energie.

13. Formulujte a zapište hlavní myšlenky § 3.3.
Podle typu výživy se všechny živé organismy dělí na:
Autotrofy, které syntetizují organické látky z anorganických látek.
Heterotrofy, které se živí hotovou organickou hmotou.
Mixotrofy se smíšenou výživou.
Fotosyntéza je proces tvorby organických látek z oxidu uhličitého a vody na světle za účasti fotosyntetických pigmentů fototrofy.
Dělí se na světlou fázi (vznikají molekuly vody a H+, které jsou nezbytné pro tmavou fázi a také se uvolňuje kyslík) a tmavou (vzniká glukóza). Rovnice celkové fotosyntézy: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2. Proudí na světle za přítomnosti chlorofylu. Dochází tak k přeměně světelné energie na
energie chemických vazeb a rostliny si pro sebe tvoří glukózu a cukry.

Chemická rovnice procesu fotosyntézy může být obecně reprezentována takto:

6CO2 + 6H20 + Qlight → C6H12O6 + 6O2.

Fotosyntéza je proces, při kterém je elektromagnetická energie slunce absorbována chlorofylem a pomocnými pigmenty a přeměněna na chemickou energii, absorpce oxidu uhličitého z atmosféry, jeho redukce na organické sloučeniny a návrat kyslíku do atmosféry.

V procesu fotosyntézy se různé organické sloučeniny budují z jednoduchých anorganických sloučenin (CO 2, H 2 O). V důsledku toho dochází k přeskupení chemických vazeb: místo vazeb C - O a H - O vznikají vazby C - C a C - H, ve kterých elektrony zaujímají vyšší energetickou hladinu. V zeleném listu tedy zpočátku vznikají energeticky bohaté organické látky, kterými se živí zvířata a lidé a z nichž přijímají energii (při dýchání). Můžeme říci, že téměř veškerá živá hmota na Zemi je výsledkem fotosyntetické činnosti.

Za datum objevu procesu fotosyntézy lze považovat rok 1771. Anglický vědec J. Priestley upozornil na změnu složení vzduchu v důsledku životně důležité činnosti živočichů. V přítomnosti zelených rostlin se vzduch opět stal vhodným pro dýchání i spalování. Později práce řady vědců (J. Ingengauz, J. Senebier, T. Saussure, J. B. Bussengo) zjistila, že zelené rostliny pohlcují ze vzduchu CO 2, ze kterého se za účasti vody na světle tvoří organická hmota . Právě tento proces nazval v roce 1877 německý vědec W. Pfeffer fotosyntéza. Velká důležitost k odhalení podstaty fotosyntézy měl zákon zachování energie, který zformuloval R. Mayer. V roce 1845 R. Mayer navrhl, že energie využívaná rostlinami je energie Slunce, kterou rostliny přeměňují na chemickou energii během fotosyntézy. Tato pozice byla vyvinuta a experimentálně potvrzena ve studiích pozoruhodného ruského vědce K.A. Timiryazev.

Fotosyntéza zahrnuje reakce světla i tmy. Byla provedena řada experimentů, které prokázaly, že v procesu fotosyntézy probíhají nejen reakce, které probíhají s využitím světelné energie, ale i reakce temna, které nevyžadují přímou účast světelné energie. Pro existenci temných reakcí v procesu fotosyntézy můžeme uvést následující důkazy:

1) fotosyntéza se s rostoucí teplotou zrychluje. Z toho přímo vyplývá, že některé fáze tohoto procesu přímo nesouvisí s využitím světelné energie. Závislost fotosyntézy na teplotě se projevuje zejména při vysokých intenzitách světla. Zřejmě je v tomto případě rychlost fotosyntézy omezena právě temnými reakcemi;

2) účinnost využití světelné energie v procesu fotosyntézy se ukázala být vyšší při přerušovaném osvětlení. Nicméně na víc efektivní využití energie světla, měla by doba trvání tmavých intervalů výrazně převyšovat dobu trvání světelných intervalů.

pigmenty fotosyntézy

Aby světlo působilo rostlinný organismus a zejména pro použití v procesu fotosyntézy je nezbytná jeho absorpce fotoreceptorovými pigmenty. Pigmenty jsou barevné látky. Pigmenty absorbují světlo určité vlnové délky. Neabsorbované části slunečního spektra se odrážejí, což určuje barvu pigmentů. Zelený pigment chlorofyl tedy pohlcuje červené a modré paprsky, zatímco zelené paprsky se hlavně odrážejí. Viditelná část slunečního spektra zahrnuje vlnové délky od 400 do 700 nm. Látky, které pohlcují celé viditelné spektrum, se jeví jako černé.

Pigmenty koncentrované v plastidech lze rozdělit do tří skupin: chlorofyly, karotenoidy, fykobiliny.

Do skupiny chlorofyly zahrnují organické sloučeniny, které obsahují 4 pyrrolové kruhy spojené atomy hořčíku a mají zelenou barvu.

V současné době je známo asi deset chlorofylů. Liší se chemickou strukturou, barvou, distribucí mezi živými organismy. Všechny vyšší rostliny obsahují chlorofyly a a b. Chlorofyl c se nachází v rozsivecích, chlorofyl d se nachází v červených řasách.

Hlavními pigmenty, bez kterých se fotosyntéza neobejde, jsou chlorofyl a pro zelené rostliny a bakteriochlorofyly pro bakterie. Přesná představa o pigmentech zeleného listu vyšších rostlin byla poprvé získána díky práci největšího ruského botanika M.S. Barvy (1872-1919). Vyvinul novou chromatografickou metodu pro separaci látek a izolovaných listových pigmentů v jejich čisté formě.

Chromatografická metoda separace látek je založena na jejich různé adsorpční kapacitě. Tato metoda dostala široké uplatnění. SLEČNA. Barva prošla extraktem z listu skleněnou trubicí naplněnou práškem - křídou nebo sacharózou (chromatografická kolona). Jednotlivé složky pigmentové směsi se lišily stupněm adsorpce a pohybovaly se různou rychlostí, v důsledku čehož byly koncentrovány v různých zónách kolony. Rozdělením kolony na samostatné části (zóny) a použitím vhodného systému rozpouštědel bylo možné izolovat každý pigment. Ukázalo se, že listy vyšších rostlin obsahují chlorofyl a a chlorofyl b a také karotenoidy (karoten, xantofyl aj.). Chlorofyly, stejně jako karotenoidy, jsou nerozpustné ve vodě, ale snadno rozpustné v organických rozpouštědlech. Chlorofyl a a b se liší barvou: chlorofyl a je modrozelený a chlorofyl b je žlutozelený. Obsah chlorofylu a v listu je asi třikrát větší než obsah chlorofylu b.

Karotenoidy jsou žluté a oranžové pigmenty alifatické struktury, deriváty isoprenu. Karotenoidy se nacházejí ve všech vyšších rostlinách a v mnoha mikroorganismech. Jedná se o nejběžnější pigmenty s různými funkcemi. Karotenoidy obsahující kyslík se nazývají xantofyly. Hlavními zástupci karotenoidů u vyšších rostlin jsou dva pigmenty – karoten (oranžový) a xantofyl (žlutý). Na rozdíl od chlorofylu karotenoidy neabsorbují červené paprsky a také nemají schopnost fluorescence. Stejně jako chlorofyl jsou karotenoidy v chloroplastech a chromatoforech ve formě ve vodě nerozpustných komplexů s proteiny. Karotenoidy, pohlcující určité části slunečního spektra, přenášejí energii těchto paprsků na molekuly chlorofylu. Přispívají tak k využití paprsků, které nejsou absorbovány chlorofylem.

fykobiliny- červené a modré pigmenty nacházející se v sinicích a některých řasách. Studie ukázaly, že červené řasy a sinice spolu s chlorofylem a obsahují fykobiliny. Chemická struktura fykobilinů je založena na čtyřech pyrrolových skupinách.

Fykobiliny jsou zastoupeny pigmenty: fykocyanin, fykoerythrin a alofykocyanin. Fykoerythrin je oxidovaný fykocyanin. Fykobiliny tvoří silné sloučeniny s proteiny (fykobilinové proteiny). Spojení mezi fykobiliny a proteiny ničí pouze kyselina.

Fykobiliny absorbují paprsky v zelené a žluté části slunečního spektra. Toto je část spektra, která leží mezi dvěma hlavními absorpčními liniemi chlorofylu. Fykoerythrin absorbuje paprsky o vlnové délce 495-565 nm a fykocyanin - 550-615 nm. Porovnání absorpčních spekter fykobilinů se spektrálním složením světla, ve kterém probíhá fotosyntéza u sinic a červených řas, ukazuje, že jsou si velmi blízké. To naznačuje, že fykobiliny absorbují světelnou energii a stejně jako karotenoidy ji přenášejí do molekuly chlorofylu, načež se využívají v procesu fotosyntézy. Přítomnost fykobilinů v řasách je příkladem adaptace organismů v procesu evoluce na využití částí slunečního spektra, které pronikají do sloupce mořské vody (chromatická adaptace). Jak známo, červené paprsky odpovídající hlavní absorpční čáře chlorofylu jsou při průchodu vodním sloupcem absorbovány. Nejhlouběji pronikají zelené paprsky, které nejsou absorbovány chlorofylem, ale fykobiliny.

Vlastnosti chlorofylu

Všechny chlorofyly jsou hořečnaté soli pyrrolu. Ve středu molekuly chlorofylu jsou hořčík a čtyři pyrrolové kruhy navzájem spojené metanovými můstky.

Podle chemické struktury jsou chlorofyly estery dikarboxylové organické kyseliny - chlorofylinu a dvou alkoholových zbytků - fytolu a methylu.

Nejdůležitější částí molekuly chlorofylu je centrální jádro. Skládá se ze čtyř pyrrolových pětičlenných kruhů spojených uhlíkovými můstky a tvořících velké porfyrinové jádro s atomy dusíku uprostřed, spojené s atomem hořčíku. Molekula chlorofylu má další cyklopentanonový kruh, který obsahuje karbonylové a karboxylové skupiny spojené etherovou vazbou s methylalkoholem. Přítomnost systému deseti dvojných vazeb konjugovaných v kruhu a hořčíku v porfyrinovém jádru určuje zelenou barvu charakteristickou pro chlorofyl.

Chlorofyl c se od chlorofylu a liší pouze tím, že místo methylové skupiny ve druhém pyrrolovém kruhu má aldehydovou skupinu COH. Chlorofyl je modrozelený, zatímco chlorofyl b je světle zelený. Jsou adsorbovány v různých vrstvách chromatogramu, což ukazuje na různé chemické a fyzikální vlastnosti. Podle moderních koncepcí probíhá biosyntéza chlorofylu B přes chlorofyl a.

Fluorescence je vlastnost mnoha těles pod vlivem dopadajícího světla zase vyzařovat světlo: vlnová délka vyzařovaného světla je obvykle větší než vlnová délka vzrušujícího světla. Jednou z nejdůležitějších vlastností chlorofylů je jejich výrazná schopnost fluorescence, která je intenzivní v roztoku a potlačená v chlorofylu obsaženém v pletivech listů, v plastidech. Pokud se podíváte na roztok chlorofylu v paprscích světla, které jím procházejí, pak se zdá smaragdově zelený, ale pokud se na něj podíváte v paprscích odraženého světla, pak zčervená - to je fenomén fluorescence.

Chlorofyly se liší absorpčním spektrem, zatímco u chlorofylu b je oproti chlorofylu a absorpční pás v červené oblasti spektra poněkud posunut směrem ke krátkovlnným paprskům a v modrofialové oblasti je absorpční maximum posunuto směrem k dlouhým - vlnové délky (červené) paprsky.