Filtry

Szanowni Państwo.
Termin "fotosynteza" opisuje szereg procesów metabolicznych pozwalających na przekształcenie energii świetlnej w energię wiązań chemicznych, wykorzystując proste związki nieorganiczne do wytworzenia prostych związków organicznych.

Fotosynteza składa się z dwóch etapów, obu zachodzących w chloroplastach:
1.Fazy jasnej = zależnej od światła. Zachodzi ona na błonie tylakoidu i pozwala na uzyskanie tak zwanej siły asymilacyjnej, niezbędnej do zajścia fazy ciemnej. Na siłę asymilacyjną składają się ATP oraz zredukowane przenośniki elektronów = NADPH + H+.

• Przykład wykorzystania wiedzy podczas rozwiązywania zadań maturalnych: zadanie 4. z arkusza maturalnego z VII 2020 r. porównuje powstawanie ATP w czasie fazy jasnej fotosyntezy oraz utleniania na łańcuchu oddechowym.

2.Fazy ciemnej = niezależnej od światła = cyklu Calvina, zachodzącej w stromie chloroplastu.
Faza ciemna składa się z trzech etapów:
a)Karboksylacji, podczas której dwutlenek węgla przyłączany jest do tak zwanego pierwotnego akceptora, u większości roślin jest nim rybulozo-1,5-bisfosforan (RuBP).

• Rola RuBP niezbędna była do udzielenia odpowiedzi w  zadaniu 3.4 z arkusza maturalnego z V 2017 r.

b)Redukcji - pierwotny produkt karboksylacji - trójwęglowy klas 3-fosfoglicerynowy = 3-PGA (ang. phosphoglyceric acid) jest redukowany do aldehydu 3-fosfoglicerynowego = PGAl (ang. phosphoglyceric aldehyde). W tej fazie wykorzystywany jest jako reduktor zredukowany przenośnik elektronów - NADPH + H+ oraz ATP.

• Warto zapamiętać, która ze składowych siły asymilacyjnej wykorzystywana jest w którym etapie cyklu Calvina - zadanie 3.2 z arkusza maturalnego z VI 2021 r. oraz zadanie 3.3 z arkusza maturalnego z V 2017 r.

PGAl stanowi tak zwany pierwotny produkt syntezy, z którego syntezowane są już poza cyklem Calvina produkty wtórne, na przykład glukoza.
Zakładając, iż w fazie ciemnej substrat stanowić będzie CO2 w liczbie 6 cząsteczek, z powstałych w fazie redukcji 12 cząsteczek PGAl wyłącznie 2 z nich stanowią substrat do syntezy glukozy - pozostałe 10 wykorzystywane jest w kolejnej fazie cyklu Calvina.
c)Regeneracji - większa część uzyskanego w fazie redukcji PGAl wykorzystywana jest do odtworzenia pierwotnego akceptora CO2 = RuBP.

Z punktu widzenia udzielania odpowiedzi w zadaniach maturalnych warto ponadto zainteresować się następującymi zagadnieniami:
a)Podziałem fazy jasnej w zależności od typu fosforylacji - niecyklicznej bądź cyklicznej.

• Zadanie 2. z arkusza maturalnego z V 2019 r.

b)Pojęciem fotosyntezy anoksygenicznej.

• Zadanie 4. z arkusza maturalnego z VI 2016 r.

c)Fotosyntezą typu C4 oraz CAM.

Reasumując, fotosynteza pozwala roślinom na uzyskanie związków organicznych - w fazie ciemnej - przy wykorzystaniu energii świetlnej - przekształconej w fazie jasnej.
Odniesienia do zadań maturalnych pod informacjami zawartymi w odpowiedzi do Państwa pytania mają na celu wskazanie, iż fotosynteza stanowi częstą inspirację w konstruowaniu zadań maturalnych - jej znajomość niejednokrotnie pozwalała uzyskać satysfakcjonujący wynik na maturze w latach 2015-2021; na zadania z formuły obejmującej absolwentów szkół podstawowych przyjdzie nam jeszcze poczekać.

Z wyrazami szacunku oraz pozdrowieniami
Konrad Majewski