ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง I.2 การสังเคราะห์ด้วยแสง เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับมัน

ปฏิกิริยา Monooxygenase จำเป็นสำหรับ:

1. การเปลี่ยนแปลงจำเพาะของกรดอะมิโน เช่น สำหรับการสังเคราะห์ไทโรซีนจากฟีนิลอะลานีน (เอนไซม์ฟีนิลอะลานีนไฮดรอกซีเลส)

2. การสังเคราะห์คอเลสเตอรอล กรดน้ำดีในตับ ฮอร์โมนสเตียรอยด์ในต่อมหมวกไต, รังไข่, รก, อัณฑะ; วิตามินดี 3 ในไต

3. การวางตัวเป็นกลางของสารแปลกปลอม (ซีโนไบโอติก) ในตับ

เอนไซม์ของวิถีออกซิเดชันของ monooxygenase จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ด้วยการทำให้เนื้อเยื่อเป็นเนื้อเดียวกัน เยื่อหุ้มเหล่านี้จะกลายเป็นไมโครโซม - ถุงเมมเบรน) ดังนั้นวิถีออกซิเดชันของ monooxygenase จึงเรียกว่าการเกิดออกซิเดชันของไมโครโซม

ออกซิเดชันของไมโครโซมเป็นห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนสั้น ๆ รวมถึง NADP, FAD, FMN, ไซโตโครม P 450

ระบบไมโครโซมประกอบด้วยเอนไซม์สองตัว ได้แก่ ไซโตโครม P 450 และ NADPH-ไซโตโครม P 450 รีดักเตส

NADPH-cytochrome P 450 – รีดักเตส – ฟลาโวโปรตีน มีโคเอ็นไซม์ FAD และ FMN สองชนิดเป็นกลุ่มเทียม

Cytochrome P 450 เป็นฮีโมโปรตีนที่มีกลุ่มฮีมเทียมและบริเวณจับออกซิเจนและสารตั้งต้น รีดิวซ์ไซโตโครม P 450 มีการดูดซึมสูงสุดที่ 450 นาโนเมตร ทำหน้าที่สองอย่าง: การจับตัวของซับสเตรตที่สามารถออกซิไดซ์ได้และการกระตุ้นโมเลกุลออกซิเจน

ข้าว. 11.1. รูปแบบออกซิเดชันของไมโครโซม

การเกิดออกซิเดชันของไมโครโซมเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน:

1. การจับกันของซับสเตรต RN ในแอคทีฟเซ็นเตอร์ของไซโตโครม P 450

2. การเติมอิเล็กตรอนตัวแรกและการลดธาตุเหล็กในฮีมเป็น Fe 2+ การเปลี่ยนแปลงความจุของเหล็กจะเพิ่มความสัมพันธ์ของคอมเพล็กซ์ P 450 – Fe 2+ RH กับโมเลกุลออกซิเจน การเติมอิเล็กตรอนตัวที่สองให้กับโมเลกุลออกซิเจนและการก่อตัวของเปอร์ออกซีเชิงซ้อนที่ไม่เสถียร P 450 –Fe 2+ O 2 - RH;

3. Fe 2+ ถูกออกซิไดซ์และอิเล็กตรอนถูกเติมเข้าไปในโมเลกุลออกซิเจน อะตอมออกซิเจนรีดิวซ์ (O 2 -) จับโปรตอนสองตัว (ผู้บริจาคโปรตอน - NADPH + H +) และเกิดโมเลกุลของน้ำ 1 โมเลกุล อะตอมออกซิเจนที่สองเกี่ยวข้องกับการไฮดรอกซิเลชันของสารตั้งต้น RH สารตั้งต้นไฮดรอกซิเลต ROH ถูกแยกออกจากเอนไซม์

อันเป็นผลมาจากไฮดรอกซิเลชันสารตั้งต้นที่ไม่ชอบน้ำจะกลายเป็นขั้วมากขึ้นเพิ่มความสามารถในการละลายและความเป็นไปได้ที่จะขับออกจากร่างกายทางปัสสาวะ นี่คือจำนวนซีโนไบโอติกและสารยาที่ถูกออกซิไดซ์

ในบางกรณีซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ไฮดรอกซิเลชันจะเพิ่มความเป็นพิษของสารประกอบ ตัวอย่างเช่น การออกซิเดชันของเบนโซไพรีนที่ไม่เป็นพิษ (พบในควันบุหรี่และอาหารรมควัน) ทำให้เกิดออกซิเบนซ์ไพรีนที่เป็นพิษ ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งที่รุนแรงที่ทำให้เกิดการเสื่อมของเซลล์มะเร็ง

Mitochondria มีระบบ monooxygenase ที่ทำหน้าที่สังเคราะห์ทางชีวภาพ: การสังเคราะห์คอเลสเตอรอล; ฮอร์โมนสเตียรอยด์ (ต่อมหมวกไต, รังไข่, รก, อัณฑะ); กรดน้ำดี (ตับ); การก่อตัวของวิตามินดี 3 (ไต)

กรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก (ATP) เป็นแหล่งสากลและเป็นแหล่งสะสมพลังงานหลักในเซลล์ที่มีชีวิต- ATP พบได้ในเซลล์พืชและสัตว์ทุกชนิด ปริมาณ ATP โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 0.04% (ของน้ำหนักเปียกของเซลล์) ปริมาณ ATP ที่ใหญ่ที่สุด (0.2-0.5%) พบในกล้ามเนื้อโครงร่าง ในเซลล์ โมเลกุล ATP จะหมดไปภายในหนึ่งนาทีหลังจากก่อตัว ในมนุษย์ ปริมาณ ATP เท่ากับน้ำหนักตัวจะถูกสร้างและทำลายทุกๆ 24 ชั่วโมง.

ATP เป็นโมโนนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยสารตกค้างที่เป็นฐานไนโตรเจน (อะดีนีน) น้ำตาลไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามชนิด เนื่องจาก ATP ไม่มีกรดฟอสฟอริกตกค้างเพียงตัวเดียว แต่มีกรดฟอสฟอริกสามตัว ไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟต.

งานส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในเซลล์ใช้พลังงานของเอทีพีไฮโดรไลซิส ในกรณีนี้ เมื่อกำจัดกรดฟอสฟอริกส่วนปลายออก ATP จะเปลี่ยนรูปเป็น ADP (กรดอะดีโนซีน ไดฟอสฟอริก) และเมื่อกำจัดกรดฟอสฟอริกตัวที่สองออกไป ก็จะเปลี่ยนเป็น AMP (กรดอะดีโนซีน โมโนฟอสฟอริก) พลังงานที่ได้เมื่อกำจัดทั้งส่วนปลายและส่วนตกค้างที่สองของกรดฟอสฟอริกคือประมาณ 30.6 กิโลจูล/โมล การกำจัดหมู่ฟอสเฟตกลุ่มที่สามจะมาพร้อมกับการปล่อยเพียง 13.8 กิโลจูล/โมล พันธะระหว่างขั้วและกรดฟอสฟอริกที่สองที่สองและตัวแรกเรียกว่า มาโครเออร์จิค(พลังงานสูง).

ทุนสำรอง ATP จะถูกเติมเต็มอย่างต่อเนื่อง ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นในกระบวนการนี้ ฟอสโฟรีเลชั่นเช่น การเติมกรดฟอสฟอริกไปยัง ADF ฟอสโฟรีเลชั่นเกิดขึ้นกับความเข้มที่แตกต่างกันระหว่างการหายใจ (ไมโตคอนเดรีย), ไกลโคไลซิส (ไซโตพลาสซึม) และการสังเคราะห์ด้วยแสง (คลอโรพลาสต์)

ATP คือการเชื่อมโยงหลักระหว่างกระบวนการที่มาพร้อมกับการปล่อยและการสะสมพลังงาน และกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกับการใช้พลังงาน นอกจากนี้ ATP พร้อมด้วยไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตอื่น ๆ (GTP, CTP, UTP) ยังเป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ RNA

นอกจาก ATP แล้วยังมีโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีพันธะ macroergic - UTP (กรดยูริดีนไตรฟอสฟอริก), GTP (กรดกัวโนซีนไตรฟอสฟอริก), CTP (กรดไซติดีนไตรฟอสฟอริก) พลังงานที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน (GTP) โพลีแซ็กคาไรด์ (UTP), ฟอสโฟลิพิด (CTP) แต่ทั้งหมดเกิดขึ้นจากพลังงานของ ATP

นอกจากโมโนนิวคลีโอไทด์แล้วไดนิวคลีโอไทด์ (NAD +, NADP +, FAD) ที่อยู่ในกลุ่มโคเอ็นไซม์ (โมเลกุลอินทรีย์ที่คงการสัมผัสกับเอนไซม์เฉพาะในระหว่างปฏิกิริยา) ยังมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาเมแทบอลิซึม NAD + (นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์), NADP + (นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต) เป็นไดนิวคลีโอไทด์ที่มีฐานไนโตรเจนสองฐาน - อะดีนีนและกรดนิโคตินิกเอไมด์ - อนุพันธ์ของวิตามิน PP), สารตกค้างของไรโบสสองตัวและกรดฟอสฟอริกสองตัว (รูปที่ .) ถ้า ATP เป็นแหล่งพลังงานสากลแล้วล่ะก็ NAD + และ NADP + เป็นตัวยอมรับสากลและรูปแบบที่ได้รับการฟื้นฟูก็คือ เอ็นเอดีเอชและ แน็ปพี – ผู้บริจาคสากลการลดลงเทียบเท่า (อิเล็กตรอนสองตัวและโปรตอนหนึ่งตัว) อะตอมไนโตรเจนที่รวมอยู่ในสารตกค้างของกรดนิโคตินิกเอไมด์นั้นมี tetravalent และมีประจุบวก ( แนด+- ฐานไนโตรเจนนี้ยึดติดกับอิเล็กตรอนสองตัวและโปรตอนหนึ่งตัวได้อย่างง่ายดาย (นั่นคือลดลง) ในปฏิกิริยาเหล่านั้นซึ่งด้วยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ดีไฮโดรจีเนส อะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมจะถูกกำจัดออกจากสารตั้งต้น (โปรตอนตัวที่สองเข้าสู่สารละลาย):

วัสดุพิมพ์-H 2 + NAD + วัสดุพิมพ์ + NADH + H +

ในปฏิกิริยาย้อนกลับ เอนไซม์จะออกซิไดซ์ เอ็นเอดีเอชหรือ แน็ปพีลดสารตั้งต้นโดยการเติมอะตอมไฮโดรเจนลงไป (โปรตอนตัวที่สองมาจากสารละลาย)

FAD - ฟลาวินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์– อนุพันธ์ของวิตามินบี 2 (ไรโบฟลาวิน) ยังเป็นปัจจัยร่วมของดีไฮโดรจีเนสแต่ แฟชั่นเพิ่มโปรตอน 2 ตัวและอิเล็กตรอน 2 ตัว ลดลงจนเหลือ ฟาน 2.

ตามชื่อที่สื่อถึง การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพื้นฐานแล้วเป็นการสังเคราะห์สารอินทรีย์ตามธรรมชาติ โดยเปลี่ยน CO2 จากบรรยากาศและน้ำให้เป็นกลูโคสและออกซิเจนอิสระ

สิ่งนี้จำเป็นต้องมีพลังงานแสงอาทิตย์

สมการทางเคมีสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยทั่วไปสามารถแสดงได้ดังนี้:

การสังเคราะห์ด้วยแสงมีสองขั้นตอน: ความมืดและแสงสว่าง ปฏิกิริยาทางเคมีของระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากปฏิกิริยาของระยะแสง แต่การสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะมืดและระยะแสงขึ้นอยู่กับกันและกัน

ระยะแสงสามารถเกิดขึ้นได้ในใบพืชโดยเฉพาะเมื่อถูกแสงแดด สำหรับความมืด จำเป็นต้องมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่พืชต้องดูดซับก๊าซจากชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง คุณลักษณะเปรียบเทียบทั้งหมดของระยะมืดและระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะแสดงไว้ด้านล่างนี้ เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงได้สร้างตารางเปรียบเทียบ "ระยะของการสังเคราะห์ด้วยแสง"

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการหลักในระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์ โปรตีนขนส่งอิเล็กตรอน ATP synthetase (เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา) และแสงแดด

นอกจากนี้ กลไกการเกิดปฏิกิริยาสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้: เมื่อแสงแดดส่องกระทบใบสีเขียวของพืช คลอโรฟิลล์อิเล็กตรอน (ประจุลบ) จะตื่นเต้นในโครงสร้าง ซึ่งเมื่อผ่านเข้าสู่สถานะแอคทีฟ จะปล่อยให้โมเลกุลของเม็ดสีและไปสิ้นสุดที่ ภายนอกไทลาคอยด์ ซึ่งเป็นเมมเบรนที่มีประจุลบเช่นกัน ในเวลาเดียวกัน โมเลกุลของคลอโรฟิลล์จะถูกออกซิไดซ์และโมเลกุลที่ถูกออกซิไดซ์แล้วจะลดลง ดังนั้นจึงดึงอิเล็กตรอนจากน้ำที่อยู่ในโครงสร้างของใบ

กระบวนการนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าโมเลกุลของน้ำสลายตัว และไอออนที่สร้างขึ้นจากโฟโตไลซิสของน้ำจะปล่อยอิเล็กตรอนและกลายเป็นอนุมูล OH ที่สามารถทำปฏิกิริยาต่อไปได้ จากนั้นอนุมูล OH ที่ทำปฏิกิริยาเหล่านี้จะรวมกันเพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำและออกซิเจนที่เต็มเปี่ยม ในกรณีนี้ ออกซิเจนอิสระจะหลุดออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาและการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้เมมเบรน thylakoid ของใบไม้ที่ด้านหนึ่งมีประจุบวก (เนื่องจากไอออน H+) และอีกด้านหนึ่ง - เป็นลบ (เนื่องจากอิเล็กตรอน) เมื่อความแตกต่างระหว่างประจุเหล่านี้ทั้งสองด้านของเมมเบรนถึงมากกว่า 200 mV โปรตอนจะผ่านช่องทางพิเศษของเอนไซม์ ATP synthetase และด้วยเหตุนี้ ADP จะถูกแปลงเป็น ATP (อันเป็นผลมาจากกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่น) และอะตอมไฮโดรเจนซึ่งถูกปล่อยออกมาจากน้ำ จะคืนตัวพา NADP+ ที่จำเพาะให้เป็น NADP H2 ดังที่เราเห็นแล้วว่า ผลของระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการหลักสามกระบวนการเกิดขึ้น:

1. การสังเคราะห์เอทีพี;
2. การสร้าง NADP H2;
3. การก่อตัวของออกซิเจนอิสระ

อย่างหลังถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ และ NADP H2 และ ATP มีส่วนร่วมในระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะมืดและสว่างมีลักษณะเฉพาะคือต้องใช้พลังงานจำนวนมากในส่วนของพืช แต่ระยะมืดดำเนินไปเร็วกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า ปฏิกิริยาเฟสมืดไม่ต้องการแสงแดด จึงสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งกลางวันและกลางคืน

กระบวนการหลักทั้งหมดของระยะนี้เกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ของพืช และเป็นตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงต่อเนื่องของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ ปฏิกิริยาแรกในห่วงโซ่ดังกล่าวคือการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อให้เกิดขึ้นได้อย่างราบรื่นและเร็วขึ้น ธรรมชาติได้จัดเตรียมเอนไซม์ RiBP-carboxylase ซึ่งกระตุ้นการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์

ต่อไปจะเกิดปฏิกิริยาทั้งวัฏจักรซึ่งความสมบูรณ์คือการเปลี่ยนกรดฟอสโฟกลีเซอริกเป็นกลูโคส (น้ำตาลธรรมชาติ) ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้ใช้พลังงานของ ATP และ NADP H2 ซึ่งถูกสร้างขึ้นในช่วงแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง นอกจากกลูโคสแล้ว การสังเคราะห์ด้วยแสงยังผลิตสารอื่นๆ อีกด้วย ในจำนวนนี้มีกรดอะมิโน กรดไขมัน กลีเซอรอล และนิวคลีโอไทด์หลายชนิด

ขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสง: ตารางเปรียบเทียบ

การสังเคราะห์ด้วยแสง - วิดีโอ

ไม่ว่าจะใช้พลังงานแสงหรือไม่ก็ตาม เป็นลักษณะของพืช ต่อไปเรามาดูกันว่าระยะมืดและสว่างของการสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร

ข้อมูลทั่วไป

อวัยวะสังเคราะห์แสงในพืชชั้นสูงคือใบ คลอโรพลาสต์ทำหน้าที่เป็นออร์แกเนลล์ เม็ดสีสังเคราะห์แสงมีอยู่ในเยื่อหุ้มของไทลาคอยด์ พวกมันคือแคโรทีนอยด์และคลอโรฟิลล์ อย่างหลังมีอยู่หลายรูปแบบ (a, c, b, d) ตัวหลักคือเอ-คลอโรฟิลล์ โมเลกุลของมันคือ "หัว" ของพอร์ไฟริน โดยมีอะตอมของแมกนีเซียมอยู่ตรงกลาง เช่นเดียวกับ "หาง" ของไฟทอล องค์ประกอบแรกจะแสดงเป็นโครงสร้างเรียบ “ส่วนหัว” เป็นแบบที่ชอบน้ำ ดังนั้นจึงตั้งอยู่บนส่วนของเมมเบรนที่มุ่งตรงไปยังสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ ไฟทอล "หาง" ไม่ชอบน้ำ ด้วยเหตุนี้จึงรักษาโมเลกุลคลอโรฟิลล์ไว้ในเมมเบรน คลอโรฟิลล์ดูดซับแสงสีน้ำเงินม่วงและสีแดง นอกจากนี้ยังสะท้อนแสงสีเขียว ทำให้พืชมีสีเฉพาะตัว ในเยื่อหุ้มไทแลคตอยด์ โมเลกุลของคลอโรฟิลล์จะถูกจัดเป็นระบบภาพถ่าย สาหร่ายและพืชสีน้ำเงินแกมเขียวมีลักษณะเฉพาะด้วยระบบที่ 1 และ 2 แบคทีเรียสังเคราะห์แสงมีเพียงชนิดแรกเท่านั้น ระบบที่สองสามารถสลาย H 2 O และปล่อยออกซิเจนได้

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการที่เกิดขึ้นในพืชมีความซับซ้อนและหลายขั้นตอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาสองกลุ่มที่มีความโดดเด่น พวกมันเป็นระยะมืดและสว่างของการสังเคราะห์ด้วยแสง อย่างหลังเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ ATP โปรตีนถ่ายโอนอิเล็กตรอน และคลอโรฟิลล์ ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มไทแลคตอยด์ คลอโรฟิลล์อิเล็กตรอนจะตื่นเต้นและออกจากโมเลกุลไป หลังจากนั้นจะไปจบลงที่พื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนไทแลคตอยด์ กลับกลายเป็นประจุลบ หลังจากออกซิเดชั่น การลดลงของโมเลกุลคลอโรฟิลล์จะเริ่มขึ้น พวกมันนำอิเล็กตรอนจากน้ำซึ่งมีอยู่ในปริภูมิอินทราแลกอยด์ ดังนั้นระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเกิดขึ้นในเมมเบรนระหว่างการสลายตัว (โฟโตไลซิส): H 2 O + Q light → H + + OH -

ไฮดรอกซิลไอออนกลายเป็นอนุมูลที่เกิดปฏิกิริยาโดยบริจาคอิเล็กตรอน:

โอ้ - → .OH + อี -

อนุมูล OH รวมกันเกิดเป็นออกซิเจนและน้ำอิสระ:

4NO. → 2H 2 O + O 2

ในกรณีนี้ ออกซิเจนจะถูกกำจัดออกสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบ (ภายนอก) และโปรตอนสะสมอยู่ภายในไทแลคตอยด์ใน "อ่างเก็บน้ำ" พิเศษ เป็นผลให้เมื่อระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น เมมเบรน thylactoid จะได้รับประจุบวกเนื่องจาก H + ที่ด้านหนึ่ง ในเวลาเดียวกันเนื่องจากอิเล็กตรอนจึงมีประจุลบ

ฟอสไฟริเลชั่นของ ADP

ในกรณีที่ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น จะมีความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของเมมเบรน เมื่อสูงถึง 200 mV โปรตอนจะเริ่มถูกผลักผ่านช่องของ ATP synthetase ดังนั้นระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเกิดขึ้นในเมมเบรนเมื่อ ADP ถูกฟอสโฟรีเลชั่นเป็น ATP ในกรณีนี้ ไฮโดรเจนอะตอมมิกจะถูกส่งไปยัง NADP+ ตัวพาพิเศษ นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟต กลับคืนสู่ NADP.H2:

2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงรวมถึงโฟโตไลซิสของน้ำด้วย ในทางกลับกัน ปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด 3 ประการจะตามมาด้วย:

1. การสังเคราะห์เอทีพี
2. การก่อตัวของ NADP.H 2
3. การก่อตัวของออกซิเจน

ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะมาพร้อมกับการปล่อยระยะหลังออกสู่ชั้นบรรยากาศ NADP.H2 และ ATP เคลื่อนเข้าสู่สโตรมาของคลอโรพลาสต์ ซึ่งจะทำให้ระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงสมบูรณ์

ปฏิกิริยาอีกกลุ่มหนึ่ง

การสังเคราะห์ด้วยแสงในช่วงมืดไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานแสง มันไปอยู่ในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ ปฏิกิริยาจะแสดงในรูปแบบของลูกโซ่ของการเปลี่ยนแปลงตามลำดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มาจากอากาศ ส่งผลให้เกิดกลูโคสและสารอินทรีย์อื่นๆ ปฏิกิริยาแรกคือการตรึง ไรบูโลส ไบฟอสเฟต (น้ำตาลห้าคาร์บอน) RiBP ทำหน้าที่เป็นตัวรับคาร์บอนไดออกไซด์ ตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาคือไรบูโลสไบฟอสเฟตคาร์บอกซิเลส (เอนไซม์) อันเป็นผลมาจากคาร์บอกซิเลชันของ RiBP ทำให้เกิดสารประกอบที่ไม่เสถียรหกคาร์บอน เกือบจะสลายตัวออกเป็นสองโมเลกุลของ PGA (กรดฟอสโฟกลีเซอริก) แทบจะในทันที หลังจากนี้ วงจรของปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นโดยที่มันถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสผ่านผลิตภัณฑ์ระดับกลางหลายชนิด พวกเขาใช้พลังงานของ NADP.H 2 และ ATP ซึ่งถูกแปลงระหว่างระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง วัฏจักรของปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่า “วัฏจักรคาลวิน” สามารถแสดงได้ดังนี้:

6CO2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O

นอกจากกลูโคสแล้ว โมโนเมอร์อื่นๆ ของสารประกอบอินทรีย์ (เชิงซ้อน) ยังถูกสร้างขึ้นในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งซึ่งรวมถึงกรดไขมัน กลีเซอรอล กรดอะมิโน และนิวคลีโอไทด์

ปฏิกิริยา C3

เป็นการสังเคราะห์ด้วยแสงประเภทหนึ่งที่ผลิตสารประกอบสามคาร์บอนเป็นผลิตภัณฑ์แรก นี่คือสิ่งที่อธิบายไว้ข้างต้นว่าเป็นวัฏจักรของคาลวิน คุณลักษณะเฉพาะของการสังเคราะห์ด้วยแสง C3 คือ:

1. RiBP เป็นตัวรับคาร์บอนไดออกไซด์
2. ปฏิกิริยาคาร์บอกซิเลชันถูกเร่งโดย RiBP carboxylase
3. เกิดสารหกคาร์บอนขึ้น ซึ่งต่อมาแบ่งออกเป็น 2 FHA

กรดฟอสโฟกลีเซอริกจะลดลงเหลือ TP (ไตรโรสฟอสเฟต) บางส่วนใช้สำหรับการฟื้นฟูไรบูโลส ไบฟอสเฟต และส่วนที่เหลือจะถูกแปลงเป็นกลูโคส

ปฏิกิริยา C4

การสังเคราะห์ด้วยแสงประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะคือการปรากฏตัวของสารประกอบสี่คาร์บอนเป็นผลิตภัณฑ์แรก ในปี พ.ศ. 2508 พบว่าสาร C4 ปรากฏเป็นอันดับแรกในพืชบางชนิด ตัวอย่างเช่น สิ่งนี้ถูกกำหนดไว้สำหรับลูกเดือย ข้าวฟ่าง อ้อย และข้าวโพด พืชเหล่านี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อพืช C4 ปีต่อมา พ.ศ. 2509 Slack and Hatch (นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลีย) ค้นพบว่าพวกมันขาดการหายใจด้วยแสงเกือบทั้งหมด นอกจากนี้ยังพบว่าพืช C4 ดังกล่าวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เป็นผลให้เส้นทางการเปลี่ยนแปลงคาร์บอนในพืชดังกล่าวเริ่มถูกเรียกว่าเส้นทาง Hatch-Slack

บทสรุป

ความสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นยิ่งใหญ่มาก ด้วยเหตุนี้คาร์บอนไดออกไซด์จึงถูกดูดซับจากชั้นบรรยากาศในปริมาณมหาศาล (พันล้านตัน) ทุกปี กลับไม่มีการปล่อยออกซิเจนออกมาไม่น้อย การสังเคราะห์ด้วยแสงทำหน้าที่เป็นแหล่งหลักของการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ ออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของชั้นโอโซน ซึ่งช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตจากผลกระทบของรังสียูวีคลื่นสั้น ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ใบไม้จะดูดซับเพียง 1% ของพลังงานทั้งหมดที่ตกกระทบบนใบไม้ ผลผลิตอยู่ภายใน 1 กรัมของสารประกอบอินทรีย์ต่อ 1 ตร.ม. เมตรพื้นผิวต่อชั่วโมง

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงประกอบด้วยสองขั้นตอนต่อเนื่องกัน: แสงและความมืด

เฟสแสง.โมเลกุลของคลอโรฟิลล์ที่อยู่ในคลอโรพลาสต์จะดูดซับรังสีของสเปกตรัมบางส่วน (สีแดงและสีม่วง) เมื่อดูดซับควอนตัมแสง โมเลกุลคลอโรฟิลล์ก็ตื่นเต้น ควอนตัมของแสงจะกำจัดอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรของมัน ซึ่งส่งผลให้โมเลกุลคลอโรฟิลล์ถูกออกซิไดซ์และอิเล็กตรอนถูกเติมเข้าไปในโมเลกุล ผู้ให้บริการอิเล็กตรอน.

ในระหว่างปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ตามมา อิเล็กตรอนจะถูกขนส่งโดยตัวพาอื่นที่มีศักยภาพรีดอกซ์ต่ำกว่า พลังงานที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้ใช้เพื่อการสร้าง ATP จาก ADP เป็นหลัก ฟอสโฟรีเลชั่นสังเคราะห์แสง – การเติมอนินทรีย์ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยใช้พลังงานแสง- มีฟอสโฟรีเลชั่นแบบไซคลิกและไม่เป็นไซคลิก ที่ วงจรฟอสโฟรีเลชั่นการฟื้นฟูโมเลกุลคลอโรฟิลล์เกิดขึ้นเนื่องจากการกลับมาของอิเล็กตรอนของตัวเองซึ่งก่อนหน้านี้ถูกฉีกออกจากวงโคจรด้วยควอนตัมแสง ในกรณีนี้ มีเพียง ATP เท่านั้นที่เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานของอิเล็กตรอนจากคลอโรฟิลล์ที่กระตุ้นด้วยแสง

ส่งผลให้ ฟอสโฟรีเลชั่นที่ไม่ใช่วงจรคลอโรฟิลล์ลดลงเนื่องจากอิเล็กตรอนของไฮดรอกซิลไอออนของน้ำซึ่งเคยถูกทดสอบมาก่อน โฟโตไลซิส – โฟโตเคมีคอลแยกออกเป็นไอออนไฮโดรเจนและไฮดรอกซิลบนเส้นทางนี้ พลังงานอิเล็กตรอนถูกใช้เพื่อ "ชาร์จ" ATP และโปรตอนของน้ำเมื่อรวมกับ NADP จะเกิดเป็นสูตรรีดิวซ์ - NADP H (โดยการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนที่ถูกลบออกจากโมเลกุลคลอโรฟิลล์) นอกจากการลดลงนี้แล้ว ออกซิเจนยังเกิดขึ้นจากหมู่ OH อีกด้วย (ข้าว).

นอกจาก ATP แล้ว พลังงานยังสะสมอยู่ในระบบ NADP-NADP อีกด้วย N. พลังงานเคมีสะสมใน ATP และ NADP H ยังใช้สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์เพิ่มเติม

กระบวนการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนระหว่างฟอสโฟรีเลชั่นไม่ได้มาพร้อมกับการปล่อยพลังงานในทันที สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนจากวงโคจรพลังงานที่สูงกว่าสามารถถ่ายโอนจากโมเลกุลหนึ่งไปอีกโมเลกุลหนึ่งได้โดยระบบตัวพาอิเล็กตรอนซึ่งก็คือ พลาสโตควิโนน, ไซโตโครม, เฟอร์ดอกซินและการเชื่อมต่ออื่นๆ การอพยพของอิเล็กตรอนนี้ทำให้การปล่อยพลังงานช้าลง ซึ่งสะดวกทางชีววิทยามากกว่าการปล่อยพลังงานในทันที ซึ่งระบบที่เกี่ยวข้องจะไม่มีเวลา "ประมวลผล"

เฟสแสงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (รูปที่ 2) ภายใต้อิทธิพลของควอนตัมแสง คลอโรฟิลล์จะสูญเสียอิเล็กตรอนและเข้าสู่สภาวะตื่นเต้น:

ชล แสงสว่าง Chl * + อี - .

อิเล็กตรอนเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนโดยพาหะไปยังพื้นผิวด้านนอก (หันหน้าไปทางเมทริกซ์) ของเมมเบรนไทลาคอยด์ ซึ่งเป็นที่ที่พวกมันสะสมอยู่ ในเวลาเดียวกัน โฟโตไลซิสเกิดขึ้นภายในโพรงไทลาคอยด์:

เอช 2 โอ แสงสว่างเอช + + โอ้ - .

ไฮดรอกซิลไอออนบริจาคอิเล็กตรอน กลายเป็นอนุมูล OH ที่เกิดปฏิกิริยา:

โอ้ - – อี - = โอ้

อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะถูกถ่ายโอนโดยพาหะไปยังโมเลกุลคลอโรฟิลล์และลดพวกมันลงและอนุมูล OH รวมกันเพื่อสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งในแสงจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นน้ำและออกซิเจนอิสระ:

4OH = 2H 2 O 2; 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

โปรตอนไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างโฟโตไลซิสของน้ำไม่สามารถทะลุผ่านเมมเบรนกรานาและสะสมอยู่ภายในได้ ทำให้เกิดและเติมเต็ม อ่างเก็บน้ำโปรตอน- เป็นผลให้พื้นผิวด้านในของเมมเบรน Grana มีประจุเป็นบวก (เนื่องจาก H +) และพื้นผิวด้านนอกมีประจุเป็นลบ (เนื่องจาก e -) เมื่ออนุภาคที่มีประจุตรงข้ามสะสมอยู่ทั้งสองด้านของเมมเบรน ความต่างศักย์จะเพิ่มขึ้น เมื่อถึงค่าวิกฤติ แรงของสนามไฟฟ้าสถิตจะเริ่มผลักโปรตอนผ่านช่อง ATP synthetase ที่อยู่ใน ATPsome ที่ทางออกจากช่องโปรตอน จะมีการสร้างพลังงานระดับสูงขึ้น ซึ่งใช้สำหรับโมเลกุล ADP ฟอสโฟรีเลทที่มีอยู่ในเมทริกซ์:

ADP + P = เอทีพี

ไอออนของไฮโดรเจนซึ่งครั้งหนึ่งอยู่บนพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนไทลาคอยด์ จะพบกับอิเล็กตรอนที่นั่น ก่อตัวเป็นอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งใช้ในการคืนค่าตัวขนส่ง NADP + ( นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต):

2H + + 4e - + NADP + = NADP ยังไม่มีข้อความ 2

ดังนั้น วัฏจักรปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเป็นการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่เกิดจากแสงในปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นแบบวงจรและแบบไม่เป็นวงจร ซึ่งในระหว่างนั้นมีกระบวนการสามกระบวนการเกิดขึ้น: การก่อตัวของออกซิเจนเนื่องจากการสลายตัวของน้ำ การสังเคราะห์ ATP และการก่อตัวของ อะตอมไฮโดรเจนในรูปของ NADP ยังไม่มีข้อความ 2 ออกซิเจนกระจายสู่ชั้นบรรยากาศ และ 3 ATP และ 2 NADP H 2 ถูกขนส่งเข้าสู่เมทริกซ์พลาสติดและมีส่วนร่วมในกระบวนการของเฟสมืด

พลังงานแสงที่ถูกดูดซับสามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ไปยังระดับที่สูงขึ้นเท่านั้น หากระบบดังกล่าวไม่มีส่วนประกอบของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนจะกลับสู่สถานะก่อนหน้าในเวลาอันสั้นมากและโมเลกุลจะปล่อยพลังงานที่ปล่อยออกมาในรูปของแสงฟลูออเรสเซนต์

ระยะมืด (เทอร์โมเคมี) ของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเมทริกซ์คลอโรพลาสต์ทั้งในแสงและในความมืด และแสดงถึงชุดของการเปลี่ยนแปลงตามลำดับของ CO 2 ที่มาจากอากาศ นปช. H 2 และ ATP ที่เกิดขึ้นในช่วงระยะแสงจะกระตุ้นให้เกิดกลไกวงจรของปฏิกิริยาความมืด - วัฏจักรคาลวิน

คาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มมากขึ้น ตัวรับ - ไรบูโลส-1,5-ไดฟอสเฟต- สารประกอบหกคาร์บอน (C6) ที่ไม่เสถียรเกิดขึ้น ซึ่งแบ่งออกเป็นสองโมเลกุลของกรดฟอสโฟกลีเซอริก (C3) ซึ่งเรียกว่า วัฏจักรคาร์บอนสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งรวมถึง 13 ขั้นตอนขึ้นไป - ปฏิกิริยาต่อเนื่องและพึ่งพาอาศัยกันซึ่งเป็นผลมาจากการที่คาร์โบไฮเดรตที่อุดมด้วยพลังงานถูกสร้างขึ้นและอีกเล็กน้อยในภายหลัง - ไขมันและโปรตีน ปฏิกิริยาและขั้นตอนที่สำคัญและสำคัญที่สุดของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้:

- กรดฟอสโฟกลีเซอริกโดยใช้กากที่เป็นกรดและพลังงานของ ATP ที่สังเคราะห์ไว้ก่อนหน้านี้ จะถูกแปลงเป็นกรดไดฟอสโฟกลีเซอริก

- กรดไดฟอสโฟกลีเซอริกโดยใช้ไฮโดรเจนจาก NADP H 2 ลดลงเหลือฟอสโฟกลีเซอราลดีไฮด์ หลังสามารถไอโซเมอร์เป็นฟอสโฟไดออกซีอะซิโตนซึ่งสามารถเป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการก่อตัวของกลีเซอรอลและกรดไขมัน

ของเหลือ ฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์เชื่อมต่อกับผู้มีการศึกษา ฟอสโฟไดออกซีอะซิโตนสร้างฟรุกโตสไดฟอสเฟต - วัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตที่ละลายน้ำได้แป้งและโพลีแซ็กคาไรด์อื่น ๆ

จากส่วนหนึ่งของโมเลกุล ฟรุกโตสไดฟอสเฟตกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างหนึ่งตัวจะถูกแยกออก ส่งผลให้เกิดฟรุกโตสโมโนฟอสเฟต (ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต);

- ฟรุกโตส 6-ฟอสเฟตรวมกับฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์เพื่อสร้างเอริโทรสฟอสเฟตหนึ่งโมเลกุลและไซลูโลสฟอสเฟตหนึ่งโมเลกุล ในทางกลับกัน น้ำตาลฟอสโฟรีเลชั่น 4- และ 5 คาร์บอนซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่ซับซ้อน จะถูกแปลงเป็นกรดอะมิโนบางชนิด (ทริปโตเฟน) จากนั้นจึงกลายเป็น NADP และเบสไนโตรเจน การก่อตัวของกรดอะมิโนอื่น ๆ เริ่มต้นที่ขั้นตอนของการก่อตัวของกรดฟอสโฟกลีเซอริกซึ่งส่วนหนึ่งจะถูกแยกออกจากกัน

- อีรีโทรสฟอสเฟตผ่านปฏิกิริยาหลายอย่างซึ่งส่งผลให้เกิดไรโบสฟอสเฟต

ไรโบสฟอสเฟตถูกเติมฟอสโฟรีเลชั่นโดยมีส่วนร่วมของ ATP และแปลงเป็นไรบูโลส-1,5-ไดฟอสเฟต และวัฏจักรใหม่เริ่มต้นขึ้น

จากปฏิกิริยาความมืดหกรอบ กลูโคสหนึ่งโมเลกุลและสารประกอบสำคัญอื่นๆ จึงถูกสังเคราะห์ขึ้น ซึ่งต้องใช้ ATP 18 โมเลกุล และ NADP 12 โมเลกุล H2 กล่าวคือ การลดคาร์บอนไดออกไซด์หนึ่งโมเลกุลต้องใช้ 3 ATP และ 2 NADP ยังไม่มีข้อความ 2

การสังเคราะห์ด้วยแสง	ขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสง
เวทีแสง (หรือเวทีพลังงาน)	ระยะมืด (หรือเมตาบอลิซึม)
ตำแหน่งของปฏิกิริยา	ในควอนโตโซมของเยื่อไทแลคตอยด์ จะเกิดขึ้นในแสง	ดำเนินการนอกไทแลคตอยด์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำของสโตรมา
ผลิตภัณฑ์เบื้องต้น	พลังงานแสง น้ำ (H2O) ADP คลอโรฟิลล์	CO2, ไรบูโลส ไดฟอสเฟต, ATP, NADPH2
สาระสำคัญของกระบวนการ	โฟโตไลซิสของน้ำ, ฟอสโฟรีเลชั่น ในขั้นตอนแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานแสงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีของ ATP และอิเล็กตรอนของน้ำที่มีพลังงานต่ำจะถูกแปลงเป็นอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงของ NADP H2 ผลพลอยได้ที่เกิดขึ้นระหว่างระยะแสงคือออกซิเจน ปฏิกิริยาของเวทีแสงเรียกว่า "ปฏิกิริยาแสง"	คาร์บอกซิเลชัน, ไฮโดรจิเนชัน, ดีฟอสโฟรีเลชัน ในช่วงที่มืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง “ปฏิกิริยาที่มืด” จะเกิดขึ้นในระหว่างที่สังเกตการสังเคราะห์กลูโคสแบบรีดักชันจาก CO2 หากไม่มีพลังงานของเวทีแสง เวทีมืดก็เป็นไปไม่ได้
ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย	O2, ATP, NADPH2 ผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยพลังงานของปฏิกิริยาแสง - ATP และ NADP H2 - ถูกนำมาใช้เพิ่มเติมในระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง	С6Н12О6
ความสัมพันธ์ระหว่างระยะสว่างและระยะมืดสามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นแบบเอนเดอร์โกนิก เช่น มาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของพลังงานอิสระดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานจำนวนมากที่จัดหาจากภายนอก สมการโดยรวมของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ: 6CO2 + 12H2O--->C6H12O62 + 6H2O + 6O2 + 2861 kJ/mol

ความหมายของการสังเคราะห์ด้วยแสง:

1. “กระป๋อง” พลังงานแสงอาทิตย์: ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานแสงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้น พลังงานรูปแบบนี้คงอยู่จนกระทั่งการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์ กล่าวคือ อย่างไม่มีกำหนด ด้วยออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคส 1 กรัม พลังงานความร้อน 669 กิโลแคลอรีจะถูกปล่อยออกมา นั่นคือ มากเท่ากับที่ถูกดูดซับระหว่างการก่อตัว พลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ของน้ำมัน ถ่านหิน พีท ไม้คือพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่ถูกดูดซับและเปลี่ยนรูปโดยพืช .

2. การก่อตัวของออกซิเจนอิสระ: ออกซิเจนฟรีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของแอโรบิกทั้งหมด - คนหนึ่งใช้ออกซิเจน 500 ลิตรต่อวันและมากกว่า 180,000 ลิตรต่อปี การหายใจด้วยออกซิเจนทำให้มีมาตรฐานการครองชีพที่สูงกว่า การเติบโตอย่างรวดเร็ว การแพร่พันธุ์อย่างเข้มข้น และการกระจายพันธุ์อย่างกว้างขวาง เช่น - ความก้าวหน้าทางชีววิทยา

3. การก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ: พืชสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน ซึ่งใช้เป็นอาหารของสัตว์และมนุษย์เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรม พืชเกิดเป็นยาง กัตตาเพอร์ชา น้ำมันหอมระเหย เรซิน แทนนิน อัลคาลอยด์ ฯลฯ ผลิตภัณฑ์แปรรูปวัตถุดิบจากพืช - ได้แก่ ผ้า กระดาษ สีย้อม สารยาและวัตถุระเบิด เส้นใยเทียม วัสดุก่อสร้าง ฯลฯ

4. กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศ: ต่อปีพืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ 15.6x10 10 ตัน (1/16 ของปริมาณสำรองของโลก) และน้ำ 220 พันล้านตัน ปริมาณอินทรียวัตถุบนโลกคือ 10,14 ตัน และมวลของพืชสัมพันธ์กับมวลของสัตว์เป็น 2,200:1