Lichtgevende fase van fotosynthese

De lichtgevende fase van fotosynthese is het proces waarbij zonlicht nodig is om koolstofdioxide in zuurstof te transformeren

Wat is de lichtgevende fase van fotosynthese?

De fase lichtgevende fotosynthese Het is het eerste deel van het fotosynthetische proces dat de aanwezigheid van licht vereist om chemische energie te verkrijgen in de vorm van ATP en NADPH. Van de dissociatie van watermoleculen zal het zuurstof genereren.

Biochemische reacties treden op in chloroplast tilacoïden, waar fotosynthetische pigmenten die door licht worden opgewonden, worden gevonden. Dit zijn chlorofyl naar, Chlorofyl B en carotenoïden.

Voor licht -afhankelijke reacties zijn verschillende elementen vereist. Een lichtbron binnen het zichtbare spectrum is noodzakelijk. Evenzo is aanwezigheid van water nodig.

De lichtgevende fase van fotosynthese heeft als eindproduct de vorming van ATP (adenosine tryposfaat) en NADPH (nicotinamide en adenine dyucleotide fosfaat).

Deze moleculen worden gebruikt als een energiebron voor het bevestigen van de co₂ in de donkere fase. Ook wordt het tijdens deze fase vrijgegeven of₂, Product van de breuk van het H₂o -molecuul.

Vereisten

Om lichtafhankelijke reacties in fotosynthese kan optreden, is het noodzakelijk om de eigenschappen van het licht te begrijpen. Het is ook noodzakelijk om de structuur van de betrokken pigmenten te kennen.

Het licht

Licht heeft zowel golf- als deeltjeseigenschappen. Energie bereikt de aarde uit de zon in de vorm van golven van verschillende lengtes, bekend als elektromagnetisch spectrum.

Ongeveer 40% van het licht dat de planeet bereikt, is zichtbaar licht. Dit wordt gevonden in golflengten tussen 380-760 nm. Bevat alle kleuren van de regenboog, elk met een karakteristieke golflengte.

De meest efficiënte golflengten voor fotosynthese zijn die van violet tot blauw (380-470 nm) en rood-oranje rood (650-780 nm).

Licht heeft ook deeltjeseigenschappen. Deze deeltjes worden fotonen genoemd en worden geassocieerd met een specifieke golflengte. De energie van elk foton is omgekeerd evenredig met zijn golflengte. Bij een kortere golflengte, grotere energie.

Kan u van dienst zijn: ectomicorriza's en endomicorriza's: hoofdkenmerken

Wanneer een molecuul een foton van lichte energie absorbeert, wordt een van zijn elektronen bekrachtigd. Het elektron kan het atoom verlaten en worden ontvangen door een acceptormolecuul. Dit proces vindt plaats in de lichte fase van fotosynthese.

De pigmenten

In het tilacoïde membraan (chloroplaststructuur) worden verschillende pigmenten gepresenteerd met het vermogen om zichtbaar licht te absorberen. Verschillende pigmenten absorberen verschillende golflengten. Deze pigmenten zijn chlorofyl, carotenoïden en ficobilines.

Carotenoïden geven gele en oranje kleuren aanwezig in planten. Ficobilines worden gevonden in cyanobacteriën en rode algen.

Chlorofyl wordt beschouwd als het belangrijkste fotosynthetische pigment. Dit molecuul heeft een lange hydrofobe koolwaterstoffen, die het samen met het tilacoïde membraan houden. Bovendien heeft het een porfyrine -ring die een magnesiumatoom bevat. In deze ring wordt de lichte energie geabsorbeerd.

Er zijn verschillende soorten chlorofyl. Chlorofyl naar Het is het pigment dat meer direct tussen lichte reacties tussenkomt. Chlorofyl B Licht absorberen naar een andere golflengte en brengt deze energie over naar chlorofyl naar.

In chloroplast is er ongeveer drie keer meer chlorofyl naar Wat chlorofyl B.

Mechanisme

Fotosystemen

Chlorofylmoleculen en andere pigmenten zijn georganiseerd in de tilacoïde in fotosynthetische eenheden.

Elke fotosynthetische eenheid bestaat uit 200-300 chlorofylmoleculen naar, Kleine hoeveelheden chlorofyl B, carotenoïden en eiwitten. Er wordt een gebied met de naam Reaction Center gepresenteerd, de site die lichte energie gebruikt.

De andere aanwezige pigmenten worden antennecomplexen genoemd. Ze hebben de functie van het vastleggen en doorgeven van het licht naar het reactiecentrum.

Er zijn twee soorten fotosynthetische eenheden, genaamd Photosystems. Ze verschillen in dat hun reactiecentra worden geassocieerd met verschillende eiwitten. Ze veroorzaken een lichte verplaatsing in hun absorptiespectra.

Kan u van dienst zijn: gewone paddestoel: kenmerken, eigenschappen, reproductie

In Photosystem I, chlorofyl naar Geassocieerd met het reactiecentrum heeft een absorptiepiek van 700 nm (P₇₀₀)). In fotosysteem II treedt de absorptiepiek op bij 680 nm (P₆₈₀)).

Fotolyse

Tijdens dit proces treedt de breuk van het watermolecuul op. Neem deel aan de fotostem II. Een foton van licht beïnvloedt het molecuul P₆₈₀ en drijft een elektron op een hoger energieniveau.

Geëxciteerde elektronen worden ontvangen door een Uglyte -molecuul, een tussenliggende acceptor. Vervolgens kruisen ze het tilacoïde membraan, waar ze worden geaccepteerd door een plastoquinonmolecuul. Elektronen worden eindelijk gegeven aan P₇₀₀ van fotosysteem i.

De elektronen die werden afgestaan ​​door de P₆₈₀ Ze worden vervangen door anderen uit water. Een eiwit met mangaan (Z -eiwit) is vereist om het watermolecuul te breken.

Wanneer de H₂o is verbroken, worden twee protonen vrijgegeven (h⁺) en zuurstof. Het is vereist dat twee watermoleculen worden gesplitst zodat een molecuul van O wordt vrijgegeven₂.

Fotofosforylering

Er zijn twee soorten fotofosforylering, volgens de elektronenstroomrichting.

Niet -cyclische fotofosforylering

In hetzelfde ingrijpen tussen fotosysteem I en II. Het wordt niet -cyclisch genoemd omdat de stroom van elektronen in zekere zin is.

Wanneer de excitatie van chlorofylmoleculen optreedt, worden elektronen door een elektrontransportketen verplaatst.

Het begint in fotosysteem I wanneer een foton van licht wordt geabsorbeerd door een P -molecuul₇₀₀. Het geëxciteerde elektron wordt overgebracht naar een primaire acceptor (Fe-S) die ijzer en sulfide bevat.

Passeer vervolgens een ferredoxinemolecuul. Vervolgens gaat het elektron naar een transportmolecuul (FAD). Dit geeft het aan een NADP -molecuul⁺ Dat vermindert het tot NADPH.

Kan u van dienst zijn: Fotonastia

De elektronen toegewezen door fotosysteem II in de fotolyse zullen die toegewezen door de P₇₀₀. Dit gebeurt via een transportketen gevormd door pigmenten die ijzer bevatten (cytochromen). Bovendien komen plastocyaninen tussenbeide (eiwitten die koper presenteren).

Tijdens dit proces treden zowel NADPH- als ATP -moleculen op. Voor de vorming van de ATP grijpt het ATPSINTESE -enzym in.

Cyclische fotofosforylering

Het gebeurt alleen in fotosysteem I. Wanneer het reactiecentrum Moleculen P₇₀₀ Ze zijn opgewonden, elektronen worden ontvangen door een P -molecuul₄₃₀.

Vervolgens worden elektronen opgenomen in de transportketen tussen de twee fotosystemen. In het proces worden ATP -moleculen geproduceerd. In tegenstelling tot niet -cyclische fotofosforylering wordt NADPH niet geproduceerd of vrijgegeven of₂.

Aan het einde van het elektrontransportproces keren ze terug naar het fotosysteemreactiecentrum I. Daarom wordt cyclische fotofosforylering genoemd.

Eindproducten

Aan het einde van de lichtgevende fase wordt zuurstof vrijgegeven (of₂) naar de omgeving als een door -product van fotolyse. Deze zuurstof gaat naar de atmosfeer en wordt gebruikt bij het inademen van aerobe organismen.  

Een ander eindproduct van de lichte fase is NADPH, een co -enzym (onderdeel van een niet -eiwit enzym) dat zal deelnemen aan de fixatie van de CO₂ tijdens de Calvin -cyclus (donkere fase van fotosynthese).

De ATP is een nucleotide dat wordt gebruikt om de benodigde energie te verkrijgen die vereist is in de metabole processen van levende wezens. Dit wordt geconsumeerd in de synthese van glucose.

Referenties

1. Solomon, E., L. Berg en D. Martín (1999). biologie. Mgraw-Hill Inter-Amerikaanse editors. 
2. Sarn, K. (1997). Inleidende plantenbiologie. WC Brown Publishers. 
3. Yamori, W., T. Shikanai en een. Makino (2015). Fotosysteem I Cyclische elektronenstroom via chloroplast NADH dehydrogenase-achtig complex presteert tot fysiologische rol voor fotosynthese tot weinig licht. Nature Scientific Report.