Светлосна фаза захтјева за фотосинтезу, механизам и производе



Тхе фаза светлосна фотосинтеза То је онај део фотосинтетског процеса који захтева присуство светлости. Тако, светлост иницира реакције које резултирају трансформацијом дела светлосне енергије у хемијску енергију.

Биохемијске реакције се јављају у хлоропласт тилакоидима, где се налазе фотосинтетски пигменти који су побуђени светлошћу. Ово су хлорофил а, хлорофил б и каротеноиди.

Да би дошло до реакција овисних о свјетлу, потребно је неколико елемената. Извор светлости је потребан унутар видљивог спектра. Исто тако, потребно је присуство воде.

Светлосна фаза фотосинтезе има као коначни производ формирање АТП (аденозин трифосфат) и НАДПХ (никотинамид-динуклеотид фосфат и аденин). Ови молекули се користе као извор енергије за ЦО фиксацију2 у мрачној фази. Такође, током ове фазе О се ослобађа2, продукт разградње молекуле Х2О.

Индек

  • 1 Захтеви
    • 1.1 Светлост
    • 1.2 Пигменти
  • 2 Механизам
    • 2.1 -Пхотосистемс
    • 2.2 -Фололиза
    • 2.3 -Фотофосфорилација
  • 3 Финални производи
  • 4 Референце

Захтеви

Да би се реакције овисне о свјетлу појавиле у фотосинтези, потребно је разумјети својства свјетлости. Исто тако, потребно је знати структуру укључених пигмената.

Светло

Светлост има и својства таласа и честица. Енергија допире до Земље од Сунца у облику таласа различитих дужина, познатих као електромагнетни спектар.

Око 40% светлости која допире до планете је видљива светлост. Ово је на таласним дужинама између 380-760 нм. Укључује све боје дуге, свака са карактеристичном таласном дужином.

Најефикасније таласне дужине за фотосинтезу су оне љубичасте до плаве (380-470 нм) и црвено-наранџасте до црвене (650-780 нм).

Светлост такође има својства честица. Ове честице се називају фотони и повезане су са специфичном таласном дужином. Енергија сваког фотона је обрнуто пропорционална његовој таласној дужини. Што је краћа таласна дужина, то је више енергије.

Када молекул апсорбује фотон светлосне енергије, један од његових електрона је под напоном. Електрон може да напусти атом и да га прими молекул акцептора. Овај процес се одвија у светлој фази фотосинтезе.

Пигменти

У тилакоидној мембрани (структура хлоропласта) постоји неколико пигмената са способношћу апсорбовања видљиве светлости. Различити пигменти апсорбују различите таласне дужине. Ови пигменти су хлорофил, каротеноиди и фикобилини.

Каротеноиди дају жуту и ​​наранџасту боју присутну у биљкама. Фикобилини се налазе у цијанобактеријама и црвеним алгама.

Хлорофил се сматра главним фотосинтетским пигментом. Овај молекул има дугу хидрофобну репу угљоводоника, која га држи везаном за тилакоидну мембрану. Поред тога, има порфирински прстен који садржи атом магнезијума. У овом прстену се апсорбује светлосна енергија.

Постоје различите врсте хлорофила. Хлорофил а то је пигмент који директно интервенише у светлосним реакцијама. Хлорофил б апсорбује светлост на различитој таласној дужини и преноси ту енергију на хлорофил а.

У хлоропласту је отприлике три пута више хлорофила а вхат цхлоропхилл б.

Механизам

-Пхотосистемс

Молекули хлорофила и други пигменти организовани су унутар тилакоида у фотосинтетским јединицама.

Свака фотосинтетска јединица се састоји од 200-300 молекула хлорофила а, мале количине хлорофила б, каротеноиди и протеини. Представља простор који се зове реакциони центар, који је локација која користи светлосну енергију.

Остали присутни пигменти се називају комплекси антена. Они имају функцију хватања и преношења светлости у реакциони центар.

Постоје две врсте фотосинтетских јединица, које се називају фотосистеми. Они се разликују по томе што су њихови реакциони центри повезани са различитим протеинима. Они узрокују благи помак у њиховим апсорпционим спектрима.

У фотосистему И, хлорофил а повезан са реакционим центром има пик апсорпције од 700 нм (П700). У фотосистему ИИ, апсорпциони пик се јавља на 680 нм (П680).

-Пхотолисис

Током овог процеса долази до руптуре молекула воде. Учествујте у фотосистему ИИ. Фотон светлости удара у молекул П680 и вози електрон на виши ниво енергије.

Узбуђени електрони се примају молекулом феофитина, који је средњи акцептор. Након тога, они прелазе тилакоидну мембрану где се прихватају молекулом пластокинона. Електрони су коначно пребачени у П700 оф пхотосистем И.

Електрони које је преносио П680 замењују их други из воде. За разбијање молекула воде потребан је протеин који садржи манган (З протеин).

Када се Х прекине2Или, ослобађају се два протона (Х+) и кисеоник. То захтева да се два молекула воде раздвоје како би се ослободила О молекула2.

-Пхотопхоспхорилатион

Постоје два типа фотофосфорилације, према смеру тока електрона.

Нециклична фотофосфорилација

И фотосистем И и ИИ су укључени у њега. Зове се нециклично, јер проток електрона иде у једном правцу.

Када се појави ексцитација молекула хлорофила, електрони ће се кретати кроз ланац транспорта електрона.

Почиње у фотосистему И када се фотон светлости апсорбује у молекулу П700. Побуђени електрон се преноси на примарни акцептор (Фе-С) који садржи гвожђе и сумпор.

Затим прелази у молекул фередоксина. Након тога, електрон иде у молекул транспортера (ФАД). То га даје молекулу НАДП+ што га своди на НАДПХ.

Електрони добијени од фотосистема ИИ у фотолизи ће заменити оне који су пренети са П700. Ово се дешава кроз транспортни ланац формиран пигментима који садрже гвожђе (цитокроми). Поред тога, укључени су пластоцијанини (протеини који имају бакар).

Током овог процеса, производе се и НАДПХ и АТП молекули. Ензим АТПсинтетаза је укључен у формирање АТП.

Циклична фосфорилација

Појављује се само у фотосистему И. Када се молекуле реакционог центра П700 су побуђени, електрони се примају молекулом П430.

Након тога, електрони су инкорпорирани у транспортни ланац између два фотосистема. У процесу се производе молекули АТП. За разлику од нецикличне фотофосфорилације, ни НАДПХ се не производи нити ослобађа.2.

На крају процеса транспорта електрона они се враћају у реакциони центар фотосистема И. Стога се назива циклична фотофосфорилација..

Финални производи

На крају светлосне фазе, О се ослобађа2 за животну средину као нуспродукт фотолизе. Овај кисеоник се ослобађа у атмосферу и користи се за дисање аеробних организама.  

Други коначни производ светлосне фазе је НАДПХ, коензим (део не-протеинског ензима) који ће учествовати у фиксацији ЦО2 током Цалвиновог циклуса (тамна фаза фотосинтезе).

АТП је нуклеотид који се користи за добијање потребне енергије потребне за метаболичке процесе живих бића. Ово се конзумира у синтези глукозе.

Референце

  1. Петроутсос Д. Р Токутсу, С Маруиама, С Флори, А Греинер, Л Магнесцхи, Л Цусант, Т Коттке. М Миттаг, П Хегеманн, Г Финаззи и Ј Минагаза (2016) Фоторецептор плавог свјетла посредује у регулацији фотосинтезе. Натуре 537: 563-566.
  2. Салисбури Ф и Росс Ц (1994) Плант Пхисиологи. Ибероамерица Едиториал Гроуп. Мексико, ДФ. 759 пп.
  3. Соломон Е, Л Берг и Д Мартин (1999) Биологи. Пето издање. МГрав-Хилл Интерамерицана Едиторс. Мекицо Цити 1237 стр.
  4. Стеарн К (1997) Уводна биљна биологија. ВЦ Бровн Публисхерс. УСА 570 пп.
  5. Иамори В, Т Схиканаи и А Макино (2015) Пхотосистем И циклични ток електрона преко хлоропласта НАДХ дехидрогеназа-комплекс сличан обавља физиолошку улогу за фотосинтезу при слабом осветљењу. Натуре Сциентифиц Репорт 5: 1-12.