- Krav
- Lyset
- pigmenter
- Mekanisme
- -Photosystems
- -Photolysis
- -Photophosphorylation
- Ikke-syklisk fotofosforylering
- Syklisk fotofosforylering
- Endelige produkter
- referanser
Den lette fase av fotosyntese , er at en del av det foto prosess som krever nærvær av lys. Dermed initierer lys reaksjoner som resulterer i transformasjon av en del av lysenergien til kjemisk energi.
Biokjemiske reaksjoner forekommer i kloroplast-thylakoidene, der det blir funnet fotosyntetiske pigmenter som er begeistret av lys. Dette er klorofyll a, klorofyll b og karotenoider.
Lysfase og mørk fase. Maulucioni, fra Wikimedia Commons
Flere elementer er nødvendige for at lysavhengige reaksjoner skal skje. En lyskilde innenfor det synlige spekteret er nødvendig. På samme måte er tilstedeværelsen av vann nødvendig.
Sluttproduktet av den lette fasen av fotosyntesen er dannelsen av ATP (adenosintrifosfat) og NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfat). Disse molekylene brukes som energikilde for fiksering av CO 2 i den mørke fasen. Likeledes, i løpet av denne fase, O 2 frigis , et produkt av nedbryting av H- 2- O -molekyl .
Krav
For at lysavhengige reaksjoner i fotosyntesen skal skje, er det nødvendig å forstå lysets egenskaper. På samme måte er det nødvendig å kjenne strukturen til de involverte pigmentene.
Lyset
Lys har både bølge- og partikkelegenskaper. Energi kommer til jorden fra solen i form av bølger i forskjellige lengder, kjent som det elektromagnetiske spekteret.
Cirka 40% av lyset som når planeten er synlig lys. Dette finnes i bølgelengder mellom 380-760 nm. Den inkluderer alle regnbuens farger, hver med en karakteristisk bølgelengde.
De mest effektive bølgelengdene for fotosyntesen er de fra fiolett til blå (380-470 nm) og fra rødoransje til rød (650-780 nm).
Lys har også partikkelegenskaper. Disse partiklene kalles fotoner, og de er assosiert med en spesifikk bølgelengde. Energien til hvert foton er omvendt proporsjonal med bølgelengden. Jo kortere bølgelengde, desto høyere energi.
Når et molekyl tar opp et foton av lysenergi, blir en av dens elektroner strømforsynt. Elektronet kan forlate atomet og bli mottatt av et akseptormolekyl. Denne prosessen skjer i lysfasen av fotosyntesen.
pigmenter
I thylakoidmembranen (kloroplaststruktur) er det forskjellige pigmenter med kapasitet til å absorbere synlig lys. Ulike pigmenter absorberer forskjellige bølgelengder. Disse pigmentene er klorofyll, karotenoider og phycobilins.
Karotenoider gir de gule og oransje fargene som finnes i planter. Fykobiliner finnes i cyanobakterier og rød alger.
Klorofyll regnes som det viktigste fotosyntetiske pigmentet. Dette molekylet har en lang hydrofob hydrokarbonhale, som holder den festet til thylakoidmembranen. I tillegg har den en porfyrinring som inneholder et magnesiumatom. Lysenergi blir absorbert i denne ringen.
Det er forskjellige typer klorofyll. Klorofyll a er det pigmentet som mest direkte griper inn i lysreaksjoner. Klorofyll b absorberer lys med en annen bølgelengde og overfører denne energien til klorofyll a.
I kloroplasten er det omtrent tre ganger mer klorofyll a enn klorofyll b.
Mekanisme
-Photosystems
Klorofyllmolekyler og de andre pigmentene er organisert i thylakoiden til fotosyntetiske enheter.
Hver fotosyntetiske enhet består av 200-300 klorofyll a molekyler, små mengder klorofyll b, karotenoider og proteiner. Det er et område som heter reaksjonssenteret, som er stedet som bruker lysenergi.
Bilde: Lysfase av fotosyntesen. Forfatter: Somepics. https://es.m.wikipedia.org/wiki/File:Thylakoid_membrane_3.svg
De andre pigmentene som er til stede kalles antennekomplekser. De har funksjonen til å fange og føre lys til reaksjonssenteret.
Det er to typer fotosyntetiske enheter, kalt fotosystemer. De skiller seg ut ved at deres reaksjonssentre er assosiert med forskjellige proteiner. De forårsaker et lite skifte i absorpsjonsspektra.
I fotosystem I har klorofylen som er assosiert med reaksjonssenteret en absorpsjonstopp på 700 nm (P 700 ). I fotosystem II oppstår absorpsjonstoppen ved 680 nm (P 680 ).
-Photolysis
Under denne prosessen skjer nedbrytningen av vannmolekylet. Photosystem II deltar. Et foton av lys slår P 680- molekylet og driver et elektron til et høyere energinivå.
De eksiterte elektronene blir mottatt av et molekyl av feofytin, som er en mellomliggende akseptor. Deretter krysser de thylakoidmembranen der de blir akseptert av et plastokinonmolekyl. Elektronene overføres til slutt til P 700 i fotosystem I.
Elektronene som ble gitt opp av P 680 erstattes av andre fra vannet. Et manganholdig protein (protein Z) er nødvendig for å bryte ned vannmolekylet.
Når H 2 O er brutt , frigjøres to protoner (H + ) og oksygen. Det kreves to vannmolekyler for å bli spaltet for at ett molekyl O2 blir frigjort .
-Photophosphorylation
Det er to typer fotofosforylering, avhengig av retningen på elektronstrømmen.
Ikke-syklisk fotofosforylering
Både fotosystem I og II er involvert i det. Det kalles ikke-syklisk fordi strømmen av elektroner bare går i en retning.
Når eksitasjonen av klorofyllmolekylene skjer, beveger elektronene seg gjennom en elektrontransportkjede.
Det begynner i fotosystem I når et foton av lys blir absorbert av et P 700- molekyl . Det eksiterte elektron overføres til en primær akseptor (Fe-S) som inneholder jern og sulfid.
Deretter går det videre til et molekyl med ferredoksin. Deretter går elektronet til et transportmolekyl (FAD). Dette gir det til et molekyl av NADP + som reduserer det til NADPH.
Elektronene som overføres av fotosystem II i fotolyse vil erstatte de som er overført med P 700 . Dette skjer gjennom en transportkjede som består av jernholdige pigmenter (cytokromer). I tillegg er plastocyaniner (proteiner som presenterer kobber) involvert.
Under denne prosessen produseres både NADPH- og ATP-molekyler. For dannelse av ATP griper enzymet ATPsyntetase inn.
Syklisk fotofosforylering
Det forekommer bare i fotosystem I. Når molekylene i P 700 reaksjonssenter blir eksitert, mottas elektronene av et P 430- molekyl .
Deretter blir elektronene integrert i transportkjeden mellom de to fotosystemene. I prosessen produseres ATP-molekyler. I motsetning til ikke-syklisk fotofosforylering produseres ikke NADPH, og O 2 frigjøres ikke .
På slutten av elektrontransportprosessen går de tilbake til reaksjonssenteret i fotosystemet I. Av denne grunn kalles det syklisk fotofosforylering.
Endelige produkter
Ved slutten av den lette fasen, O 2 slippes ut i miljøet som et biprodukt av fotolyse. Dette oksygenet går ut i atmosfæren og brukes i respirasjon av aerobe organismer.
Et annet sluttprodukt av den lette fasen er NADPH, et koenzym (del av et ikke-protein-enzym) som vil delta i fiksering av CO 2 under Calvin-syklusen (mørk fase av fotosyntesen).
ATP er et nukleotid som brukes for å få den nødvendige energien som kreves i de metabolske prosessene til levende vesener. Dette forbrukes i syntesen av glukose.
referanser
- Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi og J Minagaza (2016) En blålysfotoreseptor formidler tilbakemeldingsreguleringen av fotosyntesen. Naturen 537: 563-566.
- Salisbury F og C Ross (1994) Plant Physiology. Grupo Redaksjonell Iberoamérica. Mexico DF. 759 s.
- Solomon E, L Berg og D Martín (1999) Biologi. Femte utgave. MGraw-Hill Interamericana Editores. Mexico DF. 1237 s.
- Stearn K (1997) Introductory plant biology. WC Brown forlag. BRUKER. 570 pp.
- Yamori W, T Shikanai og A Makino (2015) Fotosystem I syklisk elektronstrøm via kloroplast NADH dehydrogenase-lignende kompleks utfører en fysiologisk rolle for fotosyntesen ved lite lys. Naturvitenskapelig rapport 5: 1-12.