Ljusfas av fotosynteskrav, mekanism och produkter



den fas lysande av fotosyntesen Det är den delen av fotosyntesprocessen som kräver ljusets närvaro. Ljus initierar således reaktioner som resulterar i omvandling av en del av ljusenergin till kemisk energi.

Biokemiska reaktioner uppträder i kloroplasttylakoiderna, där fotosyntetiska pigment hittas som upphetsas av ljus. Dessa är klorofyll till, klorofyll b och karotenoiderna.

För att ljusberoende reaktioner ska uppstå krävs flera element. En ljuskälla är nödvändig inom det synliga spektret. På samma sätt behövs närvaro av vatten.

Den lätta fasen av fotosyntes har som slutprodukt bildningen av ATP (adenosintrifosfat) och NADPH (nikotinamid-dinukleotid-fosfat och adenin). Dessa molekyler används som en energikälla för CO-fixering2 i den mörka fasen. Också under denna fas frigörs O2, produkt av nedbrytningen av H-molekylen2O.

index

  • 1 krav
    • 1.1 Ljuset
    • 1.2 pigmenten
  • 2 mekanism
    • 2.1-bildsystem
    • 2.2 -ololys
    • 2,3-fosfosforylering
  • 3 slutprodukter
  • 4 referenser

krav

För ljusberoende reaktioner som uppträder vid fotosyntes är det nödvändigt att förstå ljusets egenskaper. På samma sätt är det nödvändigt att känna till strukturen hos de involverade pigmenten.

Ljuset

Ljuset har både våg- och partikelegenskaper. Energin når jorden från solen i form av vågor av olika längder, känd som det elektromagnetiska spektrumet.

Cirka 40% av ljuset som når planeten är synligt ljus. Detta är vid våglängder mellan 380-760 nm. Innehåller alla regnbågens färger, var och en med en karakteristisk våglängd.

De mest effektiva våglängderna för fotosyntes är de från violett till blått (380-470 nm) och röd-orange till rött (650-780 nm).

Ljus har också partikelegenskaper. Dessa partiklar kallas fotoner och är associerade med en specifik våglängd. Energin hos varje foton är omvänt proportionell mot dess våglängd. Ju kortare våglängden desto mer energi.

När en molekyl absorberar en foton av ljusenergi, aktiveras en av dess elektroner. Elektronen kan lämna atomen och tas emot av en acceptormolekyl. Denna process sker i ljusfasen av fotosyntes.

Pigmenten

I thylakoidmembranet (kloroplaststrukturen) finns flera pigment med förmågan att absorbera synligt ljus. De olika pigmenten absorberar olika våglängder. Dessa pigment är klorofyll, karotenoider och phycobiliner.

Karotenoiderna ger de gula och orange färgerna som finns i växterna. Fycobilinerna finns i cyanobakterier och röda alger.

Klorofyll anses vara det huvudsakliga fotosyntetiska pigmentet. Denna molekyl har en lång hydrofob kolväte-svans som håller den bunden till thylakoidmembranet. Dessutom har den en porfyrinring som innehåller en magnesiumatom. I denna ring absorberas ljusenergin.

Det finns olika typer av klorofyll. klorofyll till det är pigmentet som ingriper mer direkt i ljusreaktioner. klorofyll b absorberar ljus vid en annan våglängd och överför denna energi till klorofyll till.

I kloroplast är ungefär tre gånger mer klorofyll till vilken klorofyll b.

mekanism

-photosystems

Klorofyllmolekyler och andra pigment är organiserade inom thylakoid i fotosyntetiska enheter.

Varje fotosyntesenhet består av 200-300 klorofyllmolekyler till, små mängder klorofyll b, karotenoider och proteiner. Det presenterar ett område som heter reaktionscenteret, vilket är den plats som använder ljusenergi.

Övriga närvarande pigment kallas antennkomplex. De har funktionen att fånga och passera ljus till reaktionscentret.

Det finns två typer av fotosyntesenheter, kallade fotosystem. De skiljer sig åt eftersom deras reaktionscentrum är associerade med olika proteiner. De orsakar en liten förändring i deras absorptionsspektra.

I fotosystem I, klorofyll till associerad med reaktionscentret har en absorptions-topp på 700 nm (P700). I fotosystem II uppträder absorptionstoppen vid 680 nm (P680).

-fotolys

Under denna process uppstår brytningen av vattenmolekylen. Delta i fotosystem II. En ljusfot träffar molekylen P680 och driver en elektron till en högre nivå av energi.

Upphetsade elektroner tas emot av en pheofytinmolekyl, som är en mellanliggande acceptor. Därefter korsar de thylakoidmembranet där de accepteras av en plastokinonmolekyl. Elektronerna överförs slutligen till P700 av fotosystemet I.

De elektroner som överfördes av P680 de ersätts av andra från vattnet. Ett protein innehållande mangan (Z-protein) krävs för att bryta vattenmolekylen.

När H bryts2Eller två protoner släpps (H+) och syre. Det kräver att två vattenmolekyler klyvs för att släppa en O-molekyl2.

-photophosphorylation

Det finns två typer av fotofosforylering, enligt riktningen av elektronflödet.

Icke-cyklisk fotofosforylering

Både bildsystem I och II är inblandade i det. Det kallas icke-cykliskt eftersom strömmen av elektroner går i en riktning.

När excitering av klorofyllmolekylerna sker, kommer elektronerna att röra sig genom en elektrontransportkedja.

Det börjar i fotosystem I när en foton av ljus absorberas av en molekyl P700. Den exciterade elektronen överförs till en primär acceptor (Fe-S) innehållande järn och svavel.

Sedan passerar den till en molekyl av ferredoxin. Därefter går elektronen till en transportörmolekyl (FAD). Detta ger den till en molekyl av NADP+ som reducerar den till NADPH.

De elektroner som bildas av fotosystemet II i fotolysen ersätter de som överförs av P700. Detta sker genom en transportkedja bildad av pigment innehållande järn (cytokromer). Dessutom är plastocyaniner (proteiner som har koppar) involverade.

Under denna process produceras både NADPH och ATP-molekyler. Enzymet ATPsintetas är involverat i bildandet av ATP.

Cyklisk fosforylering

Det förekommer endast i fotosystemet I. När molekylerna i reaktionscentret P700 är upphetsade, elektronerna mottas av en molekyl P430.

Därefter inkorporeras elektronerna i transportkedjan mellan de två fotosystemen. I processen produceras ATP-molekyler. Till skillnad från icke-cyklisk fotofosforylering produceras varken NADPH eller frisättas.2.

Vid slutet av elektrontransportprocessen återgår de till reaktionscentrumet för fotosystem I. Därför kallas det för cyklisk fotofosforylering..

Slutprodukter

I slutet av ljusfasen släpps O2 till miljön som en biprodukt av fotolys. Detta syre släpps ut i atmosfären och används vid andning av aeroba organismer.  

En annan slutprodukt av ljusfasen är NADPH, ett koenzym (del av ett icke-protein-enzym) som kommer att delta i fixeringen av CO2 under Calvin-cykeln (mörk fas av fotosyntes).

ATP är en nukleotid som används för att erhålla den nödvändiga energi som krävs i de metaboliska processerna hos levande varelser. Detta förbrukas i syntes av glukos.

referenser

  1. Petroutsos Tokutsu D. R, S Maruyama, S Flori, Greiner A, L Magneschi, Cusant L, T Kottke. Mittag M, P Hegemann, Finazzi G och J Minagaza (2016) En blå-ljus fotoreceptor medierar återkopplingsreglering av fotosyntesen. Natur 537: 563-566.
  2. Salisbury F och Ross C (1994) Plantfysiologi. Iberoamerica Editorial Group. Mexico, DF. 759 pp.
  3. Solomon E, L Berg och D Martín (1999) Biologi. Femte upplagan. MGraw-Hill Interamericana Redaktörer. Mexico City 1237 sid.
  4. Stearn K (1997) Inledande växtbiologi. WC Brown Publishers. USA. 570 pp.
  5. Yamori W, T och A Shikanai Makino (2015) Fotosystem I cyklisk elektronflödet via kloroplast NADH dehydrogenas liknande fysiologisk roll komplex utför en svagt ljus för fotosyntesen till. Naturvetenskaplig rapport 5: 1-12.