Светлинна фаза на изискванията за фотосинтеза, механизъм и продукти

на фаза светлинна от фотосинтеза Именно тази част от фотосинтетичния процес изисква наличието на светлина. Така светлината инициира реакции, които водят до превръщане на част от светлинната енергия в химическа енергия.

Биохимични реакции се срещат в хлоропластните тилакоиди, където се откриват фотосинтетични пигменти, които се възбуждат от светлината. Това са хлорофил за, хлорофил б и каротеноидите.

За да възникнат зависими от светлината реакции, са необходими няколко елемента. Необходим е светлинен източник във видимия спектър. По същия начин е необходимо наличието на вода.

Светлинната фаза на фотосинтезата има като краен продукт образуването на АТР (аденозин трифосфат) и NADPH (никотинамид динуклеотид фосфат и аденин). Тези молекули се използват като източник на енергия за фиксиране на СО₂ в тъмната фаза. Също така, по време на тази фаза О се освобождава₂, продукт на разпадането на молекулата Н₂О.

индекс

• 1 Изисквания
  • 1.1 Светлината
  • 1.2 Пигментите
• 2 Механизъм
  • 2.1 -Фотови системи
  • 2.2 - Фололиза
  • 2.3 - Фотофосфорилиране
• 3 Крайни продукти
• 4 Препратки

изисквания

За да се появят светлинно-зависими реакции при фотосинтезата е необходимо да се разберат свойствата на светлината. По същия начин е необходимо да се знае структурата на участващите пигменти.

Светлината

Светлината има и вълнови, и частични свойства. Енергията достига Земята от Слънцето под формата на вълни с различна дължина, известна като електромагнитен спектър.

Приблизително 40% от светлината, която достига до планетата, е видима светлина. Това е при дължини на вълните между 380-760 nm. Включва всички цветове на дъгата, всяка с характерна дължина на вълната.

Най-ефективните дължини на вълните за фотосинтеза са тези на виолетово до синьо (380-470 nm) и червено-оранжево до червено (650-780 nm).

Светлината също има свойства на частиците. Тези частици се наричат ​​фотони и са свързани с определена дължина на вълната. Енергията на всеки фотон е обратно пропорционална на нейната дължина на вълната. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова повече енергия.

Когато една молекула абсорбира фотон от светлинна енергия, един от неговите електрони се захранва. Електронът може да напусне атома и да бъде приет от акцепторна молекула. Този процес протича в светлата фаза на фотосинтезата.

Пигментите

В тилакоидната мембрана (структура на хлоропласта) има няколко пигмента с възможност за абсорбиране на видимата светлина. Различните пигменти абсорбират различни дължини на вълните. Тези пигменти са хлорофил, каротеноиди и фикобилини.

Каротеноидите дават жълто-оранжевите цветове в растенията. Фикобилините се намират в цианобактерии и червени водорасли.

Хлорофилът се счита за основен фотосинтетичен пигмент. Тази молекула има дълга хидрофобна въглеводородна опашка, която я държи свързана с тилакоидната мембрана. В допълнение, той има порфиринов пръстен, който съдържа магнезиев атом. В този пръстен светлинната енергия се абсорбира.

Има различни видове хлорофил. хлорофил за това е пигментът, който се намесва по-директно в светлинните реакции. хлорофил б абсорбира светлината на различна дължина на вълната и прехвърля тази енергия към хлорофил за.

В хлоропласта е приблизително три пъти повече хлорофил за какво хлорофил б.

механизъм

-photosystems

Молекулите на хлорофила и другите пигменти са организирани в тилакоида в фотосинтетични единици.

Всяка фотосинтетична единица се състои от 200-300 молекули хлорофил за, малки количества хлорофил б, каротеноиди и протеини. Той представлява зона, наречена реакционен център, който е мястото, което използва светлинна енергия.

Другите налични пигменти се наричат ​​антенни комплекси. Те имат функцията да улавят и преминават светлина към реакционния център.

Има два вида фотосинтетични единици, наречени фотосистеми. Те се различават по това, че техните реакционни центрове са свързани с различни протеини. Те причиняват леко изместване на техните абсорбционни спектри.

В фотосистема I, хлорофил за свързан с реакционния център има пик на абсорбция от 700 nm (Р₇₀₀). В фотосистема II пикът на абсорбция се появява при 680 nm (Р₆₈₀).

-фотолиза

По време на този процес настъпва разкъсване на водната молекула. Участвайте в фотосистема II. Фотон светлина удари молекула Р₆₈₀ и задвижва електрона на по-високо ниво на енергия.

Възбудените електрони се получават от феофитинова молекула, която е междинен акцептор. След това те преминават през тилакоидната мембрана, където се приемат от молекула на пластикинон. Електроните най-накрая се прехвърлят в Р₇₀₀ на фотосистемата I.

Електроните, които бяха прехвърлени от Р₆₈₀ те се заменят с други от водата. За разрушаване на водната молекула се изисква протеин, съдържащ манган (Z протеин).

Когато Н се счупи₂Или се освобождават два протона (Н⁺) и кислород. Това изисква две водни молекули да се разцепват, за да се освободи О молекула₂.

-photophosphorylation

Съществуват два вида фотофосфорилиране според посоката на електронния поток.

Нециклично фотофосфорилиране

И двете фотосистеми I и II участват в него. Нарича се нециклично, защото потокът от електрони се движи в една посока.

Когато възникне възбуждането на молекулите на хлорофила, електроните ще се движат през електронната транспортна верига.

Тя започва в фотосистема I, когато фотон светлина се абсорбира от молекула Р₇₀₀. Възбуденият електрон се прехвърля към първичен акцептор (Fe-S), съдържащ желязо и сяра.

След това преминава към молекула на фередоксин. Впоследствие, електронът преминава към транспортерна молекула (FAD). Това го дава на молекула от NADP⁺ което го свежда до NADPH.

Електроните, получени от фотосистемата II в фотолизата, ще заменят прехвърлените от Р₇₀₀. Това става чрез транспортна верига, образувана от пигменти, съдържащи желязо (цитохроми). Освен това се включват пластоцианини (протеини, които имат мед).

По време на този процес се произвеждат и молекулите NADPH и АТР. Ензимът ATPsintetase участва в образуването на АТР.

Циклично фосфорилиране

Това се случва само в фотосистема I. Когато молекулите на реакционния център P₇₀₀ електроните се получават от молекула Р₄₃₀.

Впоследствие електроните са включени в транспортната верига между двете фотосистеми. В процеса се произвеждат АТР молекули. За разлика от нецикличното фотофосфорилиране, нито NADPH не се произвежда, нито се освобождава.₂.

В края на процеса на транспортиране на електрони те се връщат в реакционния център на фотосистема I. Затова се нарича циклично фотофосфорилиране..

Крайни продукти

В края на светлинната фаза се освобождава О₂ към околната среда като страничен продукт на фотолиза. Този кислород се отделя в атмосферата и се използва при дишането на аеробни организми.  

Друг краен продукт на леката фаза е NADPH, коензим (част от не-протеинов ензим), който ще участва в фиксирането на СО₂ по време на цикъла на Калвин (тъмна фаза на фотосинтезата).

АТФ е нуклеотид, използван за получаване на необходимата енергия, необходима в метаболитните процеси на живите същества. Това се консумира в синтеза на глюкоза.

препратки

1. Petroutsos D.R. Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi и J Minagaza (2016) Фоторецептор със синя светлина медиира обратното регулиране на фотосинтезата. Nature 537: 563-566.
2. Salisbury F и Ross C (1994) Физиология на растенията. Редакционна група Iberoamerica. Мексико, DF. 759 стр.
3. Соломон Е, Л. Берг и Д. Мартин (1999) Биология. Пето издание. Редакторите на MGraw-Hill Interamericana. Мексико Сити 1237 стр.
4. Stearn K (1997) Въвеждаща растителна биология. Издатели на WC Brown. САЩ. 570 стр.
5. Цикличният електронен поток чрез хлоропласт на NADH дехидрогеназен комплекс изпълнява физиологична роля за фотосинтезата при слаба светлина. Научен доклад за природата 5: 1-12.