Lysfase av fotosyntese krav, mekanisme og produkter



den fase lysende av fotosyntese Det er den delen av fotosyntetiske prosessen som krever lysets tilstedeværelse. Lyset initierer således reaksjoner som resulterer i transformasjon av en del av lysenergien til kjemisk energi.

Biokjemiske reaksjoner forekommer i kloroplast-tylakoider, hvor fotosyntetiske pigmenter er funnet som er begeistret av lys. Disse er klorofyll til, klorofyll b og karotenoider.

For at lysavhengige reaksjoner skal forekomme, er det nødvendig med flere elementer. En lyskilde er nødvendig innen det synlige spektret. På samme måte er tilstedeværelsen av vann nødvendig.

Lysbildningsfasen av fotosyntese har som sluttprodukt dannelsen av ATP (adenosintrifosfat) og NADPH (nikotinamid-dinukleotidfosfat og adenin). Disse molekylene brukes som en energikilde for CO-fiksering2 i den mørke fasen. Også i denne fasen blir O utgitt2, produkt av nedbrytningen av H-molekylet2O.

index

  • 1 Krav
    • 1.1 Lyset
    • 1.2 pigmentene
  • 2 Mekanisme
    • 2.1-Fotosystemer
    • 2.2 -ololyse
    • 2.3 -Fotofosforylering
  • 3 sluttprodukter
  • 4 referanser

krav

For lysavhengige reaksjoner som forekommer i fotosyntese, 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. Energien når jorden fra solen i form av bølger av forskjellige lengder, kjent som det elektromagnetiske spektret.

Omtrent 40% av lyset som kommer til planeten, er synlig lys. Dette er ved bølgelengder mellom 380-760 nm. Inkluderer alle regnbuens farger, hver med en karakteristisk bølgelengde.

De mest effektive bølgelengder for fotosyntese er de av fiolett til blått (380-470 nm) og rød-oransje til rødt (650-780 nm).

Lys har også partikkelegenskaper. Disse partiklene kalles fotoner og er forbundet med en bestemt bølgelengde. Energien til hver foton er omvendt proporsjonal med bølgelengden. Jo kortere bølgelengden, jo mer energi.

Når et molekyl absorberer en foton av lysenergi, blir en av dets elektroner aktivert. Elektronen kan forlate atomen og bli mottatt av et akseptormolekyl. Denne prosessen skjer i lysfasen av fotosyntese.

Pigmentene

I thylakoidmembranen (kloroplaststrukturen) er det flere pigmenter med evnen til å absorbere synlig lys. De forskjellige pigmentene absorberer forskjellige bølgelengder. Disse pigmentene er klorofyll, karotenoider og phycobiliner.

Karotenoider gir de gule og oransje fargene til stede i plantene. Phycobilins finnes i cyanobakterier og røde alger.

Klorofyll anses som det viktigste fotosyntetiske pigmentet. Dette molekylet har en lang hydrofob hydrokarbonhale, som holder den bundet til thylakoidmembranen. I tillegg har den en porfyrinring som inneholder et magnesiumatom. I denne ringen blir lysenergien absorbert.

Det finnes forskjellige typer klorofyll. klorofyll til Det er pigmentet som griper inn mer direkte i lyse reaksjoner. klorofyll b absorberer lys ved en annen bølgelengde og overfører denne energien til klorofyll til.

I kloroplast er omtrent tre ganger mer klorofyll til hvilken klorofyll b.

mekanisme

-photo

Klorofyllmolekyler og andre pigmenter er organisert innenfor thylakoid i fotosyntetiske enheter.

Hver fotosyntetisk enhet består av 200-300 klorofylmolekyler til, små mengder klorofyll b, karotenoider og proteiner. Det presenterer et område kalt reaksjonssenteret, som er stedet som bruker lysenergi.

De andre pigmentene som er til stede kalles antennekomplekser. De har funksjonen til å fange og sende lys til reaksjonssenteret.

Det finnes to typer fotosyntetiske enheter, kalt fotosystemer. De adskiller seg ved at deres reaksjonssentre er forbundet med forskjellige proteiner. De forårsaker en liten forskyvning i absorpsjonsspektrene.

I fotosystem jeg, klorofyll til assosiert med reaksjonssenteret har en absorpsjonstopp på 700 nm (P700). I fotosystem II opptrer absorpsjonstoppen ved 680 nm (P680).

-fotolyse

Under denne prosessen oppstår brytningen av vannmolekylet. Delta i fotosystem II. En foton av lys rammer molekylet P680 og driver en elektron til et høyere nivå av energi.

Spennte elektroner mottas av et pheofytinmolekyl, som er en mellomliggende akseptor. Deretter krysser de thylakoidmembranen hvor de aksepteres av et plastokinonmolekyl. Elektronene overføres til slutt til P700 av fotosystemet I.

Elektronene som ble overført av P680 de er erstattet av andre fra vannet. Et protein som inneholder mangan (Z protein) er nødvendig for å bryte vannmolekylet.

Når H bryter2Eller to protoner slippes ut (H+) og oksygen. Det krever at to vannmolekyler spaltes for å frigjøre et O-molekyl2.

-fotofosforylering

Det er to typer fotofosforylering, i henhold til retningen av elektronstrømmen.

Ikke-cyklisk fotofosforylering

Både fotosystemet I og II er involvert i det. Det kalles ikke-syklisk fordi strømmen av elektroner går i en retning.

Når excitering av klorofylmolekylene oppstår, vil elektronene bevege seg gjennom en elektrontransportkjede.

Det starter i fotosystem I når en foton av lys absorberes av et molekyl P700. Den exciterte elektronen overføres til en primær akseptor (Fe-S) som inneholder jern og svovel.

Deretter går det til et molekyl av ferredoksin. Deretter går elektronen til et transportmolekyl (FAD). Dette gir det til et molekyl av NADP+ som reduserer den til NADPH.

Elektronene levert av fotosystemet II i fotolysen vil erstatte de som overføres av P700. Dette skjer gjennom en transportkjede dannet av pigmenter som inneholder jern (cytokromer). I tillegg er plastocyaniner (proteiner som har kobber) involvert.

Under denne prosessen blir både NADPH- og ATP-molekyler produsert. Enzymet ATPsintetase er involvert i dannelsen av ATP.

Syklisk fosforylering

Det forekommer bare i fotosystemet I. Når molekylene i reaksjonssenteret P700 er begeistret, elektronene mottas av et molekyl P430.

Deretter innlemmes elektronene i transportkjeden mellom de to fotosystemene. I prosessen produseres ATP-molekyler. I motsetning til ikke-cyklisk fotofosforylering produseres heller ikke NADPH eller frigjøres.2.

Ved slutten av elektrontransportprosessen vender de tilbake til reaksjonssenteret for fotosystem I. Derfor kalles det syklisk fotofosforylering..

Endelige produkter

På slutten av lysfasen blir O utgitt2 til miljøet som et biprodukt av fotolyse. Dette oksygenet slippes ut i atmosfæren og brukes i åndedrettens åndedrett.  

Et annet sluttprodukt av lysfasen er NADPH, et koenzym (del av et ikke-protein enzym) som vil delta i fiksering av CO2 under Calvin-syklusen (mørk fase av fotosyntese).

ATP er et nukleotid som brukes til å oppnå den nødvendige energien som kreves i de metabolske prosessene til levende vesener. Dette forbrukes i syntese av glukose.

referanser

  1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, En Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi og J Minagaza (2016) En blå-lys fotoreceptor medierer tilbakemeldingreguleringen av fotosyntese. Natur 537: 563-566.
  2. Salisbury F og Ross C (1994) Plantfysiologi. Iberoamerica Editorial Group. Mexico, DF. 759 pp.
  3. Salomon E, L Berg og D Martín (1999) Biologi. Femte utgaven. MGraw-Hill Interamericana Editors. Mexico City 1237 s.
  4. Stearn K (1997) Innledende plantebiologi. WC Brown Publishers. USA. 570 pp.
  5. Yamori W, T Shikanai og A Makino (2015) Photosystem I cyklisk elektronstrøm via kloroplast NADH dehydrogenase-lignende kompleks utfører en fysiologisk rolle for fotosyntese ved lite lys. Naturvitenskapelig rapport 5: 1-12.